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C’est dans le domaine des ponts, ouvrages d’art par excellence, que les ingénie

C’est dans le domaine des ponts, ouvrages d’art par excellence, que les ingénieurs et architectes ont appliqué leurs connaissances avec la plus grande créativité, en développant des techniques auda- cieuses, originales, qui ont permis la réalisation d'ouvrages exceptionnels par leurs portées, leurs hauteurs ou leurs procédés de construction. C'est aussi dans ce domaine que les architectes et les ingénieurs ont pu le mieux exprimer leurs complé- mentarités. Au fil des années, les progrès des matériaux et notamment le béton armé et le béton précontraint, l'évolution des exigences et des moyens de calcul, les nouvelles méthodes de mise en œuvre ont apporté des changements profonds auxquels les constructeurs français ont largement contribué. Le pont, ouvrage de franchissement Pour un pont, il existe trois structures fondamen- tales : – la POUTRE, structure à réactions sur appuis ver- ticales, – l’ARC, structure à poussées dans laquelle les mécanismes en jeu sont des compressions. – la SUSPENSION, structure à poussées aux appuis dans laquelle les mécanismes en jeu sont des tractions. A ces structures fondamentales dont le principe de fonctionnement est simple, il faut ajouter les struc- tures mixtes ou composées : – le BOW-STRING ou arc sous-tendu – le pont suspendu raidi par haubanage – le pont à HAUBANS Pour un ouvrage donné, le choix d’un type de struc- ture est lié à de nombreuses contraintes dont les plus évidentes sont souvent la recherche esthétique d'intégration dans un site et les portées possibles entre deux appuis. 223 8.9 Les ponts en béton Schéma des structures. Pont de l’Iroise. Les trois structures fondamentales Structures composées poutre arcs structures suspendues bow-string pont suspendu raidi par haubanage pont à haubans Les éléments constitutifs du pont Quelle que soit leur application : pont-route, pont-rail, pont-canal, passerelle piéton, ou autre, les ponts sont constitués de deux éléments principaux : – le TABLIER : partie sensiblement horizontale de l'ouvrage qui assure le franchissement, – les APPUIS qui peuvent avoir des configurations très variées : voiles, poteaux et chevêtres, piles, pylônes, culées, piles-culées, piédroits… Conception des ouvrages en béton Dans les ouvrages bien conçus, l'harmonie résulte d'un équilibre entre l'expression de leur fonction, la logique de leur schéma statique, la relation avec le paysage environnant et le soin apporté au traitement des moindres détails. Le béton est le matériau utilisé systématiquement pour la réalisation des fondations et des appuis de tous les ponts modernes. Il est aussi très largement appliqué pour l'exécution des tabliers, soit sous la forme de béton armé, soit sous la forme de béton précontraint. Tous les types de béton peuvent être envisagés dans le cadre de la construction d'un ouvrage d'art. Pour les ouvrages moyens et importants, les condi- tions de formulation, de préparation, de transport et de mise en place du béton sont définies dans un des fascicules du cahier des clauses techniques géné- rales (CCTG) applicable aux marchés publics de tra- vaux : le fascicule 65A : « exécution des ouvrages de génie civil en béton armé et précontraint ». Pour les ouvrages de faible importance, c'est le fascicule 65B du CCTG qui s'applique. Dans les deux cas, les calculs justificatifs de la conception des structures sont effectués conformé- ment aux règles BAEL et BPEL, complétées le cas échéant de justifications relevant par exemple de calculs dynamiques en relation avec des disposi- tions antisismiques et des vérifications de la stabilité au vent. 224 appareil d'appui dalle de transition TABLIER remblai chevêtre colonne semelle fondation voile semelle fondation appui d'extrémité (pile - culée ) appui intermédiaire ( pile ) APPUIS Perspective d'un pont courant. Viaduc de Rogerville. Pont de Normandie en construction. Une exigence constante de bétons de qualité appuyée sur un plan d'assurance qualité Généralement, la composition des bétons est justi- fiée par vérification de la résistance en 2 étapes : une épreuve d'étude et une épreuve de convenance. Pour la formulation des bétons, outre les exigences mécaniques et esthétiques, deux aspects importants sont pris en compte : – l'adaptation de la maniabilité du béton frais aux conditions et moyens de mise en œuvre, – le respect des exigences et recommandations du Laboratoire Central des Ponts et Chaussées en matière de prévention du risque d'alcali-réaction. Dans certains cas, la variation des conditions clima- tiques au cours des travaux peut justifier de plu- sieurs formulations de béton pour un même ouvrage, par exemple bétonnage par temps chaud, bétonna- ge par temps froid. Les différents types de ponts I Ponts cadres, portiques et ouvrages voûtés De forme très simple, ces ouvrages donnent la pos- sibilité de préfabrication partielle ou totale en usine ou sur chantier, lorsque les dimensions le permet- tent. I Ponts à poutres Les poutres en béton armé ou en béton précontraint peuvent être préfabriquées. Elles sont rendues soli- daires d'une dalle de béton armé qui assure la répar- tition transversale des sollicitations. I Ponts dalles Réalisés sur le chantier, les tabliers de ponts dalles sont en béton armé ou en béton précontraint. Généralement de faible épaisseur, les dalles don- nent aux franchissements un aspect harmonieux très élancé pour des portées importantes. I Ponts en arc en béton armé Les arcs sont, avec les ponts à béquilles, les struc- tures les mieux adaptées au franchissement de val- lées encaissées ou de gorges profondes. L ’arc, poutre courbe à réactions d’appuis obliques, à fibre moyenne circulaire ou parabolique, ne peut être envisagé que sur un sol de fondation de bonne résis- tance (rocher sain). Il porte un tablier qui peut être placé au-dessus de l’arc (pont en arc à tablier supé- rieur) ou au-dessous (pont en arc à tablier suspendu ou intermédiaire). L ’arc proprement dit peut être : – un caisson mono ou multicellulaire pour les grandes ouvertures – des poutres pleines entretoisées pour les ouver- tures moyennes. – une dalle à nervures latérales pour les faibles ouvertures. Le tablier peut être une dalle armée ou précontrainte avec ou sans nervures, une structure mixte, un tablier à poutres précontraintes ou une poutre caisson. 225 Pont de la Pyrénéenne (A 64). Viaduc du Crozet (A 51). 226 I Ponts en béton précontraint construits en encorbellement L ’encorbellement consiste à construire le tablier de pont par tronçons à partir des piles. Les tronçons successifs sont exécutés symétriquement de part et d'autres de la pile. Ils peuvent être coulés en place dans des coffrages portés par des équipages mobiles ou préfabriqués par voussoirs. Ils sont assemblés par des câbles de précontrainte. Pour des portées supérieures à 70 m, on a recours à un tablier de hauteur variable plus délicat à construire mais, plus économique et plus esthétique. Il peut être encastré sur les piles (encastrement total) ou simplement posé sur une file d’appareils d’appui (appuis simples). Transversalement le tablier est souvent un caisson unicellulaire, le hourdis supérieur débordant en console de part et d’autre peut être raidi par des ner- vures transversales éventuellement précontraintes ou par des bracons. Il est possible d’atteindre des largeurs de l’ordre de 30 m. I Ponts en béton précontraint construits par poussage La méthode de construction d’un pont par poussage consiste à confectionner un tablier sur une ou sur les deux rives de la brèche à franchir puis à le mettre en place sur ses appuis définitifs par déplacement lon- gitudinal. Cette technique a été utilisée pour la pre- mière fois vers 1965, elle nécessite l’utilisation de plaques d’appui permettant le glissement avec un faible frottement (revêtement téflon ou similaire). Pour cette technique le tablier doit être de hauteur constante, il faut pouvoir disposer en arrière des culées d’une longueur suffisante pour aménager l’ai- re de fabrication du tablier (au moins longueur d'une travée). Le tablier peut être une dalle, une dalle nervurée, un caisson. Le poussage est facilité par des moyens techniques appropriés tels que palées provisoires en béton armé ou métalliques, avant-bec, mâts de haubanage ou des dispositifs combinés. Le poussage permet de construire des tronçons de grande longueur (20 à 40 m) et nécessite de mettre en œuvre un béton de bonne résistance à court terme (25 à 30 MPa à 24h) et qui progresse assez vite dans les premiers jours. La force de poussage est appliquée par des sys- tèmes brevetés ; le système Eberspächer est le plus connu. Construction en encorbellement. Viaduc des Bergères. Viaduc de la Barricade. I Ponts à haubans Le principe de ce type d’ouvrage est ancien, mais il a eu beaucoup de difficultés pour sortir du domaine marginal. Albert CAQUOT en 1950 à Pierrelatte, Jean MULLER en 1975 au pont de Brotonne ont contribué au développement de cette technique qui a abouti avec Michel VIRLOGEUX à la réalisation du pont de la Normandie dont la portée entre pylônes est de 856 m. En quelques années, le domaine d’emploi des ponts à haubans s’est largement étendu pour des raisons esthétiques de bonne intégration à des sites sen- sibles. C’est une technique qui donne une très gran- de liberté de conception architecturale. 227 Pont Vasco de Gama. Pont de Normandie. Pont de l’Iroise. I Ponts suspendus Cette technique a été quelque peu supplantée par celle uploads/Ingenierie_Lourd/ 8-9.pdf