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service d'Études techniques des routes et autoroutes Sétra Guide méthodologique

service d'Études techniques des routes et autoroutes Sétra Guide méthodologique Eurocodes 3 et 4 Application aux ponts-routes mixtes acier-béton juillet 2007 Page laissée blanche intentionnellement collection les outils Guide méthodologique Eurocodes 3 et 4 Application aux ponts-routes mixtes acier-béton Document édité par le Sétra dans la collection "les outils". Cette collection regroupe les guides, logiciels, supports pédagogiques, catalogues, données documentaires et annuaires. Ce guide a été rédigé par Laurence DAVAINE, Florent IMBERTY et Joël RAOUL (Sétra/CTOA) avec la participation de : • Eric CHASCO, Sétra/CTOA puis CETE du Sud-Ouest • Eric Gogny, CTICM • Bernard PREVOST, CETE de l'Est • Jacques RESPLENDINO, CETE de Lyon • Patrice SCHMITT, Sétra/CTOA puis SNCF • Ferry TAVAKOLI, CETE de Lyon Les figures ont été réalisées par Philippe JULLIEN, Sétra/CTOA. O= Calcul des ponts-routes mixtes acier-béton selon les Eurocodes q~ÄäÉ=ÇÉë=ã~íá≠êÉë= Partie I : Introduction générale 1 - Objectif du guide 11 2 - Eurocodes utilisés 11 Partie II : Pont bipoutre mixte 1 - Introduction 15 2 - Données générales 15 2.1 - Données relatives au trafic 15 2.2 - Données relatives à l'environnement 17 3 - Description du tablier - Construction 18 3.1 - Coupe longitudinale 18 3.2 - Coupe transversale 18 3.3 - Répartition des matières (poutres, éléments transversaux) 18 3.4 - Phasage de construction (bétonnage de la dalle) 21 3.5 - Dalle en béton armé 24 4 - Matériaux 28 4.1 - Choix des qualités d'acier 28 4.2 - Béton 30 4.3 - Armatures passives 31 4.4 - Connecteurs 31 4.5 - Coefficients partiels de sécurité sur les matériaux 31 5 - Actions 33 5.1 - Actions permanentes 33 5.2 - Retrait du béton 34 5.3 - Fluage du béton – Coefficient d'équivalence 37 5.4 - Actions variables 39 6 - Combinaisons d'actions 45 6.1 - Situations de projet 45 6.2 - Notations et généralités 45 6.3 - Combinaisons ELU autres que celles de fatigue 47 6.4 - Combinaisons ELS 47 7 - Analyse globale (ou structurale) 49 7.1 - Méthodes d'analyse : généralités 49 7.2 - Calcul des sollicitations et contraintes 50 8 - Justifications des sections mixtes aux ELU autres que la fatigue 57 8.1 - Classification des sections 57 8.2 - Principes de justification d'une section 60 8.3 - Justification de la section sur appui (P1) 65 8.4 - Justification de la section à mi-travée P1-P2 71 8.5 - Vérification de la rigidité des montants verticaux 74 8.6 - Déversement de la membrure inférieure comprimée pour l'appui intermédiaire P1 76 9 - Justifications à l'ELU de fatigue 86 9.1 - Justification de la charpente métallique 86 9.2 - Armatures passives longitudinales 100 10 - Justifications des sections aux ELS 106 10.1 - Généralités 106 10.2 - Limitation de contraintes 106 10.3 - Respiration de l'âme 112 10.4 - Maîtrise de la fissuration 113 P= Calcul des ponts-routes mixtes acier-béton selon les Eurocodes 11 - Connexion 118 11.1 - Généralités 118 11.2 - Résistance d'un goujon à tête 118 11.3 - Dimensionnement sous ELS caractéristique 119 11.4 - Dimensionnement sous ELU fondamental 121 11.5 - Dimensionnement en fatigue 126 11.6 - Dispositions constructives relatives à la connexion 129 11.7 - Récapitulatif pour l'exemple numérique 131 11.8 - Accrochage des efforts de retrait et de température aux extrémités 132 12 - Justifications locales de la dalle en béton 133 12.1 - Vérifications portant sur le ferraillage transversal de la dalle 133 12.2 - Vérifications portant sur le ferraillage longitudinal de la dalle 141 12.3 - Résistance au poinçonnement (ELU) 143 Partie III : Particularités du caisson mixte 1 - Description du caisson mixte 149 1.1 - Principales caractéristiques 149 1.2 - Répartition des matières 150 2 - Actions et combinaisons d'actions 153 2.1 - Actions permanentes 153 2.2 - Retrait du béton 153 2.3 - Fluage du béton – Coefficient d'équivalence 153 2.4 - Actions variables 154 3 - Analyse globale 155 3.1 - Généralités 155 3.2 - Traînage de cisaillement 156 3.3 - Sollicitations dans le caisson mixte 156 4 - Analyse des sections 158 4.1 - Traînage de cisaillement (ELS et ELU de fatigue) 158 4.2 - Traînage de cisaillement (ELU) 161 5 - Justifications de la section sur pile P1 à l’ELU 162 5.1 - Caractéristiques de la section brute 162 5.2 - Sollicitations 163 5.3 - Aire efficace de la membrure inférieure 163 5.4 - Aire efficace de l’âme 168 5.5 - Caractéristiques efficaces de la section 169 5.6 - Justification de la section sous moment fléchissant 170 5.7 - Justification de la section sous effort tranchant 170 5.8 - Interaction moment – effort tranchant 172 5.9 - Conclusion 173 6 - Justification de la section sur pile P1 à l'ELS 174 Annexes Annexe I : Références 177 Annexe II : Section en I de classe 4 180 Q= Calcul des ponts-routes mixtes acier-béton selon les Eurocodes kçí~íáçåë= La liste suivante n’est pas exhaustive. D’autres notations peuvent être introduites localement dans le texte. Majuscules latines Aa Aire de charpente métallique Ab Aire de béton Ac Aire comprimée Ac,eff Aire comprimée efficace As Aire d'acier passif AV Aire cisaillée de charpente métallique Cd Rigidité d’un cadre d’entretoisement Ecm Module d'élasticité sécant du béton Ea Module d'élasticité de l'acier de charpente Es Module d'élasticité de l'acier des armatures passives F Effort ; force appliquée Fwk Sollicitation, en valeur caractéristique, due au vent Gk Sollicitation, en valeur caractéristique, due aux actions permanentes I Moment d'inertie Le Portée équivalente L Portée ; longueur MEd Valeur de calcul du moment Ma,Ed Valeur de calcul du moment appliqué à la section de charpente seule Mc,Ed Valeur de calcul du moment appliqué à la section mixte Mel,Rd Valeur de calcul du moment résistant élastique Mf,Rd Valeur de calcul du moment résistant plastique des semelles seules Mpl,Rd Valeur de calcul du moment résistant plastique NEd Valeur de calcul de l’effort normal P Rk Résistance caractéristique d’un goujon Qk1 Sollicitation, en valeur caractéristique, due à l'action variable dominante Qki,i 2 ≥ Sollicitation, en valeur caractéristique, due à une action variable d'accompagnement RH Humidité relative (en %) S Sollicitation, en valeur caractéristique, due au retrait T0 Température de référence TEd Température de service Tk Sollicitation, en valeur caractéristique, due aux actions thermiques Te,min Composante de température uniforme minimale Tmin Valeur minimale de la température de l'air sous abri Te,max Composante de température uniforme maximale Tmax Valeur maximale de la température de l'air sous abri TN,con Δ Etendue des variations négatives de la composante de température uniforme (T T ) 0 e,mi − n TN,exp Δ Etendue des variations positives de la composante de température uniforme (T T ) e,max 0 − Tu Δ Composante uniforme de température R= Calcul des ponts-routes mixtes acier-béton selon les Eurocodes TMy Δ Gradient thermique linéaire suivant un axe horizontal transversal TMz Δ Gradient thermique linéaire suivant un axe vertical TE Δ Composante non linéaire du gradient thermique, donnant lieu à des contraintes auto- équilibrées TM,heat Δ Composante linéaire du gradient thermique non linéaire positif TM,cool Δ Composante linéaire du gradient thermique non linéaire négatif Vb,Rd Valeur de calcul de la résistance au voilement par cisaillement d’une âme en acier VEd Valeur de calcul de l’effort tranchant sollicitant VRd Valeur de calcul de la résistance à l’effort tranchant Vpl,Rd Valeur de calcul de la résistance plastique de la section mixte à l’effort tranchant Vpl,a,Rd Valeur de calcul de la résistance plastique de la section en acier de charpente à l’effort tranchant Minuscules latines a Longueur d’un panneau d’âme entre raidisseurs verticaux b Largeur d’un élément de charpente beff Largeur efficace (dalle ; tôle de fond de caisson) b0 Entraxe entre rangées extérieures de connecteurs cdir Coefficient de direction (vent) cf,x Coefficient de force (vent) dans la direction x cseason Coefficient de saison (vent) ( ) c0 z Coefficient d'orographie à la hauteur z du projet par rapport au sol ( ) ce z Coefficient d’exposition (à la hauteur z) ( ) cr z Coefficient de rugosité (à la hauteur z) cs Coefficient de dimension (vent) cd Coefficient dynamique (vent) cnom Enrobage nominal des armatures passives cmin Enrobage minimal des armatures passives cdev Δ Tolérance sur l'enrobage des armatures passives d Diamètre d’un goujon ; bras de levier en béton armé (armatures passives) e Epaisseur de dalle en béton ; espacement de rangs de connecteurs fcd Valeur de calcul de la résistance en compression du béton fck Résistance caractéristique en compression du béton, mesurée sur cylindre à 28 jours fcm Valeur moyenne de la résistance en compression du béton mesurée sur cylindre fctm Valeur moyenne de la résistance en traction directe du béton fctk,0,05 Fractile 5% de la résistance caractéristique en traction directe du béton fctk,0,95 Fractile 95% de la résistance caractéristique en traction directe du béton fsk Valeur caractéristique de la limite d'élasticité d'une armature passive fy Limite d'élasticité d'un acier de charpente fu Limite de rupture d'un acier fyk Valeur caractéristique de la limite d'élasticité de l'acier de charpente h Hauteur h0 Rayon moyen de la dalle en béton kσ Coefficient de voilement sous contrainte normale kτ Coefficient de voilement uploads/Ingenierie_Lourd/ eurocode-3-et-4-application-aux-ponts-routes-mixtes-acier-beton-gm-jul-2007.pdf