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Projet de définition d’un pont courant Projet de définition d’un pont courant C

Projet de définition d’un pont courant Projet de définition d’un pont courant Conception des Ponts Plan 1- Définition de la brèche. 2-Possibilités d’implantation des appuis. 3- Les principes de choix de la structure. 4- Les principaux types de ponts courants. L'analyse des données conduit à définir la brèche à franchir. Une brèche est la raison même de l'existence de l'ouvrage . Elle résulte de la topographie du site, de la ligne rouge du projet et des caractéristiques des obstacles à franchir, ce qui conduit à une longueur minimale de l'ouvrage. Ces obstacles peuvent être issus : 1- Définition de la brèche. - De contraintes naturelles : un cours d'eau, un thalweg, la présence d'un sol compressible impropre à la construction d'un remblai, . un cours d'eau un thalweg une zone de terrain compressible - De contraintes fonctionnelles : un gabarit de voie routière ou ferrée, une surlargeur de visibilité, les données liées au maintien d'une communication adaptée à la faune sauvage, ... - De contraintes d'environnement (contraintes d'emprises, contraintes hydrauliques, ...), architecturales ou d'exploitation (doublement routier à terme, ...). Exemple de brèche issue de la combinaison de plusieurs contraintes 2-Possibilités d’implantation des appuis. Les appuis d'un pont assurent la liaison mécanique entre le tablier et le sol d'appui. Ils se composent des piles, culées ou piédroits en élévation, et de leurs fondations associées. Leur conception est tributaire, par nature, de la qualité des sols d'appuis mais peut également être influencée par les conditions de liaison au tablier (encastrement par exemple). Les appuis d'un pont courant Principe d'implantation des appuis Le choix définitif de l'implantation des appuis résulte d'une analyse multi-critères visant à comparer, pour chacune des solutions d'implantation d'appuis envisagées, et en respect du programme défini par le maître d'ouvrage, le mode, les difficultés techniques, l'impact sur le milieu physique et naturel, et le coût de réalisation des appuis mais aussi de la structure du tablier qu'ils se destinent à porter. En pratique, l'implantation des appuis d'un ouvrage est un processus itératif, qui commence, après analyse des contraintes de projet, par la détermination de la brèche à franchir qui donne la position des appuis d'extrémité. Elle se poursuit par la recherche des zones possibles d'implantation des appuis intermédiaires, qui définit naturellement les portées de l'ouvrage et permet d'envisager les différents types de structures possibles pour le tablier. Cette démarche balaie l'ensemble des données de projet précédemment décrites, en particulier : - topographie du site, - la géologie, géotechnique, - l'hydrologie, l'hydraulique. - les réseaux, l'urbanisation, les servitudes diverses, - la forme des appuis prévus, - l'analyse technico-économique, - l'évolution à terme des caractéristiques des voies franchies . 3- Les principes de choix de la structure Le but ne consiste pas de formuler des recettes permettant le choix de la structure. Par contre, on mettra l’accent sur les principes de conception d'un ouvrage qu'il convient de respecter pour définir le domaine des solutions possibles, sachant que, bien entendu, le choix est souvent multiple Le bon choix dans le respect des contraintes Le critère principal permettant de définir le domaine d'emploi des différents ponts est la portée déterminante, c'est à dire la plus grande des longueurs entre appuis consécutifs. Mais il est évident que d'autres critères interviennent dans le choix comme les possibilités de construction, les caractéristiques géométriques en plan, la largeur du tablier, la hauteur disponible, la nature des terrains de fondation son mode de fonctionnement et son aptitude à résister aux efforts exceptionnels et accidentels. Du point de vue de la structure, les éléments principaux de choix du concepteur consistent à définir: - le nombre de travées, - leurs longueurs et le balancement des travées, - l'élancement du tablier, -le type de structure, tant longitudinalement que transversalement en se basant sur les domaines d'emploi usuels des structures. Choix du nombre de travées Le choix du nombre de travées vise à optimiser le coût de réalisation du tablier et des appuis. Plus il y a d'appuis intermédiaires, plus on diminue la portée déterminante et donc le coût du tablier, mais on augmente bien entendu le coût du poste appuis. Il faut cependant respecter les contraintes d'implantation des piles et la hauteur disponible pour le tablier entre le profil en long du pont et les gabarits. En effet, pour une structure donnée, plus la portée déterminante est importante et plus l'épaisseur du tablier augmente. Le choix du nombre de travées peut également être décidé pour des questions d'aspect. Distribution des travées (longueurs et balancement) La distribution des travées est régie par la combinaison des contraintes d'implantation des appuis, du fonctionnement mécanique du tablier, de l'esthétique de l'ensemble et de l'économie de chaque solution. Pour les ouvrages constitués de travées indépendantes multiples, on cherche à réaliser des portées égales de façon à s'orienter vers un processus de construction plus industriel car répétitif et souvent plus économique. Il s'agit essentiellement des ouvrages à poutres préfabriquées en béton précontraint par pré-tension ou pour des portées plus grandes par post-tension. Ces solutions permettent une bonne standardisation grâce à la préfabrication de poutres identiques. Pour les structures continues de hauteur constante, d'un point de vue purement mécanique et économique, on s'efforce aussi de réaliser des travées intermédiaires sensiblement identiques, appelées travées courantes, afin d'homogénéiser les efforts tout le long de l'ouvrage. Les travées de rive sont en général plus courtes que les travées intermédiaires puisque l'on ne bénéficie de la réduction d'efforts due à la continuité sur appui que d'un seul coté de la travée. C'est pourquoi le balancement α de l'ouvrage (rapport entre la portée d'une travée de rive et celle de la travée adjacente) est limité supérieurement à 0,80 environ. Ce rapport α peut varier de 0,60 à 0,70 pour les tabliers de hauteur variable ou bénéficiant d'un effort de compression longitudinale par précontrainte pour les ponts dalles de type PSIDP ou PSIDN ou, au moins partiellement, par fonctionnement structurel comme dans le cas des ponts à béquilles de type PSBQ . Une liberté un peu plus grande est donnée aux ponts mixtes acier-béton puisque la répartition des matières s'adapte plus aisément aux variations de sollicitations sans pénaliser l'économie du projet. Dans tous les cas, il convient de donner à la travée de rive une longueur suffisante pour éviter les soulèvements d'appui sur culée lorsque les charges d'exploitation agissent sur la travée adjacente. On retient alors une valeur minimale du balancement α de 0,55. Balancement de travées Lorsque divers impératifs conduisent à prévoir une travée de rive très courte, donc un rapport α inférieur à 0,55, il est nécessaire de prendre des dispositions pour empêcher les soulèvements d'appui d'extrémité . Il est alors possible de lester le tablier, de l'ancrer, d'avoir recours à du béton léger ou de prévoir des appuis inversés. Dans tous les cas on évite d'avoir des réactions d'appui dont le sens s'inverse sous chargements extrêmes au droit des culées . Un tel fonctionnement serait en effet préjudiciable à la pérennité des appareils d'appui et des joints de chaussée (dont on connaît le coût important d'entretien). D'une manière générale, deux cas de figure se présentent : - Lorsque la longueur totale du pont est fixée (implantation des culées), et si la position des appuis intermédiaires est indifférente, on a intérêt à limiter la portée déterminante dont dépendent directement les efforts et donc les quantités de matière à mettre en œuvre . On retient alors un balancement voisin du maximum pour la structure envisagée. Cas où la longueur du pont est fixée ( Travées de rives relativement longues) Gammes de portées et élancements : - Au contraire, si la portée déterminante est fixée, par une contrainte de gabarit par exemple, les travées de rive n'ont qu'un rôle d'équilibrage et d'accès à la travée principale . On a alors intérêt à choisir un balancement minimal conduisant à des travées de rive courtes et donc à une longueur totale d'ouvrage plus réduite. Cas où la portée déterminante du pont est fixée Travées de rives relativement courtes A noter que Le choix du balancement peut également résulter de critères esthétiques en fonction des particularités de la brèche. Elancement On définit l'élancement comme le rapport entre la hauteur du tablier et la portée principale. On distingue les élancements sur pile et à la clé lorsque le tablier est de hauteur variable. Pour chaque type de structures, il existe un domaine d'élancement économique, issu de l'expérience et susceptible d'évolution en fonction de la conjoncture économique et des caractéristiques des matériaux utilisés. Ce paramètre permet donc de choisir une portée admissible pour une hauteur utile fixée ou inversement de déterminer une épaisseur de tablier pour une portée donnée. Structure longitudinale Le fonctionnement mécanique de l'ouvrage intervient également dans sa conception. On peut distinguer les cadres (PICF), les passages voûtés (PIV), les portiques simples (PIPO ou portique mixte acier-béton) ou doubles (POD), les dalles ou poutres isostatiques et les dalles ou poutres continues. Parmi les paramètres intéressants on retient : - l'utilisation d'une hyperstaticité du système pour réduire les efforts et par conséquent les quantités de matière mises en œuvre uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-n04.pdf