Chapitre: Piles Et Culées [PDF]

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Chapitre 4

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Piles et Culées

Conception des ponts

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Piles et culées

1. Généralités  Rôle des appuis •

Les appuis ont pour rôle de transmettre les efforts dus au tablier jusqu’au sol de fondation. L’étude des appuis ne peut donc être dissociée du tablier qu’ils supportent, ni de celle du sol de fondation sous-jacent sur lequel ils reposent.

 Structure des appuis •

Une superstructure : sur laquelle repose le tablier par l’intermédiaire d’appareils d’appui ; elle est constituée soit par un ou plusieurs voiles, soit par une série de colonnes ou poteaux généralement surmontés d’un chevêtre, la superstructure repose éventuellement sur une nervure jouant le rôle de simple soubassement ou d’élément de répartition et de raidissement

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• Une fondation : constituée soit par une simple semelle reposant directement sur le sol ou sur un massif en béton non armé, soit par un ensemble de pieux réunis en tête par une semelle de liaison

 Conditions d’appuis • La démarche à suivre en vue de la recherche d’une solution pour les appuis à consiste : - Recueillir les caractéristiques géométriques et géotechniques du franchissement - Définir l’emplacement possible des appuis - Définir le nombre et la longueur des travées - choisir la solution la plus adaptée pour les appuis

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• Les données et paramètres à recueillir dépendent des conditions d’appui, que l’on peut classer de la manière suivante : - Conditions fonctionnelles : Liées à l’implantation et l’emplacement des appuis qui dépendent de :  Les tracés en plan des voies : les ouvrages biais ou courbes conduisent à des grandes longueurs des lignes d’appui d’où la nécessité de penser à des solutions de tablier en retrait avec encorbellements ou à des travées plus grandes pour réduire le nombre des appuis  les profils en long et en travers des voies : le tirant d’air ou le gabarit à dégager conduit parfois à des appuis de hauteur importante qui pose des problèmes du pont de vue technique, économique et esthétique  Les terrassements aux abords : la conception des appuis extrêmes et leur implantation sont influencées par le niveau et la positions des remblais d’accès par rapport aux voix Pr A.BOUAJAJ

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- Conditions d’implantation : il n’est pas toujours possible de placer un appui en un point qui serait cependant souhaitable vis-à-vis de la structure portée - Conditions mécaniques :  La liaison avec le tablier qui peut être rigide, articulée, élastique ou libre, et la nature la forme et les dimensions des appareils d’appui influencent le choix et la conception des appuis  La liaison avec le sol de fondation : en fonction de la nature du sol, du type et de la hauteur de la fondation; la liaison peut être considérée comme une articulation ou un encastrement.  La continuité ou la discontinuité des éléments verticaux : il s’agit de l’existence ou pas d’un chevêtre et de la nature de ce dernier porteur ou non

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

La rigidité transversale par rapport aux tassements différentiels provenant d’un excentrement important des charges ou d’un manque d’homogénéité du sol  La résistance aux chocs éventuels : en général, les voiles garantissent une bonne résistance aux chocs.  La possibilité de changement des appareils d’appui : les réservations pour le vérinage et la prise en compte de ce dernier dans le calcul des appuis doivent être prises en compte - Conditions économique : une fois les conditions fonctionnelles et mécaniques sont satisfaites, il y a lieu de rechercher parmi toutes les solutions possibles et elles sont parfois nombreuses celles qui s’avéreront le plus intéressantes du point de vue économique.

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- Conditions esthétiques : à adapter au type de l’ouvrage et de l’environnement

2. Conception des culées  Rôle et importance des culées  Fonction mécanique • La fonction mécanique des culées consiste en la transmission des efforts au sol de fondation • Elle réside, également, dans la limitation des efforts horizontaux en tête et la limitation des déplacements verticaux.  Fonction technique • La fonction technique de la culée est qu’elle permet l’accès à l’intérieur de l’ouvrage pour la visite d’inspection et l’hébergement de la chambre de tirage pour les conduites et les canalisations qui passent dans le tablier.

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 Conception des culées les plus courantes • Elle doit tenir compte des paramètres suivants : - La hauteur de la brèche à franchir et le tirant d’air ; - Les problèmes d’implantation au sol et de biais,

- Le type du tablier à supporter et l’importance des efforts à transmettre ; - Le niveau des fondations; - L’éventualité des tassements ;

- La nécessité de pouvoir visiter l’ouvrage.

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Piles et culées

 Les culées enterrées ou les piles culées o Morphologie générale La structure porteuse des piles culées est noyée dans le remblai Les culées enterrées assurent, essentiellement, une fonction porteuse Elles peuvent être fondées superficiellement ou sur pieux ou barrettes Elles sont composées d’une tête (chevêtre) qui repose sur des poteaux (circulaires ou rectangulaires à section constante ou variable) placés normalement sous les appareils d’appui transmettant les charges à une semelle, éventuellement raidie. La dimension minimale des poteaux est de 0,50m s’ils sont rectangulaires et 0,60m s’ils sont circulaires. Lorsque la hauteur des poteaux est supérieure à 8 à 9m, on prévoit une section rectangulaire à largeur variable

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Culée enterrée

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Culée enterrée fondée superficiellement

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Culée enterrée fondée sur pieux

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o Implantation • Une culée enterrée suppose une implantation en retrait par rapport aux limites extérieures de l’obstacle franchi, du fait de la présence des talus des remblais. L’allongement du tablier est compensé par l’économie obtenue sur les culés simples de conception et d’exécution. Les remblais sont talutés à 3/2.

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 Les culées remblayées o Morphologie générale • Les culées remblayées sont constituées par un ensemble de murs ou voiles en béton armé (murs de front et murs latéraux) • Le mur de front supporte le tablier et les murs latéraux retiennent le remblai. Ces derniers peuvent être des murs en aile ou des murs en retour selon qu’ils soient parallèles ou non à l’axe de l’ouvrage

• Le mur de front est un voile épais et présente un redan horizontal pour recevoir le tablier et un mur garde grève à l’arrière qui isole le tablier du remblai.

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Culée remblayée

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Piles et culées o Implantation

• L’intérêt de ce type de culées est de limiter la longueur du tablier. Le parement du mur de front est placé au bord de l’obstacle. Le tracé du remblai d’accès taluté à 3/2 passe par le pied du mur de front au niveau du terrain naturel avec une revanche de 50cm.

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 Les culées creuses • Les culées creuses comportent un mur de front, des murs en retour et un platelage supérieur • Le platelage supérieur permet de limiter les poussées sur le mur • Elles remplacent les culées remblayées pour les grandes hauteurs de terres, elles sont très rarement utilisées • L’allongement de l’ouvrage étant, souvent, plus économique.

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Culée creuse

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 Les culées en terre armée • Nées en 1965, la terre armée a été utilisée, en premier, pour les ouvrages de soutènement • Il existe deux types de conception pour les culées en terre armée : - Le tablier repose sur le remblai en terre armée par l’intermédiaire d’une tête de culée. - Le tablier repose sur une pile culée indépendante du massif en terre armée. Dans ce cas, la fonction porteuse est assurée par la pile culée et le soutènement est assuré par le remblai en terre armée.

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Culée en terre armée ( type 1)

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Culée en terre armée (type 2)

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 Eléments de prédimensionnement et disposition constructives  Sommier d’appuis

• Il a pour rôle de recevoir les appareils d’appui et d’assurer le transfert des charges ainsi que la solidarisation horizontal des éléments verticaux. • Sa surface doit être aménagée pour permettre : - L’implantation des appareils d’appui - La mise en place des vérins - L’évacuation des eaux 𝑏

• Sa dimension transversale (𝑙𝑐 = a + + c + d ) doit tenir compte de : 2 - L’espace à ménager entre l’about du tablier et le mur garde grève (grand pour les grands ouvrages et réduit pour les petits) ; (d≥1 à 2cm)

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- L’espace entre la limite du tablier et les appareils d’appui en fonction du type du tablier (Pour les petits ouvrages :50 à 75 cm pour un tablier droit et 70 à 110cm si le tablier est droit pour les grands ouvrages ); (c) - L’espace entre le nu extérieur des appareils d’appui et le bord extérieur du sommier (10à 20cm si la charge est importante) (a≥10cm) • Sa dimension verticale hc dépend de paramètres géométriques et mécanique (ℎ𝑐 min= 0,6m et ℎ𝑐 ≥1.25 ф)

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Dispositions disponibles disposition 1a

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disposition 1b

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Dispositions disponibles (Suite) disposition 2

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disposition 4

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 Le mur garde grève • Il a pour fonction de séparer le remblai de l’ouvrage. Il s’agit d’un voile en béton armé construit après le tablier. Il doit résister aux efforts de poussée, aux efforts de freinage et à ceux transmis par la dalle de transition. • Il peut avoir une section rectangulaire ou avec une avancée à la partie supérieure pour ménager un espace entre le tablier et le mur garde grève pour permettre la visite et l’entretien de l’about du tablier. La distance A doit être égale au moins à 40cm.

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• Son épaisseur e est fonction de sa hauteur 𝒉𝒈 : - Pour 𝒉𝒈 ≤ 1m alors e=0,20 m ; - Pour 1m