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Projet de Master Conception et Dimensionnement d’un pont sur la Ravine Fontaine

Projet de Master Conception et Dimensionnement d’un pont sur la Ravine Fontaine à la Réunion/F Damien Dreier Laboratoire de construction en béton – IS-Béton Faculté Environnement Naturel, Architectural et Construit – ENAC Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne – EPFL Professeur Dr. A. Muttoni A. Spasojevic Bureau d’ingénieurs civils Tremblet S.A. Dr. J.-.F. Klein Mars à Juillet 2006 Conception et Dimensionnement d’un pont sur la Ravine Fontaine à la Réunion/F Projet de Master 2006 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Dreier Damien 2 Table des matières 1. INTRODUCTION.................................................................................................................................................................. 2 2. DESCRIPTION DU PROJET............................................................................................................................................... 3 3. CONTRAINTES LIÉES AU PROJET ................................................................................................................................ 4 3.1 DIMENSIONS DE BASES ....................................................................................................................................................... 4 3.2 EQUIPEMENTS..................................................................................................................................................................... 4 3.3 FAUNE ET FLORE................................................................................................................................................................ 4 3.4 GÉOLOGIE .......................................................................................................................................................................... 4 3.5 SISMICITÉ ........................................................................................................................................................................... 5 3.6 VENT.................................................................................................................................................................................. 5 3.7 TEMPÉRATURE ................................................................................................................................................................... 5 3.8 CHARGES UTILES................................................................................................................................................................ 5 4 VARIANTES ÉTUDIÉES ...................................................................................................................................................... 6 4.1 PONT À BÉQUILLES ............................................................................................................................................................. 6 4.2 PONT ARC........................................................................................................................................................................... 7 4.3 PONT SUSPENDU ................................................................................................................................................................. 8 4.4 PONT HAUBANÉ.................................................................................................................................................................. 9 4.5 PONT POUTRE ................................................................................................................................................................... 10 4.6 SYNTHÈSE DES AVANTAGES ET INCONVÉNIENTS DES VARIANTES ÉTUDIÉES..................................................................... 11 5. CHOIX CONCEPTUELS DE LA SOLUTION RETENUE ............................................................................................ 12 5.1 DIMENSIONS GÉNÉRALES.................................................................................................................................................. 12 5.2 FORME GÉNÉRALE ............................................................................................................................................................ 12 6. PRÉSENTATION DU MODE DE CONSTRUCTION DE LA SOLUTION RETENUE ............................................. 14 6.1 MODE DE CONSTRUCTION CHOISI ..................................................................................................................................... 14 6.2 CHOIX DU NOMBRE D’ÉTAPES BALANCÉES PAR LA PRÉCONTRAINTE NON ADHÉRENTE..................................................... 15 6.3 CHOIX DU POURCENTAGE DU POIDS PROPRE CARACTÉRISTIQUE BALANCÉ PAR LA PRÉCONTRAINTE NON ADHÉRENTE DÉFINITIVE ............................................................................................................................................................................. 16 7. DIMENSIONNEMENT DES ÉLÉMENTS PRINCIPAUX DE LA SOLUTION RETENUE...................................... 17 7.1 SYSTÈME STATIQUE GÉNÉRAL ET MODÉLISATION............................................................................................................. 17 7.2 DIMENSIONNEMENT DE LA PRÉCONTRAINTE NON ADHÉRENTE......................................................................................... 17 7.3 TRANSFERT DES CHARGES DU HAUBANAGE PROVISOIRE AU SYSTÈME DÉFINITIF.............................................................. 18 7.4 PRÉDIMENSIONNEMENT DE L’ARC .................................................................................................................................... 18 7.5 DIMENSIONNEMENT DU CONTREPOIDS ............................................................................................................................. 19 7.6 DIMENSIONNEMENT DE LA FONDATION ............................................................................................................................ 19 7.7 DIMENSIONNEMENT DE LA DALLE DE ROULEMENT........................................................................................................... 19 7.8 DIMENSIONNEMENT DES MONTANTS COMPRIMÉS............................................................................................................. 20 7.9 DIMENSIONNEMENT DES MONTANTS TENDUS................................................................................................................... 20 8. ETUDE PARTICULIÈRE : DIMENSIONNEMENT DU JOINT DE CLAVAGE DE L’ARC POUR LA TRACTION........................................................................................................................................................................... 21 9. CONCLUSION..................................................................................................................................................................... 22 9.1 TRAVAIL EFFECTUÉ .......................................................................................................................................................... 22 9.2 TRAVAIL ENCORE À ENVISAGER ....................................................................................................................................... 22 RÉFÉRENCES......................................................................................................................................................................... 22 ANNEXES ET NOTES DE CALCULS..............................................................................................DOCUMENT ANNEXÉ PLANS : D’ENSEMBLES ; COUPES TRANSVERSALES ; D’ARMATURE ET PRÉCONTRAINTE ; DE LA CINÉMATIQUE DE CONSTRUCTION……………………………………………………………………………………..………..PLANS ANNEXÉS 1. Introduction Ce rapport porte sur le travail de Master intitulé « Conception et Dimensionnement d’un Pont sur la Ravine Fontaine à la Réunion/F ». Le projet s’inscrit comme la participation virtuelle au concours international émis en 2000, pour la réalisation des ouvrages d’art exceptionnel de la route des Tamarins à la Réunion/F et particulièrement sur celui permettant le franchissement de la Ravine Fontaine. L’objectif sous-jacent est l’élaboration d’un pont en béton armé et précontraint de 170m de longueur au dessus de la ravine susmentionnée. Pour satisfaire cet objectif, les étapes successives de pré-étude - conception - prédimensionnement et dimensionnement d’éléments particuliers ont été effectuées. Ce rapport traite particulièrement des sujets suivants : - présentation des variantes envisagées - base pour la réflexion au sujet de l’élaboration de la variante projetée - dimensionnement général de la variante choisi - études particulières sur la conception d’un système de précontrainte non adhérente (chapitre « Présentation du mode de construction de la solution choisie » et sur l’étude de tirants armés et précontraints (chapitre « Etude particulière ») De plus, en complément de ce rapport, des plans d’ensemble, de coupes transversales, d’armature et précontrainte et de cinématique de construction sont annexés. Ces plans synthétisent une grande partie du travail effectué et donnent une vue d’ensemble de l’ouvrage projeté. Une maquette à l’échelle 1 : 200 de la variante projetée a également été effectuée, procurant une visualisation de l’ouvrage proposé. Ce travail, réalisé pendant le semestre d’été 2006, a été effectué sous la direction du laboratoire de l'IS- Béton, dirigé par le professeur Aurelio Muttoni, de la faculté environnement naturel, architectural et construit (ENAC) de l'école polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL). Monsieur Jean-François Klein, codirecteur du bureau d’ingénieurs civils Tremblet S.A. de Genève et gagnant du concours de l’ouvrage d’art traité, a contribué en tant qu’expert externe. Sa disponibilité ainsi que sa connaissance du site de construction a contribué à la bonne réalisation de ce travail. Conception et Dimensionnement d’un pont sur la Ravine Fontaine à la Réunion/F Projet de Master 2006 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Dreier Damien 3 2. Description du projet Le présent travail porte sur la réalisation d'un ouvrage d'art, en béton armé et précontraint, permettant le franchissement de la Ravine Fontaine à la Réunion (Figure 2.1). Le pont fera partie intégrante du projet plus général de la construction d'une nouvelle voie express à 2 x 2 voies reliant les communes de Saint- Paul et d'Etang-Salé dans le département français d'outre-mer de la Réunion. La nouvelle « Route des Tamarins » sera située, à mi-pente entre 200 et 300m au-dessus de la mer. Cette particularité du tracé a pour objectif de préserver le littoral. Par contre, elle impose de nombreux ouvrages d'art permettant le franchissement de différentes ravines qui devront être traités avec beaucoup de soins, la « Route des Tamarins » se situant sur la plus grande entité paysagère de la Réunion. La Ravine Fontaine est située à proximité de Saint-Leu et mesure 170m de largeur et environ 110m de profondeur (Figure 2.2). Le Pont de franchissement est positionné sur la ligne droite qui relie les coordonnées topographiques 45996 Nord - 136114 Est et 46182 Nord - 136104 Est (Plan d’ensemble) et sera visible depuis le littoral (Figure 2.3). Figure 2.1 : Carte de la Réunion/F Figure 2.2 : Vue aérienne de la Ravine Fontaine Figure 2.3 : Vue de la Ravine Fontaine depuis l’exutoire (en rouge position du futur ouvrage) Conception et Dimensionnement d’un pont sur la Ravine Fontaine à la Réunion/F Projet de Master 2006 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Dreier Damien 4 3. Contraintes liées au projet 3.1 Dimensions de bases La Ravine Fontaine est une faille d'environ 170m de largeur et 110m de profondeur au niveau du passage de la brèche par la route des Tamarins La déclivité longitudinale est fixée à 1.22%. Le profil en travers est défini en toit, avec un dévers de 2.5%. Deux solutions sont proposées : la première prévoit un tablier unique d'une largeur utile de 18.60m alors que la seconde serait constituée par deux tabliers de 9.00m chacun (Fig. 3.1). 3.2 Equipements Le dispositif de retenue contre la chute d'un véhicule depuis le pont sera assuré par une hauteur normale des barrières de sécurité. La couche de roulement aura une épaisseur de 7cm. L'évacuation des eaux du tablier devra être assurée sur l'intégralité de l'ouvrage, aucun rejet direct n'étant autorisé. L’eau évacuée sera ensuite collectée dans le réseau général de la route. Des réseaux annexes (EDF, France Télécom, …) doivent être intégrés dans la conception du pont. 3.3 Faune et Flore La Ravine Fontaine est classée, dans l'Inventaire des Zones Naturelles d'Intérêt Ecologique Floristique et Faunistique, en catégorie type I (Z.N.I.E.F.F. Type I). Cette catégorie correspond à des secteurs biologiques remarquables qui doivent faire l'objet d'une attention toute particulière lors de tout projet d'aménagement. La Ravine Fontaine présente des espèces florales rares au fond et aux abords de la faille. Les interventions sur les lieux du chantier devront par conséquent être limitées. La Ravine Fontaine abrite également des sites de nidification d'oiseaux indigènes protégés, trois espèces de petites chauves-souris protégées (Figure 3.2) ainsi que de nombreux petits mammifères. Toute atteinte envers des zones de végétation indigène devra être compensée par des mesures pour recréer des paysages végétaux diversifiés. 3.4 Géologie La formation rocheuse de la Ravine Fontaine est volcanique comme toute l'île de la Réunion. Cette formation rocheuse se présente par une alternance de couches de scorie et de basalte, les formations basaltiques résultant des coulées volcaniques du Piton des Neiges. Figure 3.1 : Géométrie imposée de la dalle de roulement Figure 3.2 : Chauve souris Molosse protégé à la Réunion Conception et Dimensionnement d’un pont sur la Ravine Fontaine à la Réunion/F Projet de Master 2006 ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Dreier Damien 5 Des éboulis sont présents sur les deux rives mais devraient se limiter à des instabilités de blocs. La construction d'appui dans la partie supérieure des rives est réalisable, toutefois dans des conditions difficiles. De plus, l'alternance de couches de raideur très variables peut provoquer des tassements différentiels. Les formations géologiques rencontrées à proximité du passage de la Ravine Fontaines ont été étudiées à l'aide de carottages (SCRF3 et SCRF4) et de sondages pressiométriques (SPFR1, SPFR2 et SPFR2 bis) fournis dans le dossier de concours. Les valeurs suivantes de contrainte admissible du sol ont été admises pour le dimensionnement des fondations : - Dans la direction verticale : σsol,vertical,ELU = 1.5 [N/mm2] et σsol,vertical,ELS = 1.0 [N/mm2] - Dans la direction horizontale : σsol,horizontal,ELU = 1.0 [N/mm2] et σsol,horizontal,ELS = 0.7 [N/mm2] 3.5 Sismicité La Ravine Fontaine est située dans une zone de sismicité 0, la classe de sismicité 0 étant la classe la plus faible. En effet, malgré le caractère volcanique de l’île, les éruptions sont de type hawaïenne (lave très fluide). 3.6 Vent L’île de la Réunion est exposée aux cyclones tropicaux uploads/Ingenierie_Lourd/ conception-et-dimensionnement-d-x27-un-pont 1 .pdf