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Cours de Pont M1 ESTPO 2022

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Master Première année 07/05/2022

ESTPO KOTE Hamadou Ingénieur du Génie – Civil Master MEGA INSSA/ENTPE LYON

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 CHAPITRE I : GENERALITES SUR LES PONTS I.

Définition et différentes parties d’un pont

1. Définition Un pont est un ouvrage permettant à une voie de circulation (dite voie portée) de franchir un obstacle naturel ou artificiel (rivière, vallée, route, voie ferrée, canal, etc.). La voie portée peut être une voie routière (pont-route), une voie piétonne (passerelle), une voie ferroviaire (pont-rail) ou, plus rarement, une voie d’eau (pont-canal). C’est aussi un ouvrage de franchissement in situ. Dans le cas du croisement de deux (02) voies de communications, on distingue les passages supérieurs (PS) et les passages inférieurs (PI). Le niveau de référence est la voie la plus importante ou celle qui a le classement le plus élevé (autoroute, route nationale, route régionale, route départementale, pistes, etc.) ; dans le cas où l’une des voies est une voie ferrée, le niveau de référence sera la voie ferrée. Un ponceau est un pont de petites dimensions (de l’ordre de quelques mètres). Les buses ou aqueducs sont des ouvrages de forme cylindrique permettant de faire passer un ruisseau ou une voie de circulation à travers un remblai ou un canal. Un viaduc est un ouvrage de franchissement à grande hauteur au-dessus d’une brèche ou constitué de nombreuses travées successives. 2. Composantes d’un pont Un pont comprend quatre parties : la fondation, les appuis, le tablier et les équipements. a. Fondation La fondation est la partie visible ou non, en contact avec le sol et sur laquelle se fondent les appuis du pont. Elle transmet les charges du pont au sol support. Il existe trois types de fondations et leur choix dépend d’un certain nombre de facteurs dont le plus important est la portance des sols sous-jacents. Ce sont : -

les fondations superficielles qui peuvent aller jusqu’à 4 m de profondeur dans le sol ;

-

les fondations semi profondes ou puits qui varient entre 4 à 10 m de profondeur ;

-

les fondations profondes ou fondations sur pieux qui vont au-delà de 10 m.

b. Appuis (Voir Figure 1a) Les appuis sont les éléments verticaux ou obliques, visibles ou non qui transmettent les charges du tablier aux fondations. Il existe deux types d’appuis : - les appuis extrêmes ou appuis de rive ou culées ; - les appuis intermédiaires ou piles qui sont des éléments constitués de voiles, de poteaux ou futs qui transmettent les charges du tablier à la fondation. c. Tablier Le tablier est la partie quasi horizontale du pont qui supporte le trafic par l’intermédiaire de la couche de roulement et des trottoirs s’ils existent et qui repose sur les appuis. Il existe des tabliers en

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 béton armé, en béton précontraint, en bois, mixtes (acier – béton), métalliques, en caissons, à nervures, etc. (Voir Figure 1a) La partie comprise entre deux appuis consécutifs est appelée travée. Un pont peut comporter un ou plusieurs travées qui peuvent être indépendantes ou continues. Lorsqu’elles sont indépendantes, on parle de travées isostatiques. L’intrados désigne la face inférieure du tablier et l’extrados la face supérieure (Voir Figure 1b). La dalle ou hourdis est la structure pleine ou évidée qui supporte la chaussée. On rencontre plusieurs types de dalles (dalles pleines, dalles évidées, dalles nervurées et dalles à encorbellement). Les poutres, quant à elles, sont les éléments préfabriqués ou non qui supportent la dalle. On rencontre les poutres en béton précontraint, en béton armé, etc. Le balancement d’un pont est le rapport entre deux travées (la plus petite et la plus grande) de l’ouvrage. En générale, c’est le rapport entre la travée de rive et la travée adjacente. L’élancement d’un pont est le rapport entre l’épaisseur du tablier et la portée dominante. Au cas où l’épaisseur du tablier est variable, on définit un élancement sur appuis et un élancement à la clé (milieu de la travée). La portée de la travée est la distance entre deux points d’appui consécutifs des éléments porteurs principaux. (Voir Figure 1b) L’ouverture de la travée est la distance mesurée entre nus intérieurs de deux appuis consécutifs. (Voir Figure 1b) Le gabarit de circulation ou gabarit indique les dimensions du passage que l’on doit laisser sous l’ouvrage pour le mouvement des véhicules ou de bateaux. L’angle de biais géométrique est l’angle, exprimé en grades, compris entre l’axe longitudinal de l’ouvrage et les lignes d’appuis transversales. Le biais de franchissement est l’angle mesuré entre les axes des deux voies qui se croisent. d. Equipements Les équipements désignent l’ensemble des éléments qui participent à la sécurité des usagers et à la durabilité du pont. On peut citer : -

Gardes corps, aussi appelés dispositifs de retenu pour piéton qui sont les éléments généralement métalliques disposés tout le long des trottoirs pour protéger les usagers (piétons).

-

Appareils d’appui sont les éléments généralement en caoutchouc (élastomère fretté), en béton, métallique que l’on met entre le tablier et les appuis pour permettre les mouvements du tablier.

-

Les murs de tête : On distingue les murs en aile et les murs en retour suivant l'angle qu'ils font avec l'axe de la voie portée. Leur fonction est d'assurer le soutènement des remblais situés derrière les piédroits.

-

Bêches : ce sont des murets exécutés en profondeur dans le sol de part et d’autre de l’ouvrage et qui servent à l’ancrer dans le sol.

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Guide – roues (longrines) sont des murets encastrés sur les bords du tablier qui reçoivent les gardes corps ou limitent simplement le tablier.

-

Joints de chaussée sont des éléments transversaux placés entre la culée et le tablier, ou entre deux tronçons du tablier, pour permettre les déplacements relatifs, dus principalement aux variations de température, en assurant la continuité de la surface de la chaussée.

-

Gargouilles qui sont des tubes PVC ou métalliques de diamètre 100 mm en général par lesquels les eaux de ruissellement sont évacuées hors du tablier. Elles sont placées verticalement ou horizontalement dans le tablier.

-

Corniches sont des éléments en béton qui permettent la fixation des gardes corps et de cacher les irrégularités du tablier. Trottoir : C’est la partie de la surface du tablier réservée au passage des piétons. Couche d’étanchéité : Ce sont des membranes étanches qui servent à drainer les eaux sur les grands ouvrages.

-

Figure 1a

Figure 1b Figure 1: Composantes d'un pont II. CLASSIFICATION DES PONTS Les ponts peuvent être classés en différents groupes suivants plusieurs critères. Ainsi on distingue entre autres les classifications suivantes : 1) Selon le matériau utilisé pour leur construction 4

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Si l'on exclut les ponts anciens en bois, en fonte ou en maçonnerie qui sont moins utilisés de nos jours, on distingue :  les ponts en béton armé ;  les ponts en béton précontraint ;  les ponts métalliques. 2) Selon le mode de fonctionnement mécanique longitudinal de leur structure, on distingue :  les ponts fonctionnant en poutre ;  les ponts dalles ;  les ponts en arc ;  les ponts à câbles ou suspendus;  les ponts cadres. 3) Selon la morphologie de la structure transversale, on distingue :  les ponts-dalle ;  les ponts à poutres ;  les ponts en caissons ;  les ponts à nervures. 4) Selon le mode de construction l’ouvrage peut être construit :  sur échafaudages généraux ou cintres ;  en encorbellement ;  par préfabrication ;  par rotation  par poussage ;  etc. 5) selon la longueur, on a :  les petits ouvrages dont la longueur est inférieure à 8m ;  les ouvrages moyens lorsque la longueur est comprise entre 8 et 25 m ;  les grands ouvrages pour lesquels la longueur est comprise entre 25 et 40 m ;  et les ouvrages exceptionnels qui ont leur longueur supérieure à 40 m. 6) selon la durée de vie, on a :  les ponts provisoires en métal, bois ou métal + bois ;  les ponts semi-définitifs généralement métalliques ;  et les ponts définitifs en béton armé, en béton précontraint ou en métal. 7) selon les caractéristiques géométriques (tracé en plan) ;  pont droit quand la route franchit perpendiculairement l’obstacle ;  pont biais quand la route est sécante à l’obstacle ;  pont courbe quand la route franchit l’obstacle en courbe. 8) Selon le mode d’exploitation, on a :

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Pont route ; Pont rail ; Passerelle ; Pont canal ; Passage à faune ; Etc.

NB : On rencontre aussi les ponts mobiles dont les tabliers ou une partie des tabliers effectuent des mouvements pour établir ou interrompre la circulation dans une direction donnée. Il s’agit :   

du pont levant qui est un pont dont le tablier peut se relever par translation verticale et libérer le passage d'un bateau par exemple. du pont tournant qui est un pont dont le tablier peut tourner dans le plan horizontal et libérer ainsi le passage d'un bateau. du pont – levis ou basculant qui est un pont mobile qu'on abaisse et relève dans le plan vertical pour ouvrir ou fermer le passage au-dessus d'un fossé encerclant un ouvrage fortifié.

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 CHAPITRE II : ETUDE DES PONTS CADRE ET PORTIQUES Ce sont des ouvrages pour lesquels le tablier, les appuis et les fondations constituent un ensemble monolithique. Les ouvrages de base sont les ponts-cadres et les portiques ouverts, qui ont donné lieu par la suite aux cadres doubles et multiples ainsi qu’aux portiques doubles. 1. PASSAGE INFERIEUR EN CADRE FERME (PICF) a. Définitions Le pont en cadre fermé est un tube rectangulaire constitué d’une traverse encastrée sur deux piédroits, eux-mêmes encastrés sur un radier de fondation. La même structure monolithique assure les fonctions de fondation : radier, également appelé traverse inférieure, d'appui et de soutien des terres : les piédroits, et de tablier : la traverse. La structure pont-cadre fermé en béton armé est utilisable depuis des ouvertures droites très faibles : petits ouvrages hydrauliques, passages piétons, de l'ordre de 2 m jusqu'à 12 mètres environ.

Figure 2: Les principales parties d'un dalot ou d’un PICF

Figure 3: Les éléments d'un PICF

Les piédroits sont encastrés sur le radier et la traverse par des goussets. Les dimensions des goussets varient avec l'ouverture de l'ouvrage. Les goussets sont destinés à améliorer l'encastrement des traverses sur les piédroits, à résorber les concentrations de contraintes et à atténuer les effets des pics de moments. Ils améliorent de plus l'esthétique des ouvrages en rendant plus perceptible leur fonctionnement, surtout pour les portées importantes. On peut formuler les mêmes remarques pour les goussets inférieurs des ponts-cadres.

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 D'un point de vue mécanique, les dimensions minimales données par le tableau suivant sont fortement conseillées sachant, qu'en pratique, il est généralement préférable que la longueur soit supérieure à la hauteur. Tableau 1: Dimensions des goussets

Lorsque l'ouverture biaise dépasse environ douze mètres, le pont-cadre n'est pas envisageable, en raison du coût relativement élevé du radier. Si le sol de fondation est de bonne qualité, c'est-à-dire admet, sans tassement notable, des pressions supérieures à 300 kPa, et peu sensible à l'eau, le portique s'impose lorsque l'ouverture biaise avoisine huit mètres. Un sol de fondation de qualité moyenne demande un radier jusqu'à une douzaine de mètres d'ouverture et un portique sur pieux pour des ouvertures supérieures. Le radier général qui réparti les charges sur le sol de fondation permet au pont-cadre de s'accommoder des sols de fondation les plus médiocres. Pour les sols trop médiocres, donnant lieu à des tassements absolus ou différentiels excessifs, la solution la plus satisfaisante consiste à les purger. A l’impossible, on pourra recourir à un portique sur pieux, à condition d'étudier soigneusement, tant sur l'ouvrage que sur les pieux, l'effet du tassement et du fluage latéral du sol situé sous les remblais adjacents. Ces conditions peuvent être résumées par le tableau suivant : Tableau 2 : Domaines de portées des dalots cadre et des portiques

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Portée Mauvais sol Bon sol

8 Pont cadre Pont cadre

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Portique sur pieux Portique sur semelles

b. Conception Pour la conception des PICF et pour des raisons esthétiques, il convient de choisir les dimensions de sorte à avoir une proportion hauteur/largeur se rapprochant du nombre d’or 0,618 soit 0.5 ≤

≤

0.7. Mais pour des raisons d’ordre pratique sur le terrain, on peut dans certains cas avoir un rapport hauteur/largeur =1 ou légèrement supérieur à 1. Pour faciliter les opérations de bétonnage, les épaisseurs des différentes parties d'ouvrage (radier, piédroits et traverse) ne descendent pas en-dessous de 30 cm et atteignent au maximum 50 cm environ pour les plus grandes ouvertures. La classe de béton généralement utilisée est la classe B25. Les aciers de béton armé représentent environ 80 à 100 kg/m3 de béton. Pour le dimensionnement d’un PICF, lorsque l’ouverture du cadre varie de 3 à 10 m : -

L’épaisseur de la traverse supérieure, supérieure à 0,3 m est calculable par la formule =

+ 0,125. Cette formule n’est valable que lorsque les conditions suivantes sont

respectées :  charges d’exploitation sans caractère particulier (A(l) ; Bc ; Bt), relevant du fascicule 61 titre II du CCTG;

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utilisation d’un béton de classe minimale B25 (Fc28 ≥ 25 Mpa) ; fissuration peu préjudiciable ; pas de couverture de remblai sur la traverse supérieure ; ouvrage soumis à l’action horizontale et symétrique d’un remblai de caractéristiques normales (masse volumique de 1,8 à 2,0 t/m3 ; coefficient de poussée de 0,25 à 0,50).

Les épaisseurs du radier et des piédroits dépendent des caractéristiques des sols de fondation telles que la rigidité et plus particulièrement le module de réaction du sol. Leurs épaisseurs sont lues sur les deux (02) abaques ci-dessous pour un béton B25 :

Figure 4: Abaques de dimensionnement des piédroits et de la traverse inférieure (radier) d'un PICF

c. Exécution du dalot cadre coulé en place Les dalots cadre sont dans leur grande majorité coulés en place; cependant, leur conception simple rend également possible une préfabrication partielle ou totale de l'ouvrage. Comme pour tout ouvrage en béton, l'exécution des dalots-cadres est réglementée par le fascicule 65-A du Cahier des Clauses Techniques Générales, applicable aux marchés publics de travaux. Bien qu'il s'agisse d'ouvrages simples à réaliser, l'expérience montre que des aléas peuvent survenir sur des chantiers de dalot. Les phases de réalisation les plus significatives et les précautions d'exécution qu'il convient d'adopter à chaque stade pour obtenir un ouvrage de qualité sont :     

 

Implantation et excavation jusqu’au niveau prévu pour la base du radier (évacuation totale de terre végétale) ; creusement des tranchées nécessaires à la réalisation des parafouilles et mise en place des coffrages si nécessaire ; coulage des parafouilles après ferraillage ; décoffrage et remblaiement de la tranchée de chaque côté en compactant soigneusement les matériaux ; remblaiement de chaque côté des parafouilles, mise en place des coffrages latéraux du radier et coulage d’un béton de propreté de 5 à 10 cm d’épaisseur dosé à environ 150 kg de ciment par mètre cube de béton ; ferraillage du radier ; coulage du béton du radier jusqu’à l’amorce des piédroits ; 9

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ferraillage et coffrage des piédroits ; coulage du béton des piédroits en laissant des armatures en attente pour la continuité du ferraillage du tablier ; ferraillage et coffrage de la dalle ou tablier ; coulage du béton de la dalle en laissant des armatures en attente pour les guide – roues si nécessaire ; réalisation des murs de tête ; mise en place du drainage et remblaiement des parties enterrées ; réalisation des dalles de transition et des corniches si elles existent ; finitions : pose des équipements, revêtement et assainissement de l’ouvrage. Tableau 3: Différentes phases de l’exécution d’un dalot

Exécution du radier ou fondation

Exécution des piédroits

Exécution du tablier

 Exécution des fondations L'exécution des fondations ne présente pas de spécificités particulières. Outre le respect des règles de l'art habituelles, on s'attachera à:  la bonne exécution des pieux lorsque l'ouvrage en comporte, notamment en ce qui concerne le respect des tolérances d'implantation ;  l'exécution d'un béton de propreté de qualité ;  l'implantation précise des fers verticaux en attente pour les piédroits, dont il faudra par ailleurs éviter toute déformation accidentelle ;  Les semelles ou le radier sont ensuite bétonnées jusqu'à l'amorce des piédroits, où se situe la première reprise de bétonnage.

Figure 5 : Coffrage et ferraillage radier

 Exécution des piédroits La réalisation des piédroits s’effectue de la façon suivante :  brossage et piquetage de la reprise de bétonnage ;

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mise en place du coffrage extérieur ; mise en place des armatures en les faisant reposer sur la surface de reprise ; mise en place du coffrage intérieur, dont le pied sera buté contre l’amorce de la paroi coulée en même temps que le radier et qui sera boulonné sur le coffrage extérieur ; arrosage de la reprise et des coffrages ; coulage du béton jusqu’au haut du coffrage.

Pour l'exécution des piédroits, on veillera particulièrement :  au bon maintien des aciers verticaux;  à la mise en place correcte des barbacanes, immédiatement au-dessus du niveau futur des trottoirs ;  au bon parallélisme des coffrages et à la rigidité de leurs étalements ;  au jointoiement soigné des coffrages intérieurs, de façon à éviter toute perte de laitance et toute bavure après décoffrage ;  à l'emploi de soutiens de coffrages et d'aciers ne laissant pas de trace sur les parements décoffrés. De façon générale, on prendra les précautions habituelles de nature à préserver la qualité des parements finis :  pas de fers restant fichés dans les parements ;  disposer les serre-joints sous tubes plastiques, tranchés nets après décoffrage, sans ragréage ;  bétonnage des piédroits sans reprise ni ségrégation : notamment, toute chute du béton d'une hauteur supérieure à 1,50 m est à éviter. Le respect de cette dernière condition est généralement obtenu en ménageant des fenêtres de bétonnage dans les coffrages extérieurs (côté terre) des piédroits, ou bien en bétonnant au moyen d'une goulotte. La seconde reprise de bétonnage se situe au sommet des piédroits, à l'amorce des goussets d'angle.  Exécution de la traverse Lorsque les piédroits sont coulés, on peut mettre en place le coffrage de la dalle supérieure puis son ferraillage. L'espacement des aciers vis-à-vis des coffrages sera assuré par des cales d'arrimage ("distanciers" ou "cales autoguidées") figurant sur une liste d'agrément. Ces cales devront être en nombre suffisant et d'une bonne résistance pour ne pas se déformer ou se rompre sous le poids du ferraillage et des ouvriers qui le réalisent. Il est également souhaitable de réserver pour ceux-ci des chemins de circulation. Après bétonnage, on veillera au réglage soigné et à la cure de la face supérieure de la traverse. Pendant la phase de remblaiement, il est essentiel que les remblais adjacents soient exécutés symétriquement, car c'est dans cette hypothèse que l'ouvrage est généralement calculé. Dans les cas où il est impossible de faire autrement, les deux piédroits peuvent être remblayés successivement, mais il est alors impératif de calculer et justifier l'ouvrage vis-à-vis de cette phase particulière d'exécution, ce qui amène en général à des renforcements importants. Dans tous les cas, les remblais sont compactés par couches de faible épaisseur avec des engins légers, ne risquant pas de causer de dommages à l'ouvrage.

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 d. Exécution des dalots préfabriqués Contrairement à la technique de construction des dalots coulés en place, la technique de préfabrication ne dispose pas d’un modèle ou d’une méthodologie unique. Elle dépend en général du professionnalisme de l’entreprise en charge des travaux et de la maîtrise de la structure en charge de leur contrôle. On peut préfabriquer indépendamment les différentes parties de l’ouvrage tout en prévoyant des réservations pour les jonctions de finalisation des différentes étapes ou préfabriquer tout l’ouvrage en entier. Dans tous les cas on veillera à s’assurer de la bonne mise en œuvre des toutes les parties de l’ouvrage. e. Principe de ferraillage d’un dalot cadre Comme dans tout ouvrage en béton armé, les armatures ont pour rôle essentiel de reprendre les efforts de traction dans le béton et de répartir les fissures de façon homogène, ce qui limite ainsi leur ouverture. Un bon fonctionnement et une bonne durabilité de ces armatures, dites "passives" par opposition aux armatures de béton précontraint, exige le respect de certaines conditions portant sur l'enrobage, l'espacement, le diamètre des fers et surtout leur taux de travail. Le ferraillage des piédroits est d'une conception simple et indépendant du biais de l'ouvrage. Il est constitué de fers principaux disposés dans la direction verticale et de fers de répartition de direction horizontale. Ce système est complété par des cadres, des étriers ou de simples épingles de fixation. A l'inverse, le ferraillage des traverses est formé d'armatures longitudinales et transversales de direction et de densité dépendant à la fois du biais de l'ouvrage et de la zone considérée. Comme pour les piédroits, ce système est complété par des cadres ou des étriers, qui sont nécessaires soit pour la reprise des efforts tranchants soit pour la fixation des armatures. Dans tous les cas, du fait de la continuité des moments aux angles, une certaine proportion d'armatures doit être continue à la jonction entre les piédroits et les traverses. En effet, du fait de la valeur importante des moments dans ces nœuds de jonction, un décalage en plan des aciers peut entraîner une torsion excessive du béton et donc une fissuration anormale de ce dernier. Les armatures sont renforcées aux bords libres en face inférieure de façon à constituer un chaînage le long de chaque bord libre, sur une largeur au moins égale à trois fois l'épaisseur de la dalle pour les ouvrages biais de sorte à satisfaire les conditions de non-fragilité en tout point comme l’indique les schémas ci-dessus. Le coefficient de forme coefficient de forme η est défini par le rapport entre la largeur droite sur l’ouverture droite du dalot biais. Option 1 :

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Figure 6: Ferraillages longitudinaux et transversaux sont respectivement parallèles aux bords libres et aux piédroits.

Cette option convient à tous les ouvrages peu biais (ф>70 gr). Elle est moins efficace du point de vue mécanique mais plus facile à mettre en œuvre que les options 2 ou 3 pour les ouvrages de biais plus prononcé. Option 2 :

Figure 7: Ferraillages longitudinaux et transversaux sont respectivement parallèles et perpendiculaires aux bords libres

Cette option convient parfaitement aux ouvrages biais et peu larges : (ф < 70 gr et η < 2). Elle est plus efficace mais moins facile à mettre en œuvre que l'option 1 pour les ouvrages peu larges de biais moins prononcé (70 gr < ф < 80 gr). Option 3 :

Figure 8: Les ferraillages longitudinaux et transversaux sont respectivement perpendiculaires et parallèles aux piédroits

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Cette option convient parfaitement aux ouvrages biais et larges : (ф < 65 gr et η > 2). Elle est plus efficace mais moins facile à mettre en œuvre que l'option 1 pour les ouvrages larges de biais moins prononcé (70 gr < ф < 80 gr). La note de calcul donne: -

le ferraillage longitudinal nécessaire au chaînage des bords libres (face inférieure de la traverse supérieure), les renforcements de ferraillage nécessaires dans les angles obtus (face supérieure de la traverse supérieure).

Les armatures de renfort aux bords libres doivent être en face inférieures de façon à constituer un chaînage le long de chaque bord libre, sur une largeur au moins égale à trois fois l'épaisseur de la dalle. Ces renforts sont en général négligeables dans le cas de l'option 1, mais peuvent devenir importants dans le cas des options 2 et 3, où le biais est plus accusé. Leur mise en place est simple dans le cas de l'option 2. Pour l'option 3, en revanche, ces renforts, disposés parallèlement aux bords libres, constituent une troisième direction de ferraillage. Les renforts aux angles obtus de la dalle sont faibles dans le cas de l'option 1 mais, comme pour les renforts de bords libres, ils peuvent devenir importants dans le cas des options 2 et 3, où le biais est plus accusé. Lorsqu'ils sont nécessaires, les dispositions constructives à adopter sont relativement simples : -

dans le cas de l'option 2, il suffit d'ajouter un quadrillage d'armatures suivant les directions des aciers constituant la trame courante ; dans le cas de l'option 3, la disposition la plus courante consiste à ajouter des armatures parallèles aux bords libres disposées en troisième nappe.

Figure 9: Renforcements locaux des bords libres et des angles

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Figure 10 : Plan de coffrage type dalot cadre unicellulaire

Figure 11: Exemple de ferraillage transversal du corps de l'ouvrage

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Tableau 4: Descriptif du ferraillage du module

Figure 12: Plan de ferraillage des murs en aile

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Tableau 5: Descriptif du ferraillage des murs en aile

2. PORTIQUES Un Passage Inférieur en Portique Ouvert(PIPO) est un ouvrage en béton armé, à fondations intégrées en U renversé, constitué d'une traverse encastrée sur deux piédroits fondés sur semelles superficielles ou sur fondations profondes suivant la profondeur du substratum. Son domaine d'emploi va de 6 m à 22 m environ. Le Portique Ouvert Double (POD) quant à lui, est une extrapolation du portique ouvert simple, de grande ouverture, auquel on ajoute une pile intermédiaire. Il peut être utilisé pour le franchissement de brèche allant jusqu'à 2 x 20 mètres environ. On utilise généralement un béton de classe B30 et les aciers de béton armé représentent environ 100 à 110 kg/m3 de béton.

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Figure 13: Coupe transversale d'un portique

Figure 14: Appui d'un portique

Avec : B la base de la semelle, e1 : l’épaisseur de la traverse supérieure et des piédroits, e2 : l’épaisseur de la semelle, D : Distance entre le TN et la base de la semelle. La traverse supérieure des portiques a une épaisseur qui varie de 0,35 à 0,66 m lorsque l’ouverture passe de 8 à 22 m. L’épaisseur e1 en mètre de la traverse et des piédroits peut être obtenue par la formule :

=

+ 0,10 avec e1 supérieure ou égale à 0,30 m. l est l’ouverture ou la portée. Les

conditions de validité sont identiques à celles des PICF. Les semelles ont généralement une épaisseur de 0,6 m et leur largeur varie en pratique de 1,5 à 3 m et dépend en particulier de la résistance du sol de fondation. L’épaisseur e2 des semelles vaut :  e2 = 0,60 si e1< 0,60 m et  e1 si e1≥ 0,60 m. La largeur B et l'excentrement e des semelles peuvent être déterminés à partir des abaques présentés sur les quatre (04) figures ci-après classées par ordre croissant de la profondeur D dans le sol. Ils sont fonction de la pression q’max admissible sur le sol aux états-limites de service (E.L.S.) exprimée en kPa. Ces abaques obéissent aussi aux hypothèses décrites pour le dimensionnement des éléments du PICF. Par ailleurs, étant donné que d’autres données interviennent sur le dimensionnement de la semelle (module de réaction du sol), l’emploi de ces abaques fait appelle à quelques remarques qui sont : 

La partie des courbes située à droite du trait grisé vertical correspond au domaine normal d'emploi de la structure ;



La partie située à gauche peut comporter des valeurs devant faire l'objet d'une détermination plus fine ;



Lorsque la largeur lue de la semelle est inférieure à 1,5 m, il est nécessaire de porter son attention sur la stabilité des piédroits en phase de construction. Dans ce cas, une solution simple consiste à diminuer la pression admissible q’max pour obtenir une semelle d'environ 1,5 m de largeur.

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Figure 15: Abaques de dimensionnement de la base B et de l'excentrement e pour D = 2 m

Figure 16: Abaques de dimensionnement de la base B et de l'excentrement e pour D = 2,5 m

Figure 17: Abaques de dimensionnement de la base B et de l'excentrement e pour D = 3 m

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Figure 18 : Abaques de dimensionnement de la base B et de l'excentrement e pour D = 3,5 m

NB : Pour les ouvrages sous remblai ces épaisseurs seront majorées selon la formule suivante : =

× 1+

× 2000 ×

avec H : hauteur du remblais en m et e0i les épaisseurs sans remblai. 3. Murs de tête En rappelle, les murs de tête regroupent les murs en aile et les murs en retour. Leur fonction est d'assurer le soutènement des remblais situés derrière les piédroits. Le choix du type de mur dépend de critères économiques et esthétiques ainsi que de certaines contraintes spécifiques pour chaque projet. Dans la majorité des cas la différence de coût entre les murs en aile et les murs en retour conduit au choix du premier. Ils sont dimensionnés comme des murs de soutènements. La hauteur h est supposée connue. L'épaisseur au sommet ne devra pas être inférieure à 0,25 m pour des raisons de commodité de bétonnage. En général, l'épaisseur de la semelle sera prise égale à l'épaisseur du mur à sa base. Le fruit intérieur (côté remblai) étant fi et le fruit extérieur étant fe, on obtient l'épaisseur du mur à la base de sa partie verticale par

=

(

)×

Le fruit intérieur est de l'ordre de 1 à 2 %. Le fruit extérieur est déterminé par l'épaisseur que doit avoir le mur à sa base pour reprendre le moment fléchissant qui lui est appliqué.

Figure 19: Schéma de dimensionnement du mur en aile.

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 CHAPITRE III : DIMENSIONNEMENT ET TECHNOLOGIE DES PONTS DALLE De formes simples, faciles à coffrer et à ferrailler, les tabliers de ponts-dalles consomment, à portées équivalentes, plus de béton que les autres types de tablier de pont. Parmi les ponts dalles on peut citer : - le PSIDA : Passage Supérieur ou Inférieur en Dalle Armée, - le PSIDP : Passage Supérieur ou Inférieur en Dalle Précontrainte, - le PSIDN: Passage Supérieur ou Inférieur en Dalle Nervurée. 1. Morphologie des ponts-dalles En raison de l'influence souvent déterminante de son poids propre, la morphologie du tablier en béton armé ou en béton précontraint évolue avec la portée. La coupe transversale du tablier dans sa forme la plus simple est un rectangle, parfois chanfreiné aux deux angles inférieurs. La dalle pleine rectangulaire, assez facile à coffrer, très pesante ne convient que pour des portées généralement limitées (faibles). Dans le but de limiter les importantes sollicitations de poids propre, on peut réduire le poids du béton en ménageant, au milieu de la dalle, des réservations réalisées à partir de tubes (métalliques ou en feuillard) ou de polystyrène expansé, dans la partie centrale des travées intermédiaires.

Figure 20: Élégissement de la dalle

2. Domaine d'emploi et pré dimensionnement du tablier Les ponts-dalles, comptent généralement de une travée indépendante à six travées continues. Les dalles en béton armé sont projetées pour des portées comprises entre 10 m et 16 m environ. Le domaine d’emploi usuel des dalles en béton précontraint se situe entre 14 et 25 m environ. Les performances de portées peuvent être étendues au-delà de 25 m : - en disposant des encorbellements, - en disposant des goussets sur appuis intermédiaires, - en adoptant un profil d’intrados parabolique. Ces dispositions peuvent permettre d’atteindre des portées usuelles de 30 à 35 m. Ces ouvrages s'adaptent bien aux géométries complexes de tracés : ouvrages courbes en plan, circulaires ou clothoïdes, parabolique en profil en long ou à dévers variables. En rappel, l’élancement d’un pont est le rapport entre l’épaisseur du tablier et la portée déterminante. Les divers élancements et quelques caractéristiques recommandés sont répertoriés dans les tableaux ci-dessous :

21

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Tableau 6: Elancements recommandés des ponts dalles Elancements recommandés 2 travées Type d’ouvrage

1 travée

Epaisseur constante

3 travées ou plus

Epaisseur variable Sur appui

En travée

Epaisseur constante

Epaisseur variable Sur appui

En travée

Dalle en Béton Armé

1/20

1/26

-

-

1/28

-

-

Dalle pleine en béton précontraint

1/25

1/28

-

-

1/33

-

-

Dalle élégie en béton précontraint

1/22

1/25

1/20

1/30

1/30

1/24

1/42

Dalle en béton précontraint à larges encorbellements

1/22

1/25

-

-

1/28

-

-

Dalle en béton précontraint à nervures larges

-

1/25

1/20

1/30

1/30

1/24

1/42

Dalle en béton précontraint à nervures étroites

-

1/15 à 1/20

-

-

1/18 à 1/22

1/18

1/35

Tableau 7: Caractéristiques d'autres types de ponts dalle

22

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Le balancement des travées (rapport entre la portée de rive et la portée centrale), doit être compris entre 0,60 et 0,80. L'épaisseur des extrémités d'encorbellements est au moins égale à 0,20 m. Pour une dalle en béton armé, la consommation d'acier est de l'ordre de 100 à 120 kg/m3. Elle passe pour les armatures de béton armé, de 70 kg/m3 à 80 kg/m3 de béton pour les ouvrages en béton précontraint pour lesquels la consommation d'armatures de précontrainte est habituellement comprise entre 30 kg/m3 et 40 kg/m3 de béton.

Figure 21a : Différents types d’encorbellements

Figure 21b : Piles pour travée dépendante et indépendante

Figure 21: Différents types d'encorbellement et différents types de piles

3. Ponts en dalles nervurées en béton précontraint Les dalles nervurées sont une extension des dalles à larges encorbellements. Elles peuvent aller des petites portées, de l'ordre de 20 m environ, lorsque l'on vise l'économie du projet à 40 m lorsque l'on désire privilégier l'esthétique en réalisant un ouvrage plus élancé. La forme et les dispositions évoluent avec la portée mais aussi avec la largeur de l'ouvrage. La morphologie transversale du tablier porte essentiellement sur le nombre, la forme et la position des nervures. Le nombre des nervures dépend de la largeur du tablier et du choix architectural et éventuellement des dimensions des piles. Les nervures peuvent être de forme rectangulaire ou trapézoïdale.

Figure 22: Coupe transversale d’une nervure large et peu haute

Pour des ouvrages de largeur réduite, inférieure à 10 m environ, et de trois travées et plus, on ne disposera que d'une seule nervure : - de hauteur constante lorsque le gain de poids, l'esthétique de l'ouvrage ou le respect du gabarit ne justifie pas de passer en hauteur variable. Dans ces cas le domaine de portées varie entre 25 m et 35 m. - de hauteur variable au-delà de ces portées jusqu'à 50 m environ. Pour des largeurs d'ouvrages supérieures à 10 m, on disposera de deux ou trois nervures (larges ou étroites), suivant que cette largeur est supérieure ou inférieure à 16 m environ. 4. Ponts à béquilles – PSBQ Les PSBQ ou Passages Supérieurs à BéQuilles sont des ouvrages de forme élégante avec un coût légèrement plus élevé que celui d'autres ponts types et un fonctionnement peu différent en raison des réactions horizontales en pieds de béquilles qui nécessitent pour leurs reprises, des sols de fondations d’excellentes caractéristiques mécaniques. Ces ouvrages sont relativement plus complexes à étudier qu'un pont dalle classique, compte tenu de son fonctionnement se rapprochant 23

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 davantage de celui d'un pont en arc. Ils constituent une solution intéressante pour le franchissement en passage supérieur d'une voie autoroutière par un ouvrage à trois travées. Ces ouvrages sont constitués d'un tablier précontraint de hauteur constante ou variable en dalle nervurée à nervures larges. Les appuis intermédiaires sont des béquilles inclinées à 50 grades environ, qui sont encastrées dans le tablier en tête et qui sont le plus souvent articulées en pied sur un massif de fondation. Les appuis d'extrémité sont des culées classiques fournissant un appui simple ou des contre béquilles encastrées dans le tablier en tête et le plus souvent également encastrées en pied dans le massif de fondation commun aux béquilles et contre-béquilles.

Figure 23: Ouvrage simplement appuyé au droit des culés

Figure 24 : Ouvrage encastré sur des contre-béquilles

Ces ouvrages permettent des portées entre têtes de béquilles de l'ordre de 20 m à 35 m, voire 50 m en adoptant un profil transversal à larges encorbellements. Le biais doit par contre être limité à 80 grades. Les ponts à béquilles sont adaptés aux franchissements droits, en déblais. Pour éviter le recours à des contre-béquilles, il convient d’adopter un balancement de travées supérieur à 0,55. Pour des ouvrages peu larges, il s'agira le plus souvent d'un tablier à une nervure large, de hauteur variable. Pour des portées entre têtes des béquilles comprises entre 20 m et 40 m, les élancements conseillés varient du 1/23ème à 1/28ème sur béquilles pour atteindre 1/33ème à 1/38ème à la clé et sur culées. En général, la largeur de la béquille s'amincit vers la base et son épaisseur en tête varie entre 0,60 et 0,80 fois l'épaisseur du tablier. Les béquilles consomment environ 120 kg à 150 kg d'acier par mètre cube de béton. 5. CONCEPTION DES PONTS-DALLES a. Conception des appuis  Structure des appuis Entendons par « appui » l’ensemble formé par la pile ou culée et les fondations (voir figure 27 cidessous). Un appui comporte deux parties :  La superstructure ou fût, sur laquelle repose le tablier par l’intermédiaire d’appareils d’appuis et qui est constituée soit par une série de colonnes ou poteaux (généralement surmonté d’un chevêtre), soit par un ou plusieurs voiles ;  Les fondations qui peuvent être superficielles (semelles), semi-profondes (viroles, puits ou massifs de béton) ou profondes (pieux, micro pieux). 24

Cours de Pont M1 ESTPO 2022

Figure 25: Structure d'un appui

 Conception et choix des piles La conception des piles commence par la détermination du nombre, l’espacement et les positions des appareils d’appui. On pourra suivre les règles ci-dessous pour déterminer ces paramètres.  L’espacement est égal à 1/6 de la portée biaise de la plus grande portée adjacente ;  On en déduit le nombre d’appareils d’appui n : =

′ é

×6

+1

 La position définitive des appuis est fixée selon le principe présenté par les schémas cidessous :  2 appareils d’appui :

0.2L2 ≤ L1 ≤ 0.5L2  3 appareils d’appui ou plus :

0.4L2 ≤ L1 ≤ 0.6L2 Si le tablier repose sur deux voiles ou plus recevant chacun deux appareils d’appui, il serait intéressant du point de vue économique et aussi esthétique, de rapprocher les appareils d’appui d’un même voile pour réduire la longueur de ce dernier sans aller au-delà des limites fixées par les trois schémas ci-dessous :

25

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 A0

0,5L2

L2

A1

L2

A0

L2

0,5L2

d A1/A0 = 1

A0

0,6L2

0,8L2

A1

A0

1,2L2

0,8L2

0,6L2

d A1/A0 = 1,5

A0

2/3L2

2/3L2

A1

4/3L2

A0

2/3L2

2/3L2

d A1/A0 = 2

Figure 26: Disposition des appareils d'appuis sur deux voiles



Appuis constitués de voiles  Nombre et répartition des voiles :

26

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Notons que le choix du nombre et la répartition des voiles se fait en fonction du nombre d’appareils d’appui. Le tableau ci-dessous donne les différentes solutions envisageables en fonction du nombre de points d’appui. Tableau 8: Différentes solutions envisageables en fonction du nombre de points d’appui Nombre d’appareils d’appui

Répartition des voiles

2

3

4

5

6

 Dimensions des voiles et position des appareils d’appuis  Pour une dalle à section rectangulaire l’épaisseur est déterminée par e = hauteur visible du voile/10. Elle est égale à 0,5 m si l’épaisseur du tablier est inférieure ou égale à 0,8m.

 Pour un voile à section variable, l’épaisseur e est supérieure ou égale à 40cm et exceptionnellement 30 cm.

L’appareil d’appuis doit être posé en respectant une distance minimale entre l’extrémité du voile et celle de l’appareil d’appuis. Cette distance a est généralement de 10 cm exceptionnellement 5 cm.

La longueur des voiles vaut = 2 + ∑ + a’ où Li est la distance entre deux appuis consécutifs d’un voile donné et a’ la longueur de l’appareil d’appui dans la direction perpendiculaire à la 27

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 circulation. Leur hauteur est fonction de la configuration du site. Les principales formes rencontrées sont rectangulaire, polygonale et courbe. Tableau 9: Formes de voiles fréquemment rencontrés Les différentes formes Polygonales Rectangulaires

Plan de coupe

Courbes

Plan horizontal

Plan vertical perpendiculaire à la ligne d’appui

Fruit négatif

Fruit positif

Epaisseur constant

Plan vertical parallèle à la ligne d’appui

NB : Pour des piles colonnes, le diamètre d est supérieur ou égal à 60 cm. Pour des piles poteaux les dimensions du rectangle vu de dessus sont telles que a = 50 cm et b supérieur ou égale à 50 cm. Le diamètre d est aussi fonction de la hauteur des piles : d ≥hp / 10 avec hp = hauteur des piles ou fût. b. Dimensionnement de la semelle  Cas d’une semelle filante : Tableau 10: Prédimensionnement des semelles filantes

Sans nervures

Avec nervures

Coupe transversale de la semelle

Voile unique Longueur Ls Plusieurs voiles

Largeur B

Hauteur hs

Ls = L + 2d avec d ≤ hs d : débord de la semelle par rapport au voile L : longueur du voile Ls = (n - 0,2) x e n : nombre de voiles e : distance entre axes des voiles

=

+3

=

+

≥ 1,50

avec

×

×

×

=(

× )×

+

Q = Résultante maximale des charges verticales; γ1 = 2,2 t/m3 (poids volumique moyen de la partie enterrée) ; F : Effort de freinage (voir tableau suivant) ; Ht : Hauteur totale voile + fondation ; P2 : Poids propre de la pile (partie vue) ; R : Réaction d’appui maximale q : Pression admissible du sol sous la semelle ; D : Profondeur d’ancrage de la semelle.

≥

−

= ,

≥ ≤

=

−

≤ , 28

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Tableau 11: Valeurs des efforts de freinage F

Valeur de F sur chaque appui (en tonnes) Sans dalle de transition Avec dalle de transition Pile(s) Pile-culée Pile(s) Pile-culée 15,00 15,00 12,00 9,00 9,00 10,50 7,50 7,50 6,00 9,00 6,00 6,00 4,50 8,25

Nombre de travées 1 2 3 4 ou plus

NB : Les valeurs du tableau ci-dessus sont à majorer de 50 %, au stade de prédimensionnement  Cas d’une semelle isolée : Cette solution est envisageable lorsque les éléments constitutifs de la pile (voiles, fûts) sont courts et suffisamment espacés (5 à 6 m) et si les caractéristiques du sol mettent à l’abri de tassements différentiels importants. La largeur de la semelle doit être supérieure à 1,50 m. c. Raccordement des voiles avec la fondation : Il s’agit ici de la partie enterrée de la pile (la nervure) en contact avec la fondation. Elle peut jouer le rôle de raidisseur en absence de chevêtre ou lorsque ce dernier n’assure pas déjà cette fonction. Le choix du mode de raccordement se fait en fonction de la configuration de l’appui. Hauteur de l’élément raidisseur (hn) :

La hauteur hn se déduit de la hauteur totale h en lui retranchant l’épaisseur de la semelle hs, soit :

ℎ =ℎ−ℎ Le calcul de h se fait comme suit :  Pour des poids de terres au dessus de la semelle intervenant de façon prépondérante

ℎ = 0,3 ×  Pour des sols de fondation à portance irrégulière : o Les piles :

ℎ=

√

−1 × 10

×

Avec : CIR : coefficient d’irrégularité du terrain ; Lu : largeur utile du tablier ; L : la plus grande portée biaise de la ligne adjacente. o Piles-culées :

h=

√CIR − 1 × L ×B H 10

Avec Ls : longueur de la semelle ; Bs : largeur de la semelle ; Ht : hauteur des terres au-dessus de la semelle.

29

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 6. FONDATIONS a. Définitions En rappel, elles désignent les parties visibles ou non, en contact avec le sol et sur lesquelles se fondent les appuis du pont. Les fondations reprennent et transmettent au sol support toutes les charges permanentes, d’exploitations et accidentelles. Il existe plusieurs types de fondation dont le choix et la technique de réalisation dépendent d’un certain nombre de facteurs dont le plus important est la capacité portante du sol support. On tient aussi compte de :  la morphologie du site (contraintes de circulation, contraintes géotechniques, contraintes hydrauliques et hydrogéologiques) ;  la géométrie de l’appui et de la semelle ;  la nécessité de mise en place d’un batardeau associé ou non aux fondations en phase définitive ;  le type principal et l’importance des charges à reprendre ;  la sensibilité de la structure aux tassements ;  les agressions diverses auxquelles devront résister les fondations : affouillements, transports solides, érosion, etc. ;  la sensibilité du site aux nuisances engendrées par l’exécution des fondations : proximité de lieux habités : bruit, pollution, salissures, etc. ;  les chocs de bateaux (appuis en rivière ou en site maritime) ;  les efforts horizontaux qui peuvent être dimensionnant devant les descentes de charges.  etc.

Figure 27: Fondation profonde et fondation superficielle

Le calcul des fondations se réfèrent au dossier pilote FOND 72 du SETRA. Les principaux types de fondations sont :  Fondations superficielles qui regroupent les radiers et les semelles Elles conviennent aux sols présentant de bonnes caractéristiques en surface (moins de quatre mètre de profondeur) avec une capacité portante comprise entre 0,2 et 0,4 Mpa (20 à 40 t/m²). Fondations profondes composées des pieux forés, des pieux battus en béton ou en acier, etc. On les réalise lorsque le bon terrain n’est accessible qu’en profondeur au-delà de quatre mètre. Les pieux (béton voire métal) travaillent en portance et ou en frottement. Une fondation profonde est caractérisée par la manière dont le sol est sollicité pour résister aux charges appliquées :  Résistance en pointe ;  Résistance par frottement latéral ;  Résistance de pointe et frottement latéral (cas le plus courant). 

30

Cours de Pont M1 ESTPO 2022  Fondations massives qui sont les puits marocains et les caissons havés On a recours à ces genres de fondation lorsque les conditions d’accès au site sont difficiles ou lorsque les efforts à reprendre sont très importants. b. Exécution des fondations L’exécution des fondations démarre par le piquetage général qui consiste à reporter sur le terrain la position des ouvrages définie par le plan d’implantation, au moyen de piquets dont les têtes sont raccordées en plan et en altitude à des repères fixes. L’exécution des fondations doit faire l’objet d’une surveillance attentive car la qualité des fondations est essentielle pour la tenue et la pérennité de l’ouvrage. Cette phase comporte des aléas car les caractéristiques réelles du sol ne sont jamais certaines, puisque susceptibles d’évoluer quelque soit la qualité des études géotechniques menées. a. Fondations superficielles  En site terrestre  En absence de nappe, la semelle en béton armé est exécutée au fond d’une fouille sur une couche de béton de propreté  En présence de nappe, s’il n’est pas possible de placer la fondation au dessus de la nappe, ce qui est l’idéal, on exécute à sec la semelle sur un massif de béton non armé pour lequel on exécute un blindage de fouille sommaire en cas de faible profondeur. Si la fondation est relativement profonde et lorsque l’emprise est limitée, la semelle est exécutée à l’abri d’un blindage, parfois en bois sur des petits chantiers, mais le plus souvent en palplanches métalliques ou en parois moulées dans le cas de fouilles de grandes dimensions.  En site aquatique Les fondations superficielles en site aquatique posent essentiellement des problèmes d’exécution : les fondations, devant être exécutées à sec, sont réalisées à l’intérieur d’une enceinte étanche appelée batardeau. Les batardeaux sont exécutés soit en parois moulées, soit en palplanches métalliques lorsque la hauteur d’eau est modérée. On rencontre les batardeaux en palplanches métalliques tels que :  les batardeaux en rideaux plans avec étais ;  les batardeaux circulaires ;  les batardeaux exceptionnels. Pour des hauteurs très importantes on passe soit à des fondations sur pieux soit à des caissons havés. La technique des caissons havés consiste à foncer par havage à l’air libre ou à l’air comprimé une enceinte creuse (caisson) que l’on fait descendre jusqu’à un substratum résistant. b. Fondations profondes sur pieux Selon la méthode de mise en place, on distingue deux types de pieux :  Les pieux mis en place par refoulement des sols : pieux préfabriqués en BA ou BP, pieux métalliques mis en place par battage (pieux battus) ou par fonçage (pieux foncés) ;  Les pieux mis en place par excavation du sol : pieux forés sans tubage, pieux forés avec tubage, barrettes moulées dans le sol en général en deux files. En site aquatique, les fondations sur pieux sont exécutées avec ou sans batardeau. 7. Différents types de culées Le type de culée à adopter dépend de la nature du sol. Il est influencé par le mode de fondation et par la qualité des terrains sur lesquels les remblais d’accès à l’ouvrage sont placés. Les types de culées les plus utilisés sont : 31

Cours de Pont M1 ESTPO 2022  Culées enterrées Elles sont les plus fréquemment projetées à l’heure actuelle et c’est vers ce type qu’il convient de s’orienter au début du processus d’élaboration d’un projet de pont. Elles sont celles dont la structure porteuse est noyée dans le remblai d’accès à l’ouvrage. Elles assurent essentiellement une fonction porteuse car elles sont relativement peu sollicitées par des efforts horizontaux de poussée des terres, hormis ceux s’exerçant sur le mur garde grève.  Culées remblayées Elles sont constituées par un ensemble de murs ou voiles en béton armé. Elle assure à la fois une fonction porteuse et une fonction de soutènement du remblai.  Culées creuses Elles comportent un mur de front, des murs en retour et un platelage supérieur, formant une « boite » renversée, dans laquelle le remblai est taluté de façon à ne pas pousser sur le mur de front. 8. Appareils d’appuis En effet les appareils d’appuis les plus employés de nos jours sont en élastomère fretté (ou en caoutchouc fretté). Leur durée de vie est assez limitée et ils nécessitent souvent un changement. Le dimensionnement des appareils d’appuis est essentiellement basé sur la limitation des contraintes de cisaillement qui se développent dans l’élastomère au niveau des plans de frettage et qui sont dues aux efforts appliqués ou aux déformations de l’appareil. Les appareils d’appui sont soumis à la compression, à la distorsion et à la rotation.

32

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 CHAPITRE IV : DIMENSIONNEMENT ET TECHNOLOGIE DES PONTS A POUTRES 1. Description d’un pont à poutre Les ponts à poutres ou pont poutre sous chaussée sont sous la forme de ponts à travées simples ou de ponts à travées continues. Ils sont généralement réalisés en béton armé ou en béton précontraint et leur portée dépasse rarement une trentaine de mètre. Ces ouvrages n’exercent que des actions verticales sur leurs appuis exception faits des efforts horizontaux créés par les efforts de freinage et les effets du vent.

Figure 28: Vue longitudinale d’un pont à poutres isostatique à une travée

Figure 29: Coupe transversale du tablier d'un pont à poutres

Figure 30: Détail sur pile

Figure 31: Détail sur culée

33

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 2. Pré dimensionnement des différents éléments du tablier a. Détermination de la hauteur (h) des poutres La hauteur des poutres est un paramètre très important. Les principales considérations qui permettent de la fixer sont :  Pour les ouvrages urbains on choisit le plus souvent une faible épaisseur de tablier pour dégager le gabarit de la voie franchie ;  Si leur hauteur est très grande, les poutres préfabriquées, lorsqu’elles ne sont pas encore solidarisées risquent une instabilité et présenter ainsi une grande prise au vent ;  Ainsi donc, une réduction de la hauteur conduit à une augmentation conséquente des quantités d’acier et des sections de béton. Vues ces contraintes, on considère une valeur optimale de l’élancement h/L (hauteur de la poutre sur la longueur de la poutre) comprise entre 1/17 et 1/16 pour un béton d’une résistance minimale de 30 Mpa. La hauteur des poutres dépend donc de sa portée. D’autre part, conformément au BAEL 91 modifié 99 on a : L/15 ≤ h ≤ L/10 NB : La formule L/17 ≤ h ≤ L/16 donne la hauteur sous dalle hd or celle du BAEL L/15 ≤ h ≤ L/10 donne la hauteur de la poutre y compris la hauteur de la dalle. b. Détermination de l’âme et du talon L’épaisseur de l’âme des poutres ou la largeur b est généralement comprise entre 20 et 60 cm. Elle est comprise entre h/5 et h/2. La largeur du talon bo, elle vaut bomin = b + 10 cm On utilise le plus souvent l’expression suivante :

=

× × × ( )× . ×

avec :

A(L) : la surcharge du système A L : la portée Ht : la hauteur de la poutre + celle du hourdis : la contrainte de cisaillement du béton l : l’écartement entre axe des poutres c. Calcul du nombre de poutre Le nombre de poutres dans une section transversale du tablier résulte d’un arbitrage entre une solution comportant des poutres légères et rapprochées avec pour conséquence de nombreuses manutentions qui ont un coût et des poutres plus lourdes mais plus espacées. Il dépend essentiellement de la largeur du tablier (largeur totale de la chaussée y compris les bandes d’arrêt d’urgence plus celles des trottoirs et des pistes cyclables), de la position des poutres de rives et de l’espacement entre les poutres. En général l’espacement entre les poutres varie de 2,00 m à 3,50. Le tableau suivant indique l’espacement économique des poutres pour les ponts à poutres en Béton armé: Tableau 12: Espacement économique pour les ponts à poutre

Largeur du pont Nombre de poutres

< 6,00 m 2

6,00 à 9,00 m 3

9,00 à 11,00 11,00 à 14 m 4 5

d. Dimensionnement du hourdis L’épaisseur (e) du hourdis dépend essentiellement de l’écartement (EP) entre les poutres. Elle doit être comprise entre 1/16 et 1/10 de cette distance. On a : Si EP > 3,5 m ==> e ≥ 20 cm EP < 3,5 m ==> e ≥ 18 cm EP ≤ 2,75 m ==> e ≥ 16 cm

34

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 e. Entretoises  Nombre d’entretoises Les entretoises assurent l’encastrement à la torsion des poutres sur les appuis. Actuellement les ouvrages sont réalisés avec seulement les entretoises d’about pour jouer le rôle d’encastrement à la torsion mais aussi son rôle indispensable pour le vérinage. Le vérinage est souvent effectuée pour un changement des appareils d’appui.  Section des entretoises Les entretoises ont sensiblement la même hauteur que les poutres mais il faudra laisser des réservations pour le vérinage lors du changement des appareils d’appuis. Aussi pour des raisons d’esthétique, il est préférable de diminuer la hauteur des entretoises les rendant ainsi invisible entre les poutres. f. Mur garde grève Le mur garde-grève est un voile en béton armé construit après achèvement du tablier par reprise de bétonnage sur le sommier. Il a pour fonctions de :  Résister aux efforts de poussée des terres, aux efforts de freinage dus aux charges d’exploitations et aux efforts transmis par la dalle de transition ;  Permettre d’établir des joints de chaussée quel que soit le type de joint utilisé. Selon le dossier pilote PP73 du SETRA, l’épaisseur du mur e = 0.10+0.10hg (m) pour une hauteur hg comprise entre 1 et 2 m. Concernant sa hauteur, elle est imposée par la hauteur du tablier, des appareils d’appuis et des bossages. Le meilleur mur garde grève est doté d’un corbeau avant permettant d’atténuer le choc du tablier sur le mur garde grève et d’un corbeau arrière sur lequel prend appui la dalle de transition comme l’indique la figure suivante.

Figure 32: Position des murs garde grève et dalle de transition

g. Chevêtres Le chevêtre permet de réduire le nombre d’appuis (colonnes) en assurant le transfert des charges et d’éventuels efforts horizontaux transmis par le tablier. Il sert également d’appuis pour le vérin lors du changement des appareils d’appuis. Le chevêtre joue également un rôle de raidisseur et de solidarisation des appuis. Quand le chevêtre est sur piles, il joue le même rôle que le chevêtre sur la pile-culée en recevant la charge de deux demis tablier mais il ne possède pas d’équipement (mur garde grève, mur en aile, dalle de transition). La largeur Lc des chevêtres dépend de la dimension des colonnes, de la zone d’about et de l’espacement entre les travées. Elle est souvent déterminée par la formule Lc = d+10 cm où d est le diamètre des colonnes ou la largeur des poteaux. Cette formule est souvent majorée pour les chevêtres recevant des poutres de deux travées adjacentes.

35

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Leur longueur dépend des dimensions des colonnes, de la largeur du tablier et des espacements entre le bord des appareils d’appui et le bord du chevêtre. Quant à leur hauteur, elle doit être supérieure ou égale à 0,80 m. Pour un calcul, on utilise les formules form suivantes :  hc=1,25ht où ht est la hauteur du tablier pour les ponts dalle ;  hc ≈ L/10 avec L la longueur du chevêtre. chev h. Dalle de transition Il est difficile d’assurer un bon compactage du remblai adjacent aux culées. Il en résulte des tassements dans ces remblais qui créent des “escaliers” entre le niveau du remblai et le tablier. Ainsi lla dalle de transition est destinée à atténuer les effets des dénivellations se produisant entre la chaussée et l’ouvrage. Elle est réalisée en béton armé et s’appuie d’un d’un côté sur la culée et de l’autre sur la terre naturelle (remblai d’accès) comme l’indique la figure suivante. Elle est mise en place avec une pente de 10%. L’épaisseur des dalles de transition est de l’ordre de 30 cm et se calcule comme une travée indépendante. endante. Sa longueur, comprise entre 3 et 6 m peut être donnée par la formule suivante : D = min(6m ; max(3m ; 0.60xhg) avec hg la hauteur du mur garde – grève. Les différentes dimensions sont d’après les prescriptions du SETRA comprises entre :  2< D < 6 m pour les autoroutes ;  1.5 < D < 3 m pour les autres routes ;  d = Lr + 2 x (0.5 à 1 m). d est la largeur.

Figure 33:: Disposition de la dalle de transition : Vue en plan

Figure 34:: Vue longitudinale d’une dalle de transition mise en place

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 CHAPITRE V : QUELQUES EXEMPLES DE MODE DE CONSTRUCTION I. Construction sur cintre Cintre en bois appuyé sur le sol pour les voûtes en maçonnerie, technique développée et perfectionnée pour la construction des arcs en béton armé (BA). Progressivement, le bois a tendance à être remplacé par le métal. Les cintres et les échafaudages essentiellement métalliques sont utilisés encore pour la construction d’un grand nombre de ponts-dalles, de portiques et de ponts à poutres. Lorsque le tablier est très haut au-dessous de la brèche ou si le sol est peu résistant pour supporter un cintre, on utilise un cintre auto lanceur et autoporteur qui s’appuie sur les piles et avance de travée en travée. Les ponts suspendus sont construits en commençant d’abord par les pylônes et les massifs d’ancrage, ensuite on met en place les câbles porteurs (par différents moyens), puis on avance progressivement le tablier et les suspentes qui le soutiennent de part et d’autre des pylônes. II. Construction par encorbellements successifs 1. Principe de construction Le principe de la construction par encorbellements successifs consiste, après la réalisation des appuis de l'ouvrage, piles et culées, à construire le tablier à l'avancement, en partant des appuis, par tronçons longitudinaux successifs, de manière symétrique ou dissymétrique (ouvrage à contrepoids). Ces voussoirs peuvent être coulés en place à l'aide d'équipages mobiles ou préfabriqués et assemblés, en place, à l'aide d'une poutre de lancement. Les voussoirs sont stabilisés par paire, par la précontrainte de construction ou précontrainte de fléau qui reste en place en phase définitive. Les équipages mobiles sont montés sur l’amorce du tablier : voussoir sur pile ou « VSP », réalisé en première phase. Après la construction des fléaux, la continuité de la structure est assurée par des éléments de tablier coulés en place : clavages. Leur construction est suivie de la mise en place de la précontrainte de continuité de rive et centrale.

câbles

Figure 35 : Coupe transversale sur une pile

Les câbles Figure 36 : Disposition des câbles de fléau de façon longitudinale

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022

Câbles éclisse

Pile

Figure 37 : Principe des câbles éclisse

Ancrage sur pile

Câble de continuité extérieure en travée courante

Déviateur en travée

Figure 38 : Principe des câbles extérieurs

Figure 39a : Mise en place des câbles de précontraintes

Figure 39b : Post-tension par câbles extérieurs au béton

Figure 39 : Câbles de précontrainte

Figure 40 : Caisson bi – cellulaire

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022

Figure 41 : Coupe transversale d'un caisson

2. Domaine d'emploi Cette technique de construction est adaptée aux ouvrages de grande hauteur pour lesquels, les techniques de construction habituelles (échafaudages, cintres) seraient prohibitives, mais aussi aux ouvrages franchissant des brèches difficiles d’accès. Cette méthode permet la réalisation de tabliers de ponts de type caisson mono-cellulaire ou multicellulaires ou de dalles nervurées. On distingue deux grandes familles de tabliers construits par encorbellements : les ouvrages de hauteur constante et ceux de hauteur variable. Le domaine d'emploi optimal de ces types de structures va de 50 m à 150 m environ. Le domaine élargi peut atteindre 80 m environ pour les caissons de hauteur constante et jusqu'à 220 m pour les caissons de hauteur variable, même si le record est supérieur à ces portées. 3. Dimensionnement Le balancement des travées correspond à celui des ouvrages courants déjà présentés. Pour les caissons de hauteur constante, l'élancement varie de 1/20ème à 1/22ème environ, exceptionnellement 1/25ème. Pour des caissons de hauteur variable les élancements optimaux varient de : - 1/35ème à 1/42ème en travée avec une hauteur minimum égale à 2,20 m pour permettre la circulation aisée dans le caisson lors des éventuelles interventions de maintenance ou de réparation ; - 1/16ème à 1/18ème sur appuis (1/20ème exceptionnellement). La variation de hauteur de l'intrados peut être soit parabolique, soit linéaire. En fonction de la largeur totale de l'ouvrage, on distingue : - Le caisson monocellulaire, pour des largeurs de tabliers inférieures ou égales à 14 m, - Pour des largeurs d'ouvrages, supérieures à 14 m, on peut utiliser, soit :  Un caisson monocellulaire large. Le hourdis supérieur est renforcé transversalement par des nervures en béton armé ou en béton précontraint,  Un caisson bi-cellulaire:  Indépendants, supportant chacun une chaussée unidirectionnelle,  Jumelés, clavés en partie centrale par le hourdis supérieur. La largeur des encorbellements est prise égale au quart de la largeur totale du hourdis supérieur. La largeur des âmes est déterminée par diverses considérations : - la reprise des efforts tranchants ; - les conditions de bétonnage ; - le logement des ancrages de précontrainte (câbles de fléau).

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 La largeur minimum conseillée des âmes est de 0,40 m. L'épaisseur du hourdis supérieur varie d'environ 20 cm entre âmes à 24 cm à l'encastrement. On peut également adopter un élancement au 1/30ème en restant cependant supérieur à 22 cm dans le cas d'absence de goussets à la jonction avec les âmes. L'épaisseur aux extrémités d'encorbellements est de 20 cm minimum. L'épaisseur de l'encorbellement à l'encastrement avec l'âme est comprise entre le 1/5ème et 1/7ème de la longueur de l'encorbellement. 4. Stabilité des fléaux en cours de construction En phase d’exécution, les deux principaux problèmes que pose la construction des tabliers par encorbellements successifs sont, d’une part, la maîtrise de la stabilité du tablier, d’autre part, la maîtrise des déformations. Pour cela on peut faire recours à l’utilisation de palées provisoires, à un dédoublement des appuis définitifs ou à l’encastrement du tablier sur la pile. Cette dernière solution est la plus couramment adoptée pour les ouvrages de grande hauteur. 5. Principe de câblage Le principe de câblage est intimement lié au phasage de construction de l'ouvrage et à l'option de précontrainte choisie (intérieure ou extérieure au béton mais intérieure au caisson). On distingue :  Les câbles de fléaux qui sont généralement intérieurs au béton. La précontrainte de fléaux est destinée, d'une part à stabiliser les fléaux en cours de construction, d'autre part à assurer la précontrainte définitive de poids propre seule ou totale sur appuis.  Les câbles de continuité qui peuvent être soit:  intérieurs au béton et logés dans le hourdis inférieur du caisson,  extérieurs au béton et intérieur au caisson. Leur tracé suit alors une polygonale dont les sommets se situent sur appuis (piles et culées) et/ou sur des déviateurs disposés en travée. 6. Exécution du tablier a. Voussoirs coulés en place Cette variante de construction consiste, après avoir réalisé les appuis et une partie du tablier sur pile "bloc sur pile ou VSP", à installer des équipages mobiles constitués généralement de deux poutres longitudinales posées sur le VSP. Ces équipages, mis en œuvre par paire, dos à dos, sur le VSP, et avancés ensuite sur les voussoirs successifs, portent à l'avant, le coffrage des voussoirs à construire et la passerelle de travail par des tiges à pas rapide. Leur stabilité est assurée soit par ancrage, à l'arrière, sur le tablier, soit par un contre poids. Une fois la paire de voussoirs symétriques bétonnée et mise en précontrainte, le coffrage est libéré et les équipages avancés sur ces derniers voussoirs. b. Voussoirs préfabriqués Les voussoirs préfabriqués sur une aire sont acheminés à leur emplacement définitif avant d'être assemblés par précontrainte, après préparation de la surface de contact entre voussoirs (matage). Les surfaces en contact des voussoirs, qui comportent des systèmes de tenon et mortaise (clés), sur les âmes mais aussi sur les hourdis, sont enduites de colle aux résines époxydes pour boucher les vides éventuels et assurer l'étanchéité. 7. Fonctionnement - Pathologie Ces ouvrages ont été affectés par des imperfections de calculs et des imperfections de construction. Les désordres consécutifs aux imperfections de calculs, ont essentiellement pour cause, la prise en

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 compte de manière imparfaite des effets de redistribution des efforts par fluage du béton, du gradient de température ainsi que de la diffusion des efforts concentrés de précontrainte. Les principales imperfections de construction quant à elles sont à mettre au compte de la déformabilité des équipages mobiles et du phasage de bétonnage des voussoirs. III. Ponts poussés 1. Principe de construction Le principe de la construction par poussage consiste à s'affranchir des difficultés de réalisation de l'ouvrage en place en construisant le tablier par tronçons successifs, sur une aire de préfabrication aménagée à l'arrière des culées, sur les remblais contigus, et à le pousser à son emplacement définitif sur des appareils d'appui glissants disposés sur les longrines de préfabrication, les appuis définitifs et sur les éventuels appuis provisoires placés entre les appuis définitifs pour limiter les efforts de poussage : porte à faux. Les tronçons successifs de tablier sont reliés par les armatures de béton armé laissées en attente et par la précontrainte de continuité. Des dispositifs latéraux de guidage, installés sur les appuis empêchent l'ouvrage de s'écarter de sa trajectoire. Pour réduire les moments de console, trois dispositions peuvent être adoptées :  Mise en place de palées provisoires entre appuis définitifs : ces appuis permettent de réduire très sensiblement les moments de porte-à-faux et par contre coup d'optimiser la précontrainte de poussage ;  Utilisation d'un avant bec métallique : l’avant bec, généralement constitué de deux poutres métalliques entretoisées, présente deux avantages : il réduit la longueur de béton en console et limite les flèches de porte-à-faux à l'accostage ;  Utilisation d'un mât de haubanage : cette disposition, très contraignante est plutôt réservée aux ouvrages très tirés qui imposent de réduire sensiblement les moments de porte-à-faux pour assurer la stabilité de la structure en construction ;  Utilisation d’un système de contre poids. En fin de poussage, la mise en place de la structure sur appuis définitifs est effectuée par vérinage. La technique du poussage présente quelques avantages :  contraintes sur la brèche à franchir limitées au temps de poussage ;  optimisation des moyens de fabrication : coffrage, étaies, des phases de construction, etc.  maîtrise parfaite de la fabrication du tablier qui peut s'effectuer à niveau, sur les remblais contigus à l’ouvrage ;  optimisation des délais de construction du tablier.

Figure 42: Pont poussé des deux côtés

Cette technique impose que le tracé théorique dans l’espace, soit superposable par déplacement (conjugaison du tracé en plan et du profil en long). Il est aussi nécessaire de dégager une longueur 41

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 d'environ deux fois la portée courante de l'ouvrage à l’arrière des culées, pour l'installation de l'aire de préfabrication du tablier. Sauf aménagement particulier, cette technique ne convient pas aux tracés en plan en clothoïde, aux tabliers de hauteur variable et aux tracés trop perturbés. 2. Procédés de construction des tabliers métalliques a. De l’usine au chantier Pour mieux comprendre cette discipline, il faut avoir présent à l’esprit que la construction d’un pont métallique associe deux activités aux contraintes différentes : une activité industrielle en usine et une activité de travaux publics sur le chantier ; chacune couvrant la mise en œuvre de pièces volumineuses et lourdes. Il s’agira de concilier les exigences de l’une et de l’autre. Le procédé de construction au chantier est dicté par les données naturelles de la brèche à franchir. Joint aux données fonctionnelles du projet, il oriente la conception de l'ouvrage; et pour les franchissements exceptionnels, il en devient la composante principale. En amont, la fabrication en usine vise à mettre à la disposition du chantier des éléments de tablier les plus grands et les plus achevés possibles. Les dimensions et le poids maximal des éléments préfabriqués dépendent de l’itinéraire et de la voie empruntée (route, rail, eau) entre l'usine et le chantier pour l'acheminement des pièces. b. Montage des tabliers métalliques Parmi les travaux entrant dans la réalisation d'un pont, le montage est une activité essentielle. Il a une part influante sinon déterminante sur la conception initiale. Il représente un poste de dépenses important et sujet à dérapage si les études portant sur les méthodes et la conception des outils et installations spécifiques ont été insuffisamment développées. Mais surtout, le montage met en cause la sécurité et la capacité résistante finale des sections de l'ouvrage. Le projeteur doit donc intégrer les phases de montage dans le calcul de l'ouvrage au stade du dimensionnement et des vérifications aux états limites ultimes d'équilibre et de résistance en ne perdant jamais de vue que : -

-

-

les charges et surcharges de la phase de montage ont la particularité d'être toujours atteintes (poids mort de la structure, poids des engins...), voire quelquefois dépassement à la suite d'aléas (inadvertance, charges sous-évaluées, tassements différentiels d'appuis provisoires, mauvais calage, dilatations thermiques empêchées, etc.) ou de défaut de construction, au contraire des charges en exploitation qui ont un caractère aléatoire très net, notamment dans les grandes portées ; pendant son montage, l'ouvrage change constamment d'état et de position. Il n'atteint d'ailleurs sa pleine et entière sécurité qu'à la fin du montage, lorsqu'il est sur ses appuis définitifs ; les cas de charges de montage développent dans certaines sections du tablier des sollicitations nettement plus défavorables que les cas de surcharges de service : par exemple, un montage en encorbellement amène des efforts dimensionnant pour les sections sur appuis. Les procédés de montage des ponts ont tous en commun de faire appel à des techniques de déplacement de pièces volumineuses et lourdes. Il convient donc de manipuler les charges de montage et de définir le schéma statique de calcul avec prudence et réalisme. Les plans et les procédures de montage développés par le bureau des méthodes sont des documents majeurs qui ont pour but de détailler les séquences des opérations, de mentionner les précautions à prendre, dresser la liste des contrôles dans l'esprit du Plan d'assurance de la qualité. 42

Cours de Pont M1 ESTPO 2022  Assemblage du tablier au sol Avant le montage proprement dit, il est nécessaire de procéder à l'assemblage des éléments résultant du découpage transversal et longitudinal. Le travail se déroule sur une plate-forme aménagée à l'arrière d'une culée. Le degré d'équipement du chantier d'assemblage est fonction de l'importance des reconstitutions à faire. Le bipoutre se satisfait d'un plan de calage de grues mobiles, tandis qu'un caisson de grande largeur, acheminé en de nombreux morceaux, a besoin d'une installation spécifique plus importante, le plus souvent couverte et dotée de moyens de manutention et de déplacement de colis lourds.  Lançage Construit totalement ou partiellement sur la berge, l'ouvrage est tiré ou poussé dans son alignement puis, au terme de ce parcours, il est pris en charge sur des vérins pour être descendu sur ses appuis. L'usage de cette méthode suppose que soient remplies certaines conditions : -

la mise à disposition d'une plate-forme suffisamment longue en arrière de la culée et dans l'axe de l'ouvrage pour installer le chantier d'assemblage du tablier ; - l'ouvrage doit être à alignement droit en plan ou courbe suivant un rayon constant. Un pont courbe à rayon très variable ou en S prononcé n'est a priori pas lançable ; - l'intrados des poutres qui constitue le plan de roulement doit être droit, ce qui toutefois n'exclut pas certaines formes de ponts à hauteur variable ; - lorsque les portées dépassent 100 m en travées continues, il est nécessaire de prévoir un appui complémentaire appelé « palée provisoire » ou un pylône haubané. L'intérêt du procédé réside dans la facilité de montage de la charpente. Les travaux d'assemblage, de réglage et de soudage de l'ossature sont exécutés sur une plate-forme aménagée et dotée de moyens de manutentions et d'abris permettant une bonne maîtrise de la qualité et de la productivité. Le lançage proprement dit est une opération qui consiste à faire rouler le tablier sur des appuis à galets ou à le faire glisser sur des patins acier inoxydable-Téflon. Il est tiré ou poussé par effet de rappel à l'aide d'une installation comprenant un treuil de traction, un treuil de retenue et les mouflages nécessaires. L'avant du tablier est souvent prolongé par une structure légère appelée « avant-bec » et destinée à réduire les effets du poids en porte-à- faux malgré cette simplicité apparente de l'opération. La longueur de l'avant-bec varie en fonction de la portée. Il ne faut pas oublier que la poutre roule sur toute sa longueur et que chaque centimètre d'âme de poutre est soumis plusieurs fois au poinçonnement du train de galets auquel s'ajoutent les contraintes normales et de cisaillement. Les sollicitations de moments négatifs encaissées par la structure en cours de poussage impose de respecter des élancements d’environ : - 1/11ème à 1/14ème environ avec avant bec court, - 1/14ème à 1/16ème environ avec avant bec long, - 1/16ème à 1/18ème environ avec mât de haubanage. Les dimensions recommandées de l’avant bec en fonction de la portée de lancement sont présentées dans le tableau ci-dessous.

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Tableau 13: Dimensions recommandées de l’avant bec en fonction de la portée de lancement

Portée (m) 9 12 15 18 21 24

Longueur de l'avant-bec (m) 6 9 9 11 13 15

Poids de l'avant-bec (kg) 2 142 1 750 1 359 974 974 747

Pour éviter tout risque d'effondrement de l'âme entraînant une perte d'équilibre global de la structure, le lançage doit être sérieusement contrôlé : -

-

sur le plan théorique : par un calcul pas à pas des réactions d'appui prenant en compte la déformée réelle de la poutre intégrant le profil en long, la contreflèche de fabrication, les variations de masse et d'inertie et par la vérification de la tenue de l'âme dans chaque phase ; sur le plan pratique sur le chantier : par une surveillance rigoureuse du nivellement des appuis, de l'état de contreflèche résiduelle des poutres, voire par une pesée des réactions d'appui. Par sa grande souplesse torsionnelle et sa relative souplesse flexionnelle, le bipoutre est assez tolérant devant ces phénomènes. Ce n'est pas le cas d'un tablier en caisson fermé. Transversalement, un système de guidage doit obliger le tablier à rester en ligne de façon que les plans de roulement des galets soient toujours maintenus dans le plan vertical des âmes des poutres. Faute de quoi une sortie des galets du plan des âmes entraînerait une rotation de la semelle suivie d’une instabilité par déversement de la poutre

Figure 43: Principe de lançage et dispositif de guidage

Enfin, pour certains tabliers sensibles au gradient thermique horizontal et se déformant dans le plan horizontal, il faut impérativement prendre des dispositions afin de ne pas s'opposer aux déplacements transversaux en plaçant certains appuis sur un plan glissant. - Lancement d’un pont de hauteur variable Un pont à hauteur variable peut-être lancé à condition expresse que l'opération puisse se faire en limitant à deux le nombre des lignes d'appuis sur galets. En effet, dans cette configuration isostatique, le tablier repose toujours sur les deux lignes quelle que soit la position relative des appuis sur la courbe de l'intrados, sous réserve que le centre de gravité de l'ouvrage soit toujours entre les deux lignes d'appuis. 44

Cours de Pont M1 ESTPO 2022  Lançage sur ponton flottant C'est une méthode classique utilisée pour le franchissement des voies d'eau navigables en travers desquelles il est impossible d'implanter une palée provisoire. Après un lançage partiel amenant l'avant du tablier à l'aplomb d'un ponton flottant équipé d'une palée solidement implantée sur le pont, la prise en charge est effectuée par déballastage du ponton. Bien arrimé à la palée, le tablier est acheminé en douceur au travers de la voie d'eau par treuillage en étant porté à l'avant par le support flottant pendant que l'arrière roule sur une ou plusieurs lignes de galets. La charge croissante sur le ponton provoque un enfoncement de celui-ci dont la simple mesure permet de calculer la valeur de la réaction par la poussée d'Archimède. Selon la procédure de lançage, il peut être demandé de réduire ou d'augmenter la charge en jouant sur l'état du ballastage. Cette technique est pleinement justifiée pour lancer une travée indépendante, mais elle est également utilisée pour des ouvrages à travées multiples. Dans ce cas, le lançage sur ponton au-dessus de l'eau est associé à un lançage classique sur appuis multiples à galets disposés sur piles et sur plate-forme en arrière de la culée

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 CHAPITRE V : DESCENTES DES CHARGES OU CHARGES ROUTIERES I. Différents types d’actions Une action F est une force ou ensemble de forces (charges) appliquées à une structure (action directe) ou un ensemble de déformations ou d’accélérations imposées, ou résultant telle qu’un tassement d’appui, le retrait et le fluage du béton, ou une variation de température, du taux d’humidité, de tassements différentiels ou de tremblements de terre (action indirecte). Les actions sont l’objet de diverses classifications dans le but de faciliter le choix de leur modélisation et de leur prise en compte dans les combinaisons. a. Actions permanentes Les actions permanentes (G) sont des actions dont la durée d’application est continue et égale à la durée de vie de la structure, ou dont les variations sont négligeables dans le temps : poids propre des structures, équipements fixes, revêtements, actions dues au retrait du béton, aux tassements différentiels, forces de précontrainte, etc. Elles se composent de : poids propre évalué à partir des dessins de l’ouvrage en fonction des poids volumiques des matériaux.  Béton : 25 KN/m3  Acier : 78 KN/m3  poussée des terres : q= 20 KN/m3  poids des équipements fixes  revêtement bitumineux + étanchéité : Poids volumique = 24 KN/m3  dispositifs de retenue :  garde-corps : 30 daN/ml  glissière de sécurité poids linéaire variable selon le modèle.  barrières : type BN1, BN2, BN3 : 600 à 620 daN/ml selon le type et les barrières modernes de type BN4 : 65 daN/ml ;  séparateurs en béton : séparateur double en béton adhérent (DBA) : 700 daN/ml ; séparateur simple en béton adhérent (GBA) : 620 daN/ml.  déformations permanentes  dénivellations d’appui ;  déformations de retrait et de fluage. b. Actions variables Ce sont des actions à occurrences discrètes plus ou moins ponctuelles dans le temps, ou à caractères (intensité, direction…) variables dans le temps et non monotones comme la neige, le vent, la température, le choc, l’incendie, etc.). Leur intensité varie fréquemment et de façon importante dans le temps. Elles résultent de phénomènes à la fois indésirables et exceptionnels, mal prévisibles. 

Elles sont définies par le Fascicule 61, Titre II du Cahier des Prescriptions Communes (CPC) et concernent les charges et effets ci-après :  Les charges d’exploitation sans caractères particuliers (appelés aussi charges routières normales)  Surcharges des systèmes A et B ainsi que leurs effets annexes (freinage, force centrifuge en courbe) ;  Charges de trottoirs, passerelles piétons et garde-corps.  Charges d’exploitation à caractères particuliers 46

Cours de Pont M1 ESTPO 2022





 charges militaires ;  transports exceptionnels. Effets du vent  en situation d’exécution ;  en situation d’exploitation (en service). Charges sur les remblais.

c. Actions accidentelles Les actions accidentelles (A) sont des actions, habituellement de courte durée d’application par rapport à la durée de vie de l’ouvrage mais de grandeur significative, qui ont peu de chances d’intervenir sur une structure donnée au cours de sa durée de vie de projet. Leur probabilité d’occurrence est très faible. Les actions accidentelles sont entre autres incendies, séismes, explosions, chocs de véhicules, etc. Les actions sismiques et charges de neige peuvent être considérées comme accidentelles et ou variables selon les cas. II.

Matériaux a) Béton Le béton est un matériau composite constitué de deux catégories de constituants. On distingue les constituants dits « classiques » tels que le ciment, les granulats et l'eau d'une part et les adjuvants puis les constituants appelés « additions minérales » qui regroupent les laitiers de haut fourneau, les cendres volantes et la fumée de silice d'autre part. C’est un matériau très utilisé dans la construction qui a connu beaucoup d’évolutions. De nos jours il existe plusieurs types de béton suivant leur performance et selon leur emploi. Pour obtenir un béton de qualité il faut très peu d’eau, le minimum requis pour la prise hydraulique et très peu de vide. Il convient donc d’utiliser des dimensions de grains variables pour que les petits se mettent entre les gros pour augmenter sa compacité. Pour sa mise en œuvre, il doit être résistant et maniable. Pour un ouvrage normalement dimensionné, il est possible de prévoir un béton de classe B25 (résistance caractéristique fc28 supérieure ou égale à 25 MPa). Lorsque l'ouvrage est plus élancé, il est nécessaire de recourir à un béton de classe supérieure sans toutefois dépasser, en ce qui concerne les caractéristiques de calcul, celles qui correspondent à un béton de classe B30. Il est possible, pour augmenter la durabilité des ouvrages dans le cas d'environnements agressifs, d'utiliser des bétons à hautes performances et très compacts. De manière générale pour les ouvrages d'art, la confection, la mise en œuvre et le contrôle des bétons sont réglementés par le fascicule 65 du Cahier des Clauses Techniques Générales applicables aux marchés publics de travaux. b) Aciers Les aciers sont utilisés dans les constructions du génie-civil soit en association avec du béton (béton armé ou précontraint) soit comme des éléments de base (structures métalliques). L’acier est composé de fer, de carbone et souvent d’impuretés comme le soufre, le phosphore, le silicium, le nickel, le cuivre, le chrome, le manganèse, etc. Le fer est l’élément prédominant et le carbone présent à hauteur de 2% maximum est l’élément caractéristique.

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Les aciers utilisés en béton armé sont des aciers à haute adhérence, désignés par le symbole HA, de la classe Fe E 400 ou Fe E 500 et de limites d'élasticité respectives de 400 et 500 MPa. Il est possible d'utiliser de l'acier doux, de nuance Fe E 240 par exemple, mais cet usage doit être limité aux rares aciers pour lesquels des pliages et dépliages sont inévitables, Il présente une résistance nettement plus faible. III. Règlements de calcul Les constructions de grande importance s’inspirent des textes et règlements en vigueur. Ces règlements sont détaillés dans plusieurs types de documents dont les arrêtés ministériels, les circulaires, les guides, les fascicules, les normes, etc. qui sont édités sur la base des expériences, des pratiques courantes et des études. Par exemple les conditions de calcul des ouvrages et, en particulier les surcharges à appliquer sur les tabliers, sont régies par le fascicule 61 qui est en train de faire place aux euros codes. Ainsi on distingue : les surcharges uniformément réparties, dont l’intensité est proportionnelle à la longueur de la zone surchargée. les surcharges roulantes, schématisées par un certain nombre de camions que l’on suppose circuler sur l’ouvrage. Certaines de ces surcharges sont frappées d’un coefficient de majoration dynamique, fonction de la structure de l’ouvrage. Le Béton Armé aux Etats Limites (BAEL) qui a connu plusieurs évolutions dicte les conditions de calcul du Béton armé alors que le Béton Précontraint aux Etats Limites (BPEL) concerne le béton précontraint. Aussi il existe des règlements pour les autres matériaux de construction comme le bois, les matériaux terre, etc. Ces règlements imposent un certain nombre de vérifications sous les efforts correspondant à l’action des surcharges, combinées avec l’action des charges permanentes. Par ailleurs pour la construction des ouvrages les règlements appliqués sont entre autres le Cahier des Clauses Techniques Générales (CCTG), le Cahier des Clauses Techniques Particulières (CCTP), etc.  le fascicule 4 du CCTG (Titres I à IV) est relatif à la fourniture d’aciers ;  la circulaire 79 – 23 du 9 mars 1979 est relative au contrôle de qualité des bétons ;  le fascicule 65 du CCTG est relatif à l’exécution des ouvrages et constructions en béton armé et en béton précontraint. Enfin, comme tout ouvrage de génie civil, les calculs de justification de la stabilité structurelle des ponts sont menés conformément aux trois (03) phases successives ci-après :  l’inventaire des actions (charges applicables) ;  le calcul des sollicitations des éléments de structure : moments fléchissant, efforts tranchants, efforts normaux, moments de torsion ;  le dimensionnement des sections par les règles de calcul du béton armé (BAEL) et du béton précontraint (BPEL). IV. Classes de ponts routes La largeur roulable est définie comme la largeur comprise entre dispositifs de retenue ou bordures; elle comprend donc outre la chaussée proprement dite toutes les surlargeurs éventuelles telles que bande dérasée, bande d´arrêt d’urgence, etc. La largeur chargeable se déduit de la largeur roulable en enlevant une bande de 0,50 m le long de chaque dispositif de retenue (glissière ou barrière) lorsqu´il en existe. Les ponts routes sont rangés en 3 classes, en fonction de la largeur roulable et de leur destination.

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Les ponts supportant des chaussées de largeur roulable supérieure ou égale à 7 m sont rangés en première classe. Sont rangés en deuxième classe les ponts supportant des chaussées à deux voies de largeur roulable comprise entre 5.50 m et 7 m, valeurs limites exclues. Enfin sont rangés en troisième classe les ponts supportant des chaussées à une ou deux voies de largeur roulable inférieure ou égale à 5.50 m.

Figure 44: route à chaussée séparée

Par convention, le nombre de voies de circulation des chaussées est tel que : n = E (Lch/3) avec : E : la partie entière ; Lch : la largeur chargeable. Par ailleurs, il faut noter que les chaussées comprises entre 5,00 et 6,00 m sont considérées comme ayant deux voies de circulation : valeurs limites incluses. D’autre part, la largeur d’une voie est telle que V = Lch/n. V.

Charges routières selon le fascicule 61 titre II 1. Système A Le système A se compose des charges uniformément reparties d’intensité variable suivant la longueur surchargée et qui correspondent à une ou plusieurs files de véhicule à l’arrêt sur le pont. Elles représentent un embouteillage ou un flot de véhicules composé de voitures légères et de poids lourds. A(l) est donnée par la formule : ()=

× 0.23 +

; 0.4 −

. ×

en /

En fonction de la classe de pont, la valeur obtenue sera par la suite multipliée par le coefficient a2 puis par la largeur du nombre de voies afin d’obtenir une force par mètre linéaire. Les coefficients a1 sont présentés dans le tableau suivant : Tableau 14: Coefficients a1

Nombre de voies chargées 1 2 3 >=4 Première 1 1 0.9 0.75 Classe de pont Deuxième 1 0.9 Troisième 0.9 0.8 Le coefficient a2 est déterminé par la formule suivante : a2 = V0/V ; V étant la largeur d’une voie et V0 ayant les valeurs suivantes :  3.5 m pour les ponts de première classe ;  3.0 m pour les ponts de deuxième classe ;  2.75 m pour les ponts de troisième classe.

49

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 2. Système B a. Sous système Bc Le convoi Bc se compose d’un ou au maximum de deux camions types par fil. Dans le sens transversal le nombre de files est inférieur ou égal au nombre de voies. Un camion type du système Bc comporte trois essieux, tous trois à roues simples munies de pneumatiques, et répond aux caractéristiques suivantes :  masse totale : 30 t ;  masse portée par chacun des essieux arrière 12 t ;  masse portée par l´essieu avant 6 t ;  longueur d´encombrement 10,50 m ;  largeur d´encombrement 2,50 m ;  distance des essieux arrière 1,50 m ;  distance de l´essieu avant au premier essieu arrière 4,50 m ;  distance d´axe en axe des deux roues d´un essieu 2 m ;  surface d´impact d´une roue arrière : carré de 0,25 m de côté ;  surface d´impact d´une roue avant : carré de 0,20 m de côté. En fonction de la classe du pont et du nombre de files considéré, les valeurs des charges du système Bc pris en compte sont multipliées par les coefficients bc du tableau suivant : Tableau 15: Coefficients bc

Nombre de voies chargées Première Classe de pont Deuxième Troisième

1 1.20 1.00 1.0

2 1.10 1.00 0.8

3 0.95 -

4 0.8 -

>= 5 0.7 -

Figure 45: Système Bc

Le convoi BcNiger qui prend mieux en compte les charges développées par les camions roulant en surcharge. Ces caractéristiques sont les suivantes:

50

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Longitudinalement : (masse relative à une file de camions et charge donnée par un essieu)

130 KN

2,25

130 KN

1,5

95 KN

3

4

65 KN 130 KN

2,25

2,25

130 KN

1,5

130 KN 1,5

3

2,25

1 camion = 420 KN

130 KN

95 KN

130 KN

65 KN 3m

4m

65 KN

4

1 camion = 420 KN

130 KN

95 KN

≥ 4,5 m

1,5

95 KN

65 KN 3m

4m

 Transversalement. 1 file de Bc Niger

1 file de Bc Niger

≥ 0,25 m

4,0 m

0,30

3,0 m

0,25

0,30

1,5 m

0,20

En plan.

0,30



2m

≥ 0,5 m

0,25

0,30

2,0 m

2m

0,20

Sens de déplacement Figure 46: Système Bc niger

51

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 b. Sous système Bt Un tandem du système Bt comporte deux essieux tous deux à roues simples munies de pneumatiques et répondant aux caractéristiques suivants :  masse portée par chaque essieu 16 t ;  distance des deux essieux 1,35 m. Distance d´axe en axe des deux roues d´un essieu 2 m. Le système Bt ne s’applique pas aux ponts de 3ème classe. Pour les ponts de la 1ère et de la 2ème classe, il convient de respecter les règlements suivants : - Dans le sens longitudinal, un seul tandem est disposé par file. - Les valeurs des charges du système Bt prises en compte sont affectées d’un coefficient de pondération bt égal à 1 pour les ponts de première classe et 0,9 pour les ponts de deuxième classe. - Dans le sens transversal, un seul tandem est supposé circuler sur les ponts à une voie. Alors que pour les ponts supportant deux voies ou plus, on ne peut placer que deux tandems au plus sur la chaussée, côte à côte ou non, de manière à obtenir l’effet le plus défavorable. Les caractéristiques du système Bt sont présentées dans la figure ci- après.

Figure 47: Système Bt

c. Sous système Br C’est une roue isolée disposée normalement à l’axe longitudinal de la chaussée. Le rectangle de la roue peut être placé n’importe où sur la largeur rouable de manière à produire l’effet le plus défavorable. Les sous systèmes Br et Bt sont frappés du même coefficient de majoration dynamique. Les caractéristiques de cette roue sont présentées dans la figure ci-dessous :

Figure 48: Système Br

Les charges du système B et les charges militaires sont frappées de majorations dynamiques et le coefficient de majoration applicable aux trois systèmes Bc, BcNiger, Br et Bt est le même pour chaque élément d´ouvrage. Le coefficient de majoration dynamique relatif à un tel élément est déterminé par la formule : 0.4 0.6 =1+ + =1+ + 1 + 0.2 1+4 Avec, L : la longueur de la travée étudiée exprimée en mètres, 52

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 G : le poids total de la même travée et S : le poids total maximal des essieux du système B (Bc, Bt) disposée sur cette travée. La valeur de S à introduire dans la formule est celle obtenue après multiplication par le coefficient bc ou bt, fonction de la classe du pont et aussi du nombre maximal de camions pris en compte en ce qui concerne bc. Le système A et le sous système Bc sont destinés à l’étude de la flexion générale des tabliers, le système A devenant déterminant pour les portées supérieures à 20 ou 25 m. Les sous systèmes Bt et Br sont plutôt réservés à l’étude d’effets locaux (poinçonnement). 3. Charges militaires Les charges militaires sont de deux classes : les M80 et les M120. Chaque classe se compose de deux systèmes distincts :  Mc : véhicule type à chenilles  Me : groupe de deux essieux Ainsi on distingue les systèmes Mc80, Mc120, Me80 et Me120. a. Système Mc 120 et Mc 80 Les véhicules des systèmes Mc peuvent circuler en convoi. Dans le sens transversal un seul convoi est supposé circuler quelle que soit la largeur de la chaussée. Par contre dans le sens longitudinal le nombre des véhicules du convoi n´est pas limité et la distance des deux véhicules successifs est déterminée pour produire l´effet le plus défavorable, la distance libre entre leurs points de contact avec la chaussée devant être au moins égale à 30,50 m. Les impacts des chenilles sur la chaussée sont dirigés parallèlement à l´axe de celle-ci et peuvent être disposés sur toute la largeur chargeable, sans pouvoir empiéter sur les bandes de 0,50 m réservées le long des dispositifs de sécurité.  Système Mc 120 Le système Mc120 se compose de véhicules type à chenilles. Il comporte deux chenilles et le rectangle d’impact de chacune d’elle est supposé uniformément chargé. La pression répartie au mètre linéaire, appliquée par le convoi est : P/ml =110/6 ,1=18,03 t / ml. Les caractéristiques du système Mc120 sont représentées dans la figure ci –dessous.

Figure 49: Convoi exceptionnel: Système Mc120

 Système MC 80 Un véhicule type du système Mc 80 comporte deux chenilles et le rectangle d´impact de chaque chenille est supposé uniformément chargé. Il répond aux caractéristiques suivantes : o masse totale 72 t ; o longueur d´une chenille 4,90 m ; 53

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 o o

largeur d´une chenille 0,85 m ; distance d´axe en axe des deux chenilles 2,80 m.

Figure 50: Convoi exceptionnel: Système Mc80

b. Systèmes Me 120 et Me 80  Système Me 120 Il est constitué d’un groupe de deux essieux distants de 1,80 m d’axe en axe et sont assimilés chacun à un rouleau. Chaque essieu porte une masse de 33 tonnes, sa surface d’impact est un rectangle uniformément chargé dont le côté transversal mesure 4,00 m et le côté longitudinal 0,15 m.

Figure 51: Système Me 120

 Système Me 80 Les deux essieux qui constituent le système Me80 sont distants de 1,50 m d´axe en axe et sont assimilés chacun à un rouleau. Chaque essieu porte une masse de 22 tonnes, sa largeur est de 3,50 m. La surface d´impact sur la chaussée est un rectangle uniformément chargé dont le côté transversal mesure 3,50 m et le côté longitudinal 0,12 m.

Figure 52: Système Me 80

c. Convoi de type D Ce convoi comporte deux remorques de 140 tonnes chacune. La surface d'impact d'une remorque est un rectangle uniformément chargé de 3,30 m de large et de 11 m de long. La distance entre axes des deux rectangles est de 19 m.

54

Cours de Pont M1 ESTPO 2022

Figure 53: Convoi de type D

d. Convoi type E Le convoi de type E comporte deux remorques de 200 tonnes chacune. La surface d'impact d'une remorque est un rectangle uniformément chargé de 3,30 m de large et de 15 m de long. La distance entre axes des deux rectangles est de 33 m.

Figure 54: Convoi de type E

4. Charges sur les trottoirs Le règlement prévoit deux systèmes de charge : un système local destiné à la justification des éléments de couverture du tablier (hourdis, entretoises) et un système général pour le calcul des poutres principales. a. Charges locales Le système local comprend une charge uniformément répartie d’intensité qtr=450kg /m2. Cette charge est placée pour produire l’effet le plus défavorable. Ses effets peuvent éventuellement se cumuler avec ceux de B. De plus, le système comprend une roue de 6t dont la surface d’impact est un carrée de 0,25 m de côté à disposer sur les trottoirs en bordure de chaussée. b. Charges générales Ce système répond aux règles d’application suivantes :  dans le sens longitudinal, on dispose cette charge pour qu’elle produise l’effet le plus défavorable.

55

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 dans le sens transversal, toute la largeur des trottoirs est chargée, mais on peut considérer soit qu’un seul trottoir est chargé soit que les deux le sont, de manière à obtenir l’effet le plus défavorable.  cette charge est cumulable avec la charge A(l) et Bc si elle peut donner un effet plus défavorable. De plus, le système général comprend une charge de densité uniforme mais qui ne concerne que les ouvrages ne supportant qu’une circulation de piétons ou de cyclistes (passerelles). 

5. Autres charges - Surcharge routière sur remblais Une surcharge verticale de 10KN /m2 appliquée sur la largeur de la plate-forme est considérée. - Charge de vent Une pression normale de 2 KN/m2 est considérée (normale à l’axe longitudinal de l’ouvrage). - Pression hydrodynamique La pression hydrodynamique sur les piles est évaluée en considérant une vitesse moyenne d’écoulement de 3 m/s. = 2 Avec K le coefficient qui dépend de la forme de la pile (K=0,35 pour pile circulaire). - Température Pour le béton traditionnel et l’acier, le coefficient de dilatation thermique vaut = 12 ∗ 10 . Par ailleurs la différence de température considérée est principalement fonction de la nature du matériau. - Charges de freinage Les charges de chaussée des systèmes A et Bc sont susceptibles de développer des réactions de freinage à la surface de la chaussée dans l’un ou l’autre sens de la circulation. Les efforts de freinage n’intéressent pas en général la stabilité des tabliers mais sont considérés pour la stabilité des appuis (piles et culées) et pour la résistance des appareils d’appui. Couramment, la résultante de ces efforts est supposée centrée sur l’axe longitudinal de la chaussée. L’effort de freinage correspondant au système A est égale à la fraction

,

où S désigne la

2

surface chargée exprimée en m . Chaque essieu des camions du système Bc peut développer un effort de freinage égal à son poids. Ces efforts ne sont pas susceptibles de majoration pour effet dynamique. Ils ne sont pas non plus multipliés par le coefficient bc. -

Forces centrifuges

Elles sont calculées uniquement pour le système Bc. Sur les ponts où la chaussée est courbe, tous les camions disposés sur la chaussée développent des efforts centrifuges, horizontaux et normaux à l’axe de la chaussée et appliquées à sa surface. La force centrifuge développée par un essieu est une fraction de son poids qui vaut

pour R≤ 400

et

pour > 400 . R étant le rayon mesuré

en m du tracé de l’axe de la chaussée sur le pont. Pour la justification des éléments du tablier, la roue d’un même essieu du côté extérieur de la courbe subit une majoration relative de poids égale aux mêmes fractions que ci- dessus f (R) pendant que la roue intérieur une minoration. Les efforts horizontaux et verticaux développés par les forces centrifuges sont majorés pour effet dynamique, les coefficients étant ceux déterminés avec les charges Bc sans oublier de tenir compte des coefficients bc.

56

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Les effets des forces centrifuges sont à cumuler avec les effets résultant du poids soit de la surcharge Bc, soit de la surcharge A, selon certaines conditions (se référer au fascicule 61 titre II). Les effets des forces centrifuges ne sont pas cumulés avec ceux des efforts de freinage. 6. Actions accidentelles Ces actions concernent les effets des séismes, les chocs de véhicules et de bateaux sur les piles de pont. Les chocs de bateau sur les piles de pont sont assimilés à l’action de force horizontale appliquée au niveau des Plus Hautes Eaux (PHE), soit parallèle au sens du courant (choc frontal), soit perpendiculaire (choc latéral).  Voies de grand gabarit (catégorie A)  chocs frontaux : 10 MN ;  chocs latéraux : 2 MN.  Voies de petit gabarit  chocs frontaux : 1,2 MN ;  chocs latéraux : 0,24 MN. Les chocs des véhicules contre les piles de ponts aussi sont assimilés à une force horizontale appliquée à 1,5 m au-dessus du niveau de la chaussée, elle est soit frontale, soit latérale. Le tableau ci-après donne les valeurs à considérer en fonction de la vitesse susceptible d’être pratiquée par les poids lourds (PL). Tableau 16: Charges accidentelles sur les piles

Vitesses PL de 15 à 19 tonnes en Km/h

Choc frontal en MN

Choc latéral en MN

90

1

0,5

75

0,8

0,4

60

0,5

0,25

IV.

Principe du calcul aux états – limites 1. Définition Les états – limites ultimes sont des états associés à un effondrement ou à d’autres formes similaires de défaillance structurale et mettant en cause la sécurité des personnes et/ou des biens. Ils correspondent généralement à la capacité portante maximale de la structure ou d’un de ses éléments. Les états limites de service sont des états correspondant à des conditions au-delà desquelles les exigences d’aptitude aux services spécifiés pour une structure ou un de ses éléments ne sont plus satisfaites. Les états limites de service concernent le fonctionnement de la structure ou d’éléments structuraux en utilisation normale, le confort des personnes, l’aspect de la construction (déformations excessives, fissuration). 2. Calcul aux états limites Les sollicitations à considérer résultent des combinaisons d´actions dont les plus défavorables sont citées dans le tableau ci-après vis-à-vis des états limites ultimes de résistance et des états limites de service.

57

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Tableau 17: Quelques combinaisons utilisées

Vis-à-vis des états limites ultimes Combinaisons fondamentales Combinaisons accidentelles Combinaisons rares Combinaisons fréquentes Combinaisons quasipermanentes

.

+ +

+ +

+ +y

Vis-à-vis des états limites de service . y

+

y + +

+

+

+y +

y +

+

y y

Avec : Gmax : l´ensemble des actions permanentes défavorables ; Gmin : l´ensemble des actions permanentes favorables ; : la valeur caractéristique de l´action de base ; y : la valeur de combinaison d´une action d´accompagnement ; FA, la valeur nominale de l´action accidentelle ; y , la valeur fréquente d´une action variable ; y , la valeur quasi permanente d´une autre action variable. vaut 1,5 dans le cas général et 1,35 avec la température et les charges d´exploitation étroitement bornées ou de caractère particulier.

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 CHAPITRE VI : ENTRETIEN DES PONTS I. OPERATIONS A EFFECTUER A L’ACHEVEMENT DE LA CONSTRUCTION 1. Inscription de la date d’achèvement sur l’ouvrage A l’achèvement de la construction d’un ouvrage, il est important de le dater en un endroit facilement visible, tel que le haut d’un garde-corps en béton ou d’un guide-roue dans le cas des ponts, le haut d’une balise dans le cas des radiers et ponts submersibles, etc. Ces dates inscrites en creux dans le béton frais ont l’avantage d’informer immédiatement celui qui visite l’ouvrage en cas de disparition des archives. La connaissance de l’âge d’un ouvrage peut permettre notamment de recouper les résultats d’une étude hydrologique. 2. Etablissement d’une fiche d’entretien d’ouvrage et des plans conformes à l’exécution Ces fiches ont pour but de récapituler sur un seul document tous les renseignements concernant la construction et les réparations ultérieures de l’ouvrage. Sur ces fiches doivent figurer très lisiblement les informations qui ont une incidence sur l’entretien futur et en particulier la présence d’éléments métalliques non visibles depuis la route (poutrelles sous dalles en béton armé). Les plans conformes à l’exécution sont les plans qui ont servi à l’exécution de l’ouvrage et sur lesquels ont été mentionnées toutes les modifications faites sur le chantier et les points particuliers qui ont dû être décidés sur place.

II.

ENTRETIEN ULTERIEUR DES OUVRAGES

1. Visites périodiques Des visites régulières sont nécessaires afin de détecter en temps voulu les dégradations qui se produisent et qu’il soit ainsi possible d’y remédier avant qu’elles ne mettent en péril l’ensemble de l’ouvrage. Les principaux points à examiner sont : - la propreté de l’ouvrage et en particulier l’encombrement du lit par des dépôts d’alluvions ou des branchages et autres produits végétaux ; - l’état des parties métalliques ; - le serrage des boulons ; - l’aspect des surfaces pour détecter les fissures et les débuts de corrosion ou des armatures insuffisamment enrobées ; - les zones de ruissellement où il peut se produire une dilution du béton par l’eau de pluie ; Ces visites doivent être effectuées au moins une fois chaque année d’une façon complète. En outre, des visites plus rapides sont à faire après chaque crue importante. 2. Défauts et désordres inhérents à la conception et au calcul Ces désordres sont imputables à des modélisations de calcul ou, plus fréquemment, à des dispositions constructives inadaptées. Ils se traduisent généralement par une dégradation plus ou moins localisée du béton, soit sous forme d'éclatements ou d'épaufrures, soit par l'apparition de fissurations anormales. En revanche, on rencontre plus fréquemment des ouvrages présentant des enrobages insuffisants. Les désordres qui s'ensuivent sont bien connus : corrosion des armatures sous-jacentes, éclatement de l'enrobage avec mise à nu des armatures. On peut également rencontrer des éclatements ou épaufrures au niveau des murs de tête, lorsqu'ils sont fondés sur des semelles indépendantes : leur partie supérieure peut, par suite des mouvements

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Cours de Pont M1 ESTPO 2022 différentiels des fondations, se mettre en butée contre le piédroit correspondant et provoquer des épaufrures soit dans celui-ci, soit dans le mur lui-même. Les fissurations anormales les plus fréquentes sont dues, comme pour tous les ouvrages en béton armé, à des quantités insuffisantes ou à une disposition inadéquate des aciers passifs et, en particulier, des aciers dits "secondaires", qui résultent des règles de bonne conception et non d'un calcul proprement dit. Les fissures sont généralement provoquées par le retrait différentiel de bétons d'âges différents : le béton coulé dans la phase précédente, déjà durci, gêne le retrait du béton le plus jeune et provoque l'apparition de fissures dans ce dernier. Quelques précautions permettant de se prémunir contre ces fissures sont :  Prévoir des joints de retrait pour les pièces longues;  Disposer d’une conception adéquate du ferraillage passif;  Prévoir des précautions d'exécution de nature à limiter les gradients thermiques provoqués par la chaleur d'hydratation du ciment : dosage en ciment, emploi d'adjuvants, bétonnage. 3. Désordres et défauts inhérents à l’exécution Ces défauts peuvent être entre autres :  des défauts de bétonnage tenant soit à une irrégularité de l'approvisionnement du béton, soit à un défaut de vibration, etc. ;  des festonnements dus à des défauts de nivellement ou de réglage des cintres et du coffrage ;  des tassements d'échafaudages posés sur un sol compressible sous le poids du béton frais ;  l'absence ou l'inefficacité du drainage ;  L'essentiel des risques reste néanmoins lié au remblaiement. On peut citer :  un remblaiement prématuré contre un béton n'ayant pas atteint une résistance suffisante ;  l'utilisation d'un matériau de remblai inadapté ;  une mise en œuvre des remblais dissymétrique de part et d'autre de l'ouvrage ;  le passage d'engins de terrassement trop lourds ou trop près de la structure. 4. Désordres et défauts imputables aux matériaux Ces désordres et défauts proviennent principalement du béton. On constate souvent :  des défauts de compacité.  des insuffisances de résistance.  des fissurations plus ou moins importantes apparaissant quelques heures après le bétonnage, avant le durcissement du béton. Ces fissures sont dues soit à un retrait plastique, soit à des tassements du béton dans le coffrage avant son durcissement. Dans les deux cas, le volume du béton varie et la fissuration apparaît là où cette variation est gênée par les aciers ou par le coffrage. L'origine de ces désordres et défauts peut résider dans des erreurs de dosage des constituants du béton ou dans un emploi non indiqué d'adjuvants, ou encore dans une sur-vibration, qui peut entraîner un gradient excessif dans le rapport eau/ciment.

III.

PRINCIPAUX TRAVAUX D’ENTRETIEN 1. Procédures de réparation

60

Cours de Pont M1 ESTPO 2022 Après que les désordres et défauts ont été détectés, on passe aux propositions des travaux curatifs. Ces propositions de travaux passent par une étude qui se décompose se décompose en 3 phases : La première est la définition des réparations. C’est l’analyse des dégradations qui tient compte de la sécurité des usagers, de l’importance des désordres, de leurs évolutions possibles, des relations entre les dégradations, de leurs conséquences à court, moyen et long terme. On analyse également l’utilité de la réparation de chaque dégradation, on recherche les causes éventuelles des dégradations, la meilleure technique de réparation et si nécessaire mener des investigations complémentaires et fournir enfin une estimation sommaire. Les deux autres phases sont respectivement la mise au point des propositions et l’élaboration des dossiers de consultation des entreprises. 2. Quelques travaux curatifs a. Nettoyage Il permet d’éviter l’envahissement des ouvrages par la végétation. Celle-ci en effet maintient de l’humidité et arrête les corps flottants, ce qui facilite les obstructions. Si les racines ne risquent pas de créer des dégâts en soulevant les parties d’ouvrages, on a avantage à effectuer ce nettoyage en taillant les plantes plutôt qu’en les arrachant pour éviter l’érosion. b. Ragrément des bétons éclatés Le ragrément concerne en général les sous-faces de poutres ou de dalles et pour cette raison est d’une exécution délicate. L’emploi de projections de mortier peut être envisagé si l’on dispose de l’équipement nécessaire. c. Peinture des parties métalliques Les risques d’oxydation des parties métalliques d’un ouvrage varient beaucoup suivant la région (plus ou moins grande exposition aux vents marins notamment), le climat et l’aération. Il y a avantage à intervenir dès l’apparition des premières traces de rouille, quitte à se limiter à des reprises partielles si le reste de la surface est encore bien protégé. d. Entretien des parties en bois Comme pour les parties métalliques, les parties en bois se conservent mieux si l’air circule facilement autour. L’entretien consiste donc à éviter la présence de boue ou de végétation au contact du bois. e. Protection contre l’érosion et les affouillements L’érosion et les affouillements sont parmi les plus grands dangers auxquels sont exposés les ouvrages. Les services d’entretien doivent donc intervenir toutes les fois qu’ils constatent l’amorce de ces phénomènes. Pour lutter contre l’érosion superficielle, on peut soit détourner les eaux là où elles feront moins de dégâts, soit mettre en place des perrés ou des descentes d’eau, en prenant toujours bien soin de leur assurer une solide butée de pied par gabion ou éventuellement maçonnerie. Pour lutter contre les affouillements, on peut utiliser soit des enrochements à condition de les choisir assez lourds (30 kg), soit des gabions-semelles ou des gabions à poches.

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