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Jean-Armand CALGARO PROJET ET CONSTRUCTION DES PONTS Généralités • Fondations •

Jean-Armand CALGARO PROJET ET CONSTRUCTION DES PONTS Généralités • Fondations • Appuis • Ouvrages courants Le code de la propriété intellectuelle du 1er juillet 1992 interdit expressément la photocopie à usage collectif sans autorisation des ayants droit. Or, cette pratique s’est généralisée, notamment dans l’enseignement, provoquant une baisse brutale des achats de livres, au point que la possibilité même pour les auteurs de créer des œuvres nouvelles et de les faire éditer correctement est aujourd’hui menacée. En application de la loi du 11 mars 1957, il est interdit de reproduire intégrale- ment ou partiellement le présent ouvrage, sur quelque support que ce soit, sans autorisation de l’auteur, de son éditeur ou du Centre français d’exploita- tion du droit de copie (CFC, 20 rue des Grands-Augustins, 75006 Paris). © 2000 ISBN 2-85978-327-X 3e édition ISBN 2-85978-159-5 2e édition ISBN 2-85978-095-5 1re édition 28, rue des Saints-Pères 75007 Paris 3 Sommaire AVANT-PROPOS .................................................................................................... 7 CHAPITRE 1 - Les ponts. Définitions. Données naturelles et fonctionnelles ....... 9 CHAPITRE 2 - Les différentes étapes de l’élaboration d’un projet de pont routier ...................................................................... 43 CHAPITRE 3 - Les affouillements ...................................................................... 71 CHAPITRE 4 - Règles et normes techniques. Bases de la sécurité des constructions ..................................................................................... 93 CHAPITRE 5 - Le calcul des ponts: évaluation des actions .............................. 137 ANNEXE au chapitre 5- Quelques aspects particuliers du calcul des ponts ..... 199 CHAPITRE 6 - Les équipements des ouvrages d’art ......................................... 211 CHAPITRE 7 - Les fondations des ouvrages d’art. Généralités. Fondations superficielles ...................................................................... 263 CHAPITRE 8 - Les fondations des ouvrages d’art. Fondations profondes sur pieux ............................................................ 299 CHAPITRE 9 - Les appuis de ponts. Les culées ................................................ 337 CHAPITRE 10 - Les appuis de ponts. Les piles ................................................ 367 CHAPITRE 11 - Les ouvrages courants en béton armé et précontraint ............. 411 TABLE DES MATIÈRES ..................................................................................... 447 4 Liste et signification des principaux sigles employés dans le texte AFGC Association française de génie civil (elle est née de la fusion, en 1997, de l’AFPC et de l’AFREM) AFNOR Association française de normalisation AFPC Association française pour la construction (voir AFGC) AFREM Association française pour la recherche et les essais sur les maté- riaux et les constructions (voir AFGC) AIPC Association internationale des ponts et charpentes (IABSE en an- glais) APSI Avant-projet sommaire d’itinéraire (projet routier) ARP Aménagement des routes principales (guide) BAEL Béton armé aux états-limites BAU Bande d’arrêt d’urgence BDD Bande dérasée droite BDG Bande dérasée gauche BPEL Béton précontraint aux états-limites CCAG Cahier des clauses administratives générales CCAP Cahier des clauses administratives particulières CCBA Calcul des constructions en béton armé (anciennes règles 1968) CCTG Cahier des clauses techniques générales CCTP Cahier des clauses techniques particulières CEB Comité euro-international du béton (voir fib) CECM Convention européenne de la construction métallique CETMEF Centre d’études techniques maritimes et fluviales (nouveau ser- vice, ayant remplacé en 1999 le STCPMVN) CM (Règles de calcul en) Construction métallique (anciennes règles 1966) CPC Cahier des prescriptions communes (ancienne désignation du CCTG) 5 DC Directives communes (de 1979) relatives au calcul des construc- tions DCE Dossier de consultation des entreprises DDE Direction départementale de l’Équipement1 DR Direction des routes du ministère de l’Équipement DTU Document technique unifié DUP Déclaration d’utilité publique DVA Dossier de voirie d’agglomération (projets routiers) EN Euronorme ENV Euronorme provisoire EPOA Étude préliminaire d’ouvrage d’art fib Fédération internationale du béton (créée en 1997, elle regroupe les anciennes associations CEB et FIP) FIP Fédération internationale de la précontrainte (voir fib) ICTAAL Instruction sur les conditions techniques d’aménagement des autoroutes de liaison (dernière édition 1985) ICTARN Instruction sur les conditions techniques d’aménagement des routes nationales (texte remplacé par l’ARP) ICTAVRU Instruction sur les conditions techniques d’aménagement des voies rapides urbaines INRETS Institut national de recherche et d’études des transports et de la sécurité LCPC Laboratoire central des ponts et chaussées LIER Laboratoire INRETS/Équipement routier LOTI Loi d’orientation des transports intérieurs (1982) LNH Laboratoire national d’hydraulique (dépendant de la Direction de la recherche et du développement d’EDF) PHEC Plus hautes eaux connues 1. Dans le présent ouvrage, l’appellation « ministère de l’Équipement » est utilisée systématique- ment, indépendamment des variations de dénomination consécutives à certains changements de gouvernements. PROJET ET CONSTRUCTION DES PONTS 6 PHEN Plus hautes eaux navigables PI Passage inférieur POA Projet d’ouvrage d’art (non courant) PS Passage supérieur RPAO Règlement particulier de l’appel d’offres SETRA Service d’études techniques des routes et autoroutes STCPMVN Service technique central des ports maritimes et voies navigables (remplacé en 1999 par le CETMEF) SMO Schéma de maîtrise d’ouvrage (projets routiers) TPC Terre-plein central ZICO Zone importante pour la conservation des oiseaux ZNIEFF Zone naturelle d’intérêt écologique, faunistique et floristique 7 Avant-propos La première version du présent ouvrage fut publiée en 1987. Après deux éditions successives, il apparut nécessaire d’en reprendre substantiellement forme et con- tenu pour tenir compte des évolutions les plus récentes des connaissances, des techniques, du contexte administratif national et européen, et des codes de con- ception et de calcul. S’agissant du support d’un cours professé à l’École nationale des ponts et chaus- sées, il est toujours malaisé, au moment de le rédiger, d’en cerner le volume utile: chacun des chapitres traités pourrait, à lui seul, être l’objet d'une publication hau- tement spécialisée. Quoi qu’il en soit, l’objectif de cet ouvrage est double. En premier lieu, il s’adresse aux étudiants des écoles de génie civil pour les aider à faire une synthèse des divers enseignements fondamentaux qu’ils reçoivent, di- rectement liés à la construction d’ouvrages de génie civil: résistance des maté- riaux, béton armé et précontraint, construction métallique, mécanique des sols, procédés généraux de construction. En second lieu, il a l’ambition de s’adresser à des ingénieurs débutants ou non- spécialistes qui peuvent avoir à assurer des fonctions de maîtrise d’œuvre dans le domaine des ponts. Ils devraient trouver, dans ce cours, le fil conducteur qui leur donnera une vue d’ensemble de la problématique de conception et de construction des ponts, ainsi que quelques pistes pour approfondir leurs connaissances. C’est donc dans le souci de satisfaire les besoins de formation des étudiants ou des ingénieurs débutant une carrière technique, et d’information des ingénieurs maîtres d’œuvre, que la plupart des chapitres ont été rédigés. Certains d’entre eux pourront paraître, de prime abord, plus développés que d’autres; c’est qu’ils trai- tent d’un sujet pour lequel la documentation pédagogique est peut-être moins ri- che ou moins accessible. La plupart des chapitres fournissent une bibliographie sommaire. Comme nous l’avons dit, ce cours suppose une maîtrise de plusieurs disciplines fondamentales et il ne nous a pas semblé utile d’expliciter de longues listes d’ouvrages généraux qui ne sont pas directement axés sur la conception et la construction des ponts. D’ailleurs, lorsque l’on se trouve confronté à un problème particulier, la docu- mentation doit être essentiellement recherchée dans les revues techniques et scientifiques spécialisées, et dans les guides édités par les services centraux du ministère de l’Équipement. PROJET ET CONSTRUCTION DES PONTS 8 Sur le plan technique, nous traversons actuellement une période de transition qui verra très prochainement le remplacement des codes de calcul nationaux par des normes européennes. Plusieurs chapitres du présent ouvrage font référence à cette nouvelle base, encore provisoire, mais qui donne une idée suffisamment précise du futur décor de la conception et de la réalisation des ouvrages de génie civil. Il faut bien comprendre que, contrairement à ce que certains pensent et parfois clai- ronnent avec un haut degré d’ignorance, les normes européennes ne brideront pas la créativité des ingénieurs: elles leur fourniront un cadre conceptuel qui les amè- nera, dans les cas non courants, à assumer un niveau de responsabilité plus élevé que par le passé. C’est pour cette raison que deux chapitres ont été particulière- ment développés: le chapitre 4, décrivant les principaux concepts de la sécurité des constructions, et le chapitre 5, traitant de l’évaluation des différentes actions sollicitant les ponts. Ce sont des chapitres plus abstraits ou théoriques que les autres, mais qu’il nous a semblé indispensable de rédiger pour préparer les jeunes générations à de nouveaux modes de pensée dans l’art de construire. Je serais particulièrement comblé si, en cette fin de siècle, les lecteurs prenaient du plaisir à lire ce livre. Jean-Armand CALGARO Août 1999 9 CHAPITRE 1 Les ponts - Définitions Données naturelles et fonctionnelles 1.1. INTRODUCTION D’une façon générale, on appelle pont tout ouvrage permettant à une voie de cir- culation de franchir un obstacle naturel ou une autre voie de circulation. Selon le cas, on distingue: pont-route, pont-rail, pont-canal. Cette définition est un peu imprécise dans la mesure où elle ne se réfère à aucune notion de dimension, de forme ou de nature d'ouvrage. Pour les petits ponts hy- drauliques, on parle couramment de ponceaux ou de dalots. À l’inverse, on em- ploie de préférence le terme de viaduc lorsqu’il s’agit d’un ouvrage de grande longueur possédant de nombreuses travées et généralement situé en site terrestre. De même, une buse est un ouvrage de franchissement que l’on ne désigne jamais par le terme de pont, même si son ouverture est de dimension respectable. Enfin, certaines uploads/Ingenierie_Lourd/ pont-enpc.pdf