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CONCEPTION DES PONTS CIV4530 CHAPITRE 2 CHARGES ET COMBINAISONS DE CHARGES BRUN

CONCEPTION DES PONTS CIV4530 CHAPITRE 2 CHARGES ET COMBINAISONS DE CHARGES BRUNO MASSICOTTE Professeur titulaire DÉPARTEMENT DES GÉNIES CIVIL GÉOLOGIQUE ET DES MINES ÉCOLE POLYTECHNIQUE Hiver 2012 CHAPITRE 2 CHARGES ET COMBINAISONS DE CHARGES CONTENU MISE EN GARDE III 2.1 LE CODE S6 1 2.1.1 Historique ......................................................................................................................................... 1 2.1.2 Domaine d'application du code S6-06 .............................................................................................. 1 2.1.3 Domaine d'application du chapitre 1 du code ................................................................................... 2 2.1.4 Exigences générales (Art. 1.5) .......................................................................................................... 2 2.1.5 Construction (Art. 1.5.4) ................................................................................................................... 3 2.2 ÉTATS LIMITES 4 2.2.1 Généralités ........................................................................................................................................ 4 2.2.2 Types d'états limites ......................................................................................................................... 4 2.3 VIBRATION DE L’OSSATURE 5 2.3.1 Première fréquence de vibration de poutres à inertie constante ........................................................ 6 2.3.2 Première fréquence de vibration de poutres à géométrie ou inertie variables .................................. 8 2.4 CHARGES, COEFFICIENTS DE PONDÉRATION ET COMBINAISONS 9 2.5 CHARGES PERMANENTES 11 2.5.1 Poids propre .................................................................................................................................... 11 2.5.2 Poussées des terres et sollicitations secondaires dues à la précontrainte ........................................ 12 2.6 SURCHARGES ROUTIÈRES 12 2.6.1 Évolution des surcharges de conception normalisées ..................................................................... 12 2.6.2 Surcharge CL-W ............................................................................................................................. 14 2.6.3 Voies de calcul et voies multiples chargées .................................................................................... 16 2.6.4 Coefficient de majoration dynamique ............................................................................................. 17 2.6.5 Force centrifuge et force de freinage .............................................................................................. 18 2.6.6 Surcharge piétonnière ..................................................................................................................... 18 2.6.7 Autres charges routières ................................................................................................................. 19 2.7 DÉFORMATIONS IMPOSÉES 19 2.7.1 Effet de la température ................................................................................................................... 19 2.7.2 Plage des températures effectives ................................................................................................... 20 2.7.3 La température effective au moment des travaux ........................................................................... 21 Exemple 2-1 .................................................................................................................................. 21 2.7.4 Coefficient d’expansion thermique ................................................................................................. 22 2.7.5 Gradients thermiques du code ........................................................................................................ 22 2.7.6 Efforts engendrés par les gradients thermiques linéaires ................................................................ 24 2.7.7 Efforts engendrés par les gradients thermiques non-linéaires......................................................... 25 Exemple 2-2 .................................................................................................................................. 28 2.7.8 Mouvements engendrés par les variations de température ............................................................. 30 Conception des ponts © Bruno Massicotte Hiver 2012 Usage restreint à l'enseignement du cours CIV4530 École Polytechnique de Montréal ii 2.8 CHARGES DUES AU VENT 31 2.8.1 Pression de référence ...................................................................................................................... 31 2.8.2 Conception de l’ossature ................................................................................................................ 32 2.8.3 Force horizontale de traînée ........................................................................................................... 32 2.8.4 Force verticale due au vent (portance) ........................................................................................... 34 2.8.5 Force horizontale sur la surcharge routière .................................................................................... 34 2.8.6 Efforts agissant sur les appuis du pont et aux piles ........................................................................ 34 2.8.7 Instabilité aéroélastique .................................................................................................................. 37 2.9 CHARGES DUES À L’EAU 38 2.9.1 Pression hydrostatique .................................................................................................................... 38 2.9.2 Pression hydrodynamique .............................................................................................................. 39 2.9.3 Autres actions ................................................................................................................................. 39 2.10 CHARGES DUES AUX GLACES 40 2.10.1 Pressions dynamiques des glaces ................................................................................................... 40 2.10.2 Forces statiques des glaces, forces dues aux embâcles et adhérence des glaces ............................ 42 2.10.3 Verglas ........................................................................................................................................... 42 2.10.4 Neige .............................................................................................................................................. 43 2.11 FORCES EXCEPTIONNELLES 43 2.11.1 Effets des forces sismiques ............................................................................................................ 43 2.11.2 Collisions de véhicules ................................................................................................................... 43 2.11.3 Collisions de navires ...................................................................................................................... 43 2.12 CHARGES DE CONSTRUCTION 46 RÉFÉRENCES 47 iii MISE EN GARDE Ce document, basé sur le code CAN/CSA-S6-06, a pour objectif de faciliter aux ingénieurs l'analyse, la conception et l'évaluation des ponts. Toutefois ce document ne couvre pas l'ensemble des cas pouvant se présenter, chaque pont étant un cas unique, que ce soit par sa géométrie ou les fondations qui le supportent. Les utilisateurs sont priés de référer au code CAN/CSA-S6-06 et à son Commentaire pour juger de la justesse et de la pertinence des indications, exemples et explications inclus dans le présent document. Bien qu'un grand soin ait été apporté à la préparation de ce document, il n'est pas exclut qu'il puisse comporter des erreurs. L'auteur et l'École Polytechnique déclinent toute responsabilité quant au contenu de ce document et des erreurs ou omissions qui pourraient résulter de l'utilisation des informations qu'il contient. Comme ce document a été rédigé pour être utilisé dans le cadre d'un cours régulier ou de formation continue présenté par le professeur Bruno Massicotte, seules les personnes dûment inscrites et ayant assisté à de tels cours sont aptes à utiliser le document compte tenu des nombreux commentaires et nuances mentionnés durant le cours. Dans ce document la référence au code indique implicitement le code CAN/CSA-S6-06. Toutes suggestions visant à améliorer le contenu de ce document dans les éditions futures peuvent être envoyées à Bruno Massicotte. Les personnes ayant suivi le cours et désirant être mises au courant des corrections importantes qui pourraient être apportées au document doivent le mentionner explicitement à Bruno Massicotte afin d'être mises sur la liste d'envoi électronique. Conception des ponts © Bruno Massicotte Hiver 2012 Usage restreint à l'enseignement du cours CIV4530 École Polytechnique de Montréal iv page blanche Charges et combinaisons de charges 2.1 © Bruno Massicotte Hiver 2012 Usage restreint à l'enseignement du cours CIV4530 École Polytechnique de Montréal 2.1 LE CODE S6 2.1.1 Historique Le code CAN/CSA-S6-002.1 est issu d'une volonté des divers ministères des transports provinciaux et du ministère des transports fédéral de mettre sur pied un code uniforme pour l'ensemble du territoire. Avant la mise en application du code S6-00, trois codes étaient en vigueur au Canada, comme l'illustre la figure 2.1 : le code CSA-S6-882.2, le code de l'Ontario2.3 (OHBDC) et le code américain2.4 (AASHTO). Le code S6-2000 a introduit plusieurs nouveautés par rapports aux versions précédentes ou des autres codes également en vigueur. En 2006, une nouvelle édition du code CSA-S6 a été publiée2.5. Cette édition est très similaire à l'édition précédente de par son contenu mais la présentation du document a été harmonisée avec celle des autres normes publiées par la CSA. Toutefois, certaines modifications et corrections ont été apportées. Une mise à jour du code S6-06 a par ailleurs été publiée en 2010. Figure 2.1: Utilisation des codes de ponts au Canada avant 2000 2.1.2 Domaine d'application du code S6-06 Le code s'applique à la conception, à l'évaluation et à la réfection structurale des ponts routiers fixes et mobiles au Canada. Aucune limite n'est indiquée quant à la longueur de portée, mais les exigences ne visent pas nécessairement tous les aspects de la conception de tous les types de ponts à longue portée. Le code vise également la conception de passerelles piétonnières, de murs de soutènement, de dispositifs de sécurité et d'accessoires routiers de nature structurale comme les lampadaires et les structures de support des panneaux de signalisation. Le code ne s'applique pas aux structures des services publics ni aux ponts utilisés à des fins de transport par service ferroviaire régulier ou trains de banlieue. Dans le cas de ponts qui ne correspondent pas entièrement aux critères du domaine d'application, le code s'applique uniquement lorsque cela est approprié. On doit soumettre pour approbation tous les critères de conception supplémentaires ou de rechange qui sont nécessaires. Bon nombre de chapitres comportent des appendices qui présentent des documents plus rarement utilisés ou cités en référence. Ces appendices doivent être considérés comme une partie intégrante du chapitre auquel ils sont joints. Conception des ponts © Bruno Massicotte Hiver 2012 Usage restreint à l'enseignement du cours CIV4530 École Polytechnique de Montréal 2.2 2.1.3 Domaine d'application du chapitre 1 du code Le chapitre 1 du code énonce les exigences pour l'application du code et les exigences générales visant les ponts, les ponceaux et les ouvrages connexes. Les dispositions du code déterminent la géométrie de base et la conception hydraulique. Les exigences générales visent les éléments connexes, le drainage du tablier du pont et l'accès à des fins d'entretien et d'inspection. Des lignes directrices très générales abordent des questions économiques, esthétiques et environnementales. 2.1.4 Exigences générales (Art. 1.5) Exigences de conception Dans l'interprétation et l'application du code, la principale préoccupation doit être la sécurité du public, incluant celle des travailleurs de la construction et des préposés à l'entretien. La conception doit être basée sur la considération des états limites. À l'état limite ultime, la résistance pondérée doit être supérieure à l'effet des charges pondérées totales. Les éléments de la structure doivent être conçus de façon à satisfaire aux articles appropriés du code en matière d'état limite ultime, d'état limite de service et d'état limite de fatigue. L'ingénieur doit s'assurer que tous les états limites appropriés pour la conception d'un ouvrage spécifique sont étudiés. Conformément au chapitre 5 et, à moins d'indication contraire, une méthode d'analyse élastique est nécessaire pour déterminer le comportement et la réponse structurale d'un ouvrage et de ses éléments pour tous les états limites. Les méthodes non élastiques et les méthodes expérimentales d'analyse des ponts nécessitent une approbation à moins qu'elles ne soient spécifiquement requises ou permises par le code. Classe de route La classe de route doit être déterminée d'après les valeurs de débit journalier moyen (DJM) et de débit journalier moyen de camions (DJMC), présentées au tableau 2.1, pour lesquelles l'ouvrage est conçu. À moins d'approbation contraire, tous les nouveaux ponts doivent satisfaire aux exigences des routes de la classe A. Tableau 2.1: Classes de route (Tableau 1.1 du code) Débit journalier de véhicules par voie de circulation Classe de route DJM par voie DJMC par voie Symbole de classe > 4000 > 1000 A > 1000 à 4000 > 250 à 1000 B 100 à 1000 50 à 250 C < 100 < 50 D Durée de vie nominale À moins d'approbation contraire, la durée uploads/Ingenierie_Lourd/ ch02-charges.pdf