Pfe Emsi Oa [PDF]

Zitiervorschau

Projet de fin d’études juin 2018

Table des matières RESUME: .................................................................................................................................................. 9 ABSTRACT:............................................................................................................................................. 10 : ‫ ملخص‬.................................................................................................................................................... 11 LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS :................................................................................................... 12 Chapitre 1 : Préliminaires et situation du projet : ................................................................................. 13 I-1-

Données du projet : ............................................................................................................... 13

I-1-1.

La situation du projet : .................................................................................................. 13

I-1-2.

Contextes géologique et hydrologique régionaux : ...................................................... 14

I-1-3.

Géologie locale et caractérisations du niveau phréatique : .......................................... 16

I-1-4.

Classification sismique :................................................................................................. 16

I-1-5.

Conclusion : ................................................................................................................... 17

Chapitre 2 : Etude de définition : .......................................................................................................... 18 II-1-

Présentation générale du projet : ......................................................................................... 18

II-1-1.

Données fonctionnelles : ............................................................................................... 18

II-1-2.

Données géotechniques : .............................................................................................. 18

II-2-

Présentation sur le choix des variantes : ............................................................................... 18

II-3-

Etude des variantes : ............................................................................................................. 19

II-3-1.

Choix du type de l’ouvrage : .......................................................................................... 19

II-3-2.

Critères de choix du type d’ouvrage :............................................................................ 19

II-4-

Les différents types d’ouvrages :........................................................................................... 19

II-4-1.

Pont à poutres en béton armé (PSI-BA) ........................................................................ 19

II-4-2.

Pont à poutres préfabriquées précontraintes par post-tension (VIPP) ........................ 20

II-4-3.

Ponts à poutres précontraintes par adhérence (PRAD) : .............................................. 20

II-4-4.

Pont mixte bipoutre :.................................................................................................... 21

Chapitre 3 : Etude d’avant-projet : ........................................................................................................ 22 III-1-

Conception générale : ........................................................................................................... 22

III-2-

Eléments du pré-dimensionnement VIPP : ........................................................................... 22

III-2-2.

Prédalle : ........................................................................................................................ 26

III-2-3.

Dalle de couverture (hourdis) :...................................................................................... 27

III-2-4.

Les entretoises :............................................................................................................. 28

1

Poutres principales : ...................................................................................................... 22



III-2-1.

Projet de fin d’études juin 2018 III-2-5. III-3-

Récapitulatif :................................................................................................................. 29

Eléments de pré-dimensionnement PSI-BA : ........................................................................ 29

III-3-1.

Choix de la section transversale : .................................................................................. 30

III-3-2.

Hauteur de la poutre : ................................................................................................... 30

III-3-3.

Espacement des poutres b0 : ......................................................................................... 30

III-3-4.

Epaisseur de la poutre bp :............................................................................................. 30

III-3-5.

Dimension du talon : ..................................................................................................... 30

III-3-6.

Prédalle : ........................................................................................................................ 31

III-3-7.

Les Entretoises :............................................................................................................. 32

III-3-8.

Encorbellement Le : ....................................................................................................... 32

III-3-9.

Récapitulatif :................................................................................................................. 32

III-4-

Estimation des coûts des variantes : ..................................................................................... 33

Chapitre 4 : Conception et pré dimensionnement des éléments du PSI BA : ....................................... 35 IV-1-

Conception et pré dimensionnement des culées :................................................................ 35

IV-2-

Conception et pré dimensionnement des fondations : ........................................................ 38

IV-2-1.

Evaluation des réactions :.............................................................................................. 38

IV-2-2.

Pré dimensionnement des semelles :............................................................................ 39

Chapitre 5 : Tracé routier : .................................................................................................................... 41 V-1-

Introduction et préliminaires : .............................................................................................. 41

V-2-

Données : ............................................................................................................................... 42

V-2-1.

Lever topographique : ................................................................................................... 42

V-2-2.

Conception plane :......................................................................................................... 42

V-2-3.

Conception longitudinale : ............................................................................................ 44

V-2-4.

Profil en travers (profil type) : ....................................................................................... 45

Chapitre 6 : Projet d’exécution :............................................................................................................ 47 VI-1-

Etude des poutres : ............................................................................................................... 47

VI-1-1.

Définition des charges : ................................................................................................. 47

VI-2-

Répartition transversale des charges : .................................................................................. 56

VI-3-

Détermination des sollicitations dans les poutres principales : ............................................ 63

VI-4-

Combinaisons de charges : .................................................................................................... 71

VI-5-

Calcul de ferraillage : ............................................................................................................. 72

VI-6-

Calcul de l’hourdis : ............................................................................................................... 77 Les données de calculs : ................................................................................................ 77

VI-6-2.

Calcul de la dalle à mi-travée transversale : .................................................................. 77

VI-6-3.

Vérification au poinçonnement de la dalle : ................................................................. 79

Entretoises d’about : ............................................................................................................. 80

2

VI-7-



VI-6-1.

Projet de fin d’études juin 2018 VI-7-1.

Introduction : ................................................................................................................. 80

VI-7-2.

Calcul du moment fléchissant et de l’effort tranchant : ............................................... 81

VI-8-

Dimensionnement des appareils d’appui :............................................................................ 82

VI-9-

Calcul des bossages : ............................................................................................................. 94

VI-9-1.

Dimensionnement géométrique des bossages : ........................................................... 94

VI-9-2.

Calcul du ferraillage des bossages : ............................................................................... 94

VI-9-3.

Vérification de la contrainte de béton : ........................................................................ 95

VI-10-

Calcul des culées : .............................................................................................................. 96

VI-10-1.

Hypothèses de calcul : ............................................................................................... 97

VI-10-2.

Dimensions : .............................................................................................................. 97

VI-10-3.

Inventaire des charges :............................................................................................. 98

VI-10-4.

Descente de charges :.............................................................................................. 100

VI-10-5.

Ferraillage des culées : ............................................................................................ 101

VI-11-

Vérification de la stabilité de la culée : ........................................................................... 111

VI-11-1.

Justification de la portance : ................................................................................... 111

VI-11-2.

Justification du glissement : .................................................................................... 111

VI-11-3.

Justification du renversement et de la décompression : ........................................ 112

VI-12-

Murs de soutènement : ................................................................................................... 112

VI-12-1.

Ferraillage du voile : ................................................................................................ 113

1.

Efforts : ................................................................................................................................ 113

2.

Minimums sismiques : ......................................................................................................... 113

3.

Flexion : ............................................................................................................................... 114

4.

Cisaillement : ....................................................................................................................... 114

VI-12-2.

Ferraillage de la semelle : ........................................................................................ 115

1.

Contraintes sous la semelle : ............................................................................................... 115

2.

Sollicitations apportées par les contraintes : ...................................................................... 116

3.

Sollicitations apportées par le sol sur la semelle, la semelle elle-même et la surcharge : . 117

4.

Minimums sismiques : ......................................................................................................... 117

5.

Flexion : ............................................................................................................................... 117

6.

Cisaillement : ....................................................................................................................... 118

VI-12-3.

Vérifications : ........................................................................................................... 120

Récapitulatif des charges :................................................................................................... 120

2.

Justification de la portance : ............................................................................................... 120

3.

Justification du glissement : ................................................................................................ 121

4.

Justification du renversement et de la décompression : .................................................... 121

3

CONCLUSION : ..................................................................................................................................... 122



1.

Projet de fin d’études juin 2018 ANNEXES :............................................................................................................................................ 123 BIBLIOGRAPHIE : .................................................................................................................................. 124



4

Projet de fin d’études juin 2018

Liste des figures



5

Figure 1: Position de l’ouvrage d’art (en bleu) ................................................................................ 13 Figure 2: Carte représentative des unités litho-structurales de la région de Kenitra et de ses environs .................................................................................................................................................... 14 Figure 3: Zonage sismique en accélèration pour les probabilités de 10% en 50 ans Maroc 2011 (Accélération %g) ............................................................................................................................. 16 Figure 4 : Disposition du tablier et des culées .................................................................................. 22 Figure 5 : Schéma de la variation de l’épaisseur de l’âme (VIPP) .............................................. 24 Figure 6 : Illustration des dimensions du talon ................................................................................ 25 Figure 7: Cotation des poutres sur appuis et des poutres en travée ........................................ 26 Figure 8: Cotation des poutres ................................................................................................................ 27 Figure 9: Hourdis intermédiaire ............................................................................................................. 27 Figure 10: Hourdis général ....................................................................................................................... 28 Figure 11: Coupe transversale du tablier VIPP ................................................................................. 29 Figure 12: Illustration des dimensions du talon .............................................................................. 31 Figure 13: Schéma d'un tablier d'un pont à poutres sans entretoises intermédiaires. .... 32 Figure 14: Coupe transversale du tablier PSI BA ............................................................................. 32 Figure 15: Les éléments d’une culée remblayée .............................................................................. 35 Figure 16: caractéristiques géométriques des murs en retour des deux culées ................. 36 Figure 17: Goujon ......................................................................................................................................... 37 Figure 18: Caractéristiques géométriques du corbeau.................................................................. 38 Figure 19: Lever topographique du site .............................................................................................. 42 Figure 20: Tracé en plan (Piste) ............................................................................................................. 43 Figure 21: Tracé en plan (Autocad) ....................................................................................................... 43 Figure 22: Profil en long (Piste) .............................................................................................................. 44 Figure 23: Profil en long (Autocad) ....................................................................................................... 45 Figure 24: Profil en travers (Remblai/Déblai) .................................................................................. 46 Figure 25: Eléments constitutifs de la superstructure .................................................................. 48 Figure 26: Largeur chargeable et largeur roulable ......................................................................... 50 Figure 27: Le système de charge Bc ...................................................................................................... 53 Figure 28: Système Bt. ................................................................................................................................ 54 Figure 29: Système Br ................................................................................................................................. 54 Figure 30: Système Mc120 ........................................................................................................................ 55 Figure 31: Modèle du tablier d’après Guyon-Massonnet .............................................................. 57 Figure 32: Découpage de la section de la poutre pour le calcul des éléments flexionnels ............................................................................................................................................................................. 59 Figure 33 : Décomposition de la poutre pour le calcul de KP ..................................................... 61 Figure 34: Sollicitations dues aux charges permanents ................................................................ 63 Figure 35: Scénario le plus défavorable pour le moment fléchissant du à A(l) ................... 64 Figure 36: Scénario le plus défavorable pour l’effort tranchant du à la charge A(l) .......... 65 Figure 37: Scénario le plus défavorable pour le moment fléchissant du à Bc ...................... 66 Figure 38: Scénario défavorable pour l’effort tranchant .............................................................. 66

Projet de fin d’études juin 2018 Figure 39: Scénario le plus défavorable du Mx du à Bt .................................................................. 67 Figure 40: Scénario le plus défavorable de Tx du à Bt ................................................................... 67 Figure 41: Scénario défavorable du moment fléchissant du à Br .............................................. 68 Figure 42: Scénario défavorable pour l’effort tranchant du à Br ............................................... 69 Figure 43: Scénario défavorable du moment fléchissant produit par Mc120 ...................... 70 Figure 44: Le cas défavorable de l’effort tranchant du à Mc120 ................................................ 70 Figure 45: Section de calcul du ferraillage de la poutre en T ...................................................... 73 Figure 46: Calcul des armatures transversales (Calculette expert BA) ................................... 76 Figure 47: Caractéristiques du hourdis entre poutres................................................................... 77 Figure 48: Moments fléchissant dans une dalle appuyée sur ses quatre côtés .................... 78 Figure 49: Moments de continuité ......................................................................................................... 78 Figure 50: Illustration des dimensions intervenant dans le calcul des entretoises ........... 80 Figure 51: Le moment fléchissant au niveau de l’entretoise (RDM6) ...................................... 81 Figure 52: L’effort tranchant au niveau de l’entretoise (RDM6)................................................ 81 Figure 53: Disposition du ferraillage de l’entretoise ...................................................................... 82 Figure 54: Disposition des appareils d’appui .................................................................................... 83 Figure 55: Bossage au niveau d’une culée Ci ..................................................................................... 94 Figure 56: Dessin de ferraillage du bossage ...................................................................................... 95 Figure 57: Dimensions de la culée ......................................................................................................... 97 Figure 58: les caractéristiques géométriques des culées. ............................................................ 98 Figure 59 : Surcharges Bt sur la dalle de transition ......................................................................103 Figure 60: Ferraillage du mur de front ..............................................................................................106 Figure 61: Ferraillage de la semelle ....................................................................................................110 Figure 62: Dimensions du premier mur de soutènement ..........................................................113 Figure 63: Ferraillage du voile du mur de soutènement .............................................................115 Figure 64: Ferraillage de la semelle du mur de soutènement ...................................................119



6

Projet de fin d’études juin 2018

Liste des tableaux



7

Tableau 1: Dimensions du talon des poutres sur appui et en travée ....................................... 26 Tableau 2: Dimensions des poutres sur appui et en travée ......................................................... 26 Tableau 3: Estimation du prix pour la variante VIPP ..................................................................... 33 Tableau 4: Estimation du prix pour la variante PSIBA .................................................................. 34 Tableau 5: Valeurs des réactions verticales et des efforts de freinage .................................... 39 Tableau 6: Caractéristiques géométriques des semelles de fondation ................................... 40 Tableau 7: Propriétés géométriques de la variante retenue ....................................................... 47 Tableau 8: Les éléments du poids propre ........................................................................................... 47 Tableau 9: Récapitulation des charges permanentes ..................................................................... 49 Tableau 10: Valeurs des coefficients de majoration dynamique ............................................... 51 Tableau 11: Valeurs de a1 ......................................................................................................................... 52 Tableau 12: Les différents valeurs de V0 ............................................................................................ 52 Tableau 13: Les différentes valeurs de A(L) ...................................................................................... 52 Tableau 14: Valeurs de Bc ......................................................................................................................... 53 Tableau 15: Valeurs de bt .......................................................................................................................... 54 Tableau 16: Les valeurs du moment d’inertie et de position du centre de gravité ............ 60 Tableau 17: Valeurs des rigidités flexionnelles des poutres ....................................................... 60 Tableau 18: Valeurs des rigidités flexionnelles de l’hourdis ....................................................... 60 Tableau 19: Valeur de KP .......................................................................................................................... 62 Tableau 20: Valeurs des rigidités torsionnelle ................................................................................. 62 Tableau 21: Valeurs de α et Ɵ .................................................................................................................. 62 Tableau 22: Les valeurs de CRT pour chaque cas de charge ....................................................... 63 Tableau 23: Sollicitations dues au poids propre des poutres ..................................................... 64 Tableau 24: Les valeurs de A(l)............................................................................................................... 64 Tableau 25: Sollicitations dues au système A(l) ............................................................................... 65 Tableau 26: Sollicitations dues au système Bc .................................................................................. 67 Tableau 27: Sollicitations dues au système Bt .................................................................................. 68 Tableau 28: Sollicitations dues au système Br .................................................................................. 69 Tableau 29: Sollicitations dues au système Mc120 ......................................................................... 71 Tableau 30: Sollicitations dues aux trottoirs ..................................................................................... 71 Tableau 31: Sollicitations à l’ELU ........................................................................................................... 72 Tableau 32: Sollicitations à l’ELS ............................................................................................................ 72 Tableau 33: Sections minimales d’acier en cm² ............................................................................... 74 Tableau 34: Les armatures longitudinales des poutres ................................................................ 74 Tableau 35: Disposition des épures de barres .................................................................................. 74 Tableau 36: Vérification au poinçonnement de la dalle ................................................................ 80 Tableau 37: Raccourcissements des appareils d’appui ................................................................. 90 Tableau 38 : Déplacements dus aux appareils d’appui .................................................................. 90 Tableau 39: Conditions de compression et du non cheminement ............................................ 92 Tableau 40: Conditions sur les épaisseurs des frettes et du non soulèvement.................... 93

Projet de fin d’études juin 2018 Tableau 41: Conditions du non flambement et du cisaillement ................................................. 93 Tableau 42: Conditions sur la compression, le flambement et le glissement ....................... 93 Tableau 43: Conditions sur la distorsion ............................................................................................ 94 Tableau 44: Efforts verticaux (non sismiques) sur la culée ......................................................... 99 Tableau 45: Efforts horizontaux (non sismiques) sur la culée ................................................... 99 Tableau 46: Efforts verticaux (sismiques) sur la culée.................................................................. 99 Tableau 47: Efforts horizontaux (sismiques) sur la culée ..........................................................100 Tableau 48: Descente de charges des efforts verticaux et horizontaux sur la culée ........100 Tableau 49: Combinaisons de charges ...............................................................................................101 Tableau 50 : Application des combinaisons de charge ................................................................101 Tableau 51: Sollicitations de calcul pour le mur de front ...........................................................105 Tableau 52: Armatures longitudinales du mur de front .............................................................105 Tableau 53: Armatures transversales du mur de front ..............................................................106 Tableau 54: Contraintes sous la semelle ...........................................................................................107 Tableau 55: Sollicitations apportées par les contraintes ............................................................107 Tableau 56: Sollicitations apportées par le sol sur la semelle, la semelle elle-même et la surcharge .......................................................................................................................................................108 Tableau 57: Armatures longitudinales de la semelle ...................................................................109 Tableau 58: Armatures transversales de la semelle .....................................................................110 Tableau 59: Vérification de la portance du sol pour la semelle ...............................................111 Tableau 60: Vérification au glissement pour la semelle..............................................................111 Tableau 61:Vérification contre le renversement pour la semelle ...........................................112 Tableau 62: Efforts que subit le mur de soutènement .................................................................113 Tableau 63: Armatures longitudinales pour le voile du mur de soutènement...................114 Tableau 64: Armatures transversales pour le voile du mur de soutènement ....................115 Tableau 65: Contraintes sous la semelle du mur de soutènement..........................................116 Tableau 66: Sollicitations apportées par les contraintes (Moment fléchissant et effort tranchant) ......................................................................................................................................................116 Tableau 67: Sollicitation apportées par le sol sur la semelle, la semelle elle-même et la surcharge Moment fléchissant et effort tranchant) ......................................................................117 Tableau 68: Armatures longitudinales de la semelle sous le mur de soutènement .........117 Tableau 69: Armatures transversales de la semelle sous le mur de soutènement ...........118 Tableau 70: Récapitulatif des efforts et des combinaisons de charge ...................................120 Tableau 71: Vérification de la portance du sol du mur de soutènement ..............................121 Tableau 72: Vérification contre le glissement du mur de soutènement ...............................121 Tableau 73: Vérification contre le renversement du mur de soutènement.........................121



8

Projet de fin d’études juin 2018 RESUME:

Dans le cadre du programme de l’ONCF d’éviter et de supprimer des passages à niveau, l’ONCF veut créer un passage supérieur routier, au-dessus d’une ligne ferroviaire, au niveau PK128+054 situé à Kenitra. Les accidents coûtent des vies, de l’argent et du temps. Voilà pourquoi l’Office National des Chemins de Fer parle plus Sécurité ces derniers temps, au côté de Qualité. Il a élaboré en 2005 un programme qui vise à réduire le nombre de passage à niveau de 50 % d’ici 2025. Il consiste à supprimer 256 PN, et créer des passages supérieurs soit pour utilisation routière ou ferroviaire, pour un budget global évalué à 1,5 milliards de dirhams. Et ce passage à niveau en fait partie. Dans ce cadre, on a pris en charge l’étude d’exécution et réalisation d’un ouvrage d’art (passage supérieur routiers), rentrant dans le programme de l’ONCF.



9

Projet de fin d’études juin 2018 ABSTRACT:

As part of the ONCF program to avoid and eliminate railway crossings, ONCF wants to create an overpass road over a railway line at PK128 + 054 in Kenitra. Accidents costs lives, money and time. This is why the National Office of Railways speaks more Security lately, alongside Quality. In 2005, it developed a program aimed at reducing the numbers by 50% by 2025. It consists in eliminating 256 railway crossings, and create bridges either for road or rail use, for a total budget estimated at 1.5 billion dirhams. And the bridge I’m studying in this project is one of them. In this context, we took charge of the study of execution and construction of a structure (overpass road), that is included as a part of the program of the ONCF.



10

Projet de fin d’études juin 2018 : ‫ملخص‬



11

Projet de fin d’études juin 2018 LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS :

BA

:

Béton Armé

BAEL

:

Béton Armé aux Etats Limites

CRT

:

Coefficient de Répartition Transversale

ELS

:

Etat Limite de Service

ELU

:

Etat Limite Ultime

PP73

:

Document pilote du SETRA pour le calcul des appuis des ponts

RDM

:

Résistance Des Matériaux

SETRA

:

Service d’Etudes Techniques des Routes et Autoroutes

ONCF

:

Office National des Chemins de Fer

EMSI

:

Ecole Marocaine des Sciences de l’Ingénieur



12

Projet de fin d’études juin 2018

Chapitre 1 : Préliminaires et situation du projet : I-1-

Données du projet : I-1-1. La situation du projet :

Conformément à la demande de l’Office National des Chemins de Fer (ONCF), le centre expérimental des sols du LPEE a procédé à la reconnaissance et à l’étude géotechnique du futur ouvrage d’art au PK129+054, afin de définir l’environnement et les contraintes géotechniques pouvant avoir une incidence directe ou indirecte sur les conditions d’exécution du projet : Un passage supérieur (ouvrage d’art) routiers passant sous une ligne ferroviaire. Les principaux objectifs de la présente étude se résument dans les points suivants : -

Etudier le contexte lithologique local. Définir le système des fondations. Définir la sismicité du site.



13

Figure 1: Position de l’ouvrage d’art (en bleu)

Projet de fin d’études juin 2018

I-1-2. Contextes géologique et hydrologique régionaux : a. Géologie régionale : La région de Kenitra fait partie du bassin du Gharb qui représente l’avantpays de la Cordillère du Rif. Celui-ci est affecté d’une subsidence continue depuis le Vindobonien moyen (période au cours de laquelle se sont mise en place les nappes pré rifaines). Il est situé à la limite entre deux grands ensembles structuraux : Les nappes pré-rifaines alpines au Nord et la Meseta hercynienne au Sud. Géologiquement, la zone étudiée fait partie de la Méséta marocaine côtière grossièrement tabulaire et pénéplanée après l’orogenèse hercynienne (Figure cidessous). La série mésétienne se caractérise par un substratum schistoquartzitique surmonté par des argiles permo-triasiques, des marno-calcaires cénomaniens et miocènes et de calcarénites plio-quaternaires.

Figure 2: Carte représentative des unités litho-structurales de la région de Kenitra et de ses environs b. Climatologie : Les données climatologiques correspondent à celles de la station de Kenitra ayant une altitude de 75.28 m, une latitude de 34°03’ et une longitude de 06°46’.



La hauteur des pluies enregistrée annuellement est de l’ordre de 510 mm/an. La saison pluvieuse s’étale entre Octobre et Mai avec deux maxima en Décembre, Janvier et Mars. Toutefois, la distribution des précipitations montre des fluctuations annuelles et saisonnières très intéressantes, permettant de mettre en évidence des cycles d’années sèches et d’années humides.

14

Projet de fin d’études juin 2018 Les températures moyennes annuelles fluctuent entre 17 et 18 °C. Les mois les plus chauds sont Juillet et Août avec des maxima moyens de 28 à 30 °C. Le vent de chergui augmente davantage cette température estivale. Les mois les plus froids sont Décembre, Janvier et Février où la moyenne des minima s’échelonne entre 6 et 8 °C. L’évaporation mesurée d’après Turc est de l’ordre de 480 mm, alors que l’évapotranspiration réelle (ETR), oscille entre 380 et 420 mm. Les vents Ouest et Nord-Ouest constituent plus de 63% des vents annuels, ils sont plus fréquents en hiver ; généralement humides et accompagnés de précipitations. Les cherguis, dominants en été, sont des vents sud ou sud-est, ils font courir aux cultures des risques de dessèchement. Il s’agit d’un climat semi-aride, variant avec la continentalité et l’altitude du subhumide à sec. c. Aperçu hydrogéologique : Les calcarénites plio-quaternaires constituent le seul niveau aquifère étendu dans toute la région vu leur forte puissance. L’épaisseur saturée de la nappe est très variable, mais peut atteindre une dizaine de mètres en moyenne. Localement, le rôle hydrogéologique des limons est très important, du fait qu’ils mettent souvent en charge la nappe des formations sablo-gréseuses du Plio-quaternaire. Les limons sablo-argileux du recouvrement quaternaire présentent des perméabilités variables mais qui sont fort peu perméables. En sus, la tranche inférieure des limons, argileuse et plus indurée, parait encore moins perméable que la partie supérieure de ceux-ci. C’est ainsi que la recharge de la nappe par la surface se révèle donc très minime, elle est principalement assurée par les infiltrations qui s’effectuent à partir des lits de l’oued Bouregreg et le barrage SMBA. Les sorties sont constituées par l’écoulement vers la mer, le drainage du Bouregreg et les prélèvements pour l’approvisionnement en eau potable et l’irrigation. Les marnes bleues miocènes constituent le substratum imperméable de la nappe profonde s’écoulant dans les calcaires gréseux sus-jacents. Enfin le point concernant le niveau de la nappe dans cette région, l’agence du bassin hydraulique de Sebou précise que dans la région de Kenitra on distingue deux zones hydrogéologiques : -

-

La nappe de la Maâmora : Une nappe peu profonde, (dans les alentours de 20 m) qui s’écoule en pente douce du plateau de la Maâmora vers le centre de la plaine. Une nappe profonde (50 mètres de profondeur) qui circule dans les formations quaternaires de la plaine.



15

On distingue aussi des ressources qui proviennent de Sebou et ses affluents (Ouergha, Beht et Rdom), qui drainent un bassin versant (Bassin du Sebou).

Projet de fin d’études juin 2018

I-1-3. Géologie locale et caractérisations du niveau phréatique : Compte tenu des sondages carottés, la colonne lithologique du site étudié est constituée du haut en bas par la succession des termes faciologiques suivants : -

Un remblai épais de 0.50 à 1.50 m. Des sables argileux allant jusqu’environ un niveau de 11.50 m/TN. Des sables fins ont été traversés sur une profondeur de 9.50 m. Des sables grésifiés à passage marneux sont atteints à une profondeur de 6.00 m. Des grès sableux et conglomératiques, sont atteints à une côte altimétrique de 22.50 m/TN.

Il est à signaler que le niveau phréatique est profond. Il a été relevé à environ 16.20 m/TN (en juin 2015)

I-1-4. Classification sismique : D’après le code parasismique RPS 2000, version 2011, les paramètres à prendre en compte pour le futur pont-route au niveau du PK 129+054 sont : -

Zone sismique : 2. Accélération maximale : 0.10 g. Type de site : S2. Coefficient du site : 1.2.



16

Figure 3: Zonage sismique en accélèration pour les probabilités de 10% en 50 ans Maroc 2011 (Accélération %g)

Projet de fin d’études juin 2018 I-1-5. Conclusion : La reconnaissance géotechnique du site, destiné à la construction du futur pont-route au PK129+054, s’est basée sur les résultats des sondages carottés profonds de 21.50 à 48.50 m jumelés à des essais pressiométrique : La succession lithologique laisse apparaitre un substratum gréseux auquel succèdent des sables grésifiés à passage marneux. Ces formations sont surmontées par des sables fins et des sables argileux. L’ensemble est coiffé par une couche de remblai de 0.50 à 1.50 m d’épaisseur. Compte tenu de la configuration lithologique terrain et la nature du projet, la formation sablo-argileuse située au-delà de 1.50 m par rapport au sommet du sondage, servira d’assise de fondation à l’aide d’appuis isolés.



17

Projet de fin d’études juin 2018

Chapitre 2 : Etude de définition : II-1- Présentation générale du projet : II-1-1. Données fonctionnelles :

 Profil en travers : Largeur = 12.00 m 12 (3.5*2+ 2.5)  Route à deux (2) voies : 2m (trottoir)+ 2 x 4m (chaussée 2 voies)+1m (trottoir)  Longueur du tablier (ouverture) : 25m 1.6  Tirant d’air : H= 6.9 m = 6.1m (gabarit ferroviaire) + 2 m (demi-épaisseur du tablier)

II-1-2. Données géotechniques :  

Sol moyennement portant. Niveau du substratum = -1.5 m

II-2- Présentation sur le choix des variantes : Le choix d’une variante donnée doit répondre à plusieurs critères, on cite :     

Les procédés de construction. Les caractéristiques géométriques en plan. La largeur du tablier et le tirant d’air disponible. La nature du terrain de fondation. Le mode de fonctionnement et son aptitude à résister aux efforts exceptionnels.

Vu ces critères on peut exclure les ponts suspendus, haubanés et aussi les portiques et les ponts cadres, parce qu’ils ne sont pas à l’échelle de notre pont relativement moyen. Compte-tenu du fait d’avoir une ligne ferroviaire en bas du pont, la suspension de la circulation des trains demeure impossible, ce qui rend l’utilisation d’un échafaudage impraticable ; et sachant que les ponts dalles nécessitent l’utilisation impérative des échafaudages, donc cette variante est à éliminer. Les variantes possibles qui vont le mieux avec nos contraintes du site sont :    

Pont à poutres en béton armé (PSI-BA). Pont à poutres en béton précontraint (VIPP). Pont à poutrelles précontraintes par fil adhérent (PRAD). Pont mixte bipoutre.



18

Projet de fin d’études juin 2018 II-3- Etude des variantes : II-3-1. Choix du type de l’ouvrage : Le choix de type de l’ouvrage est une démarche itérative qui consiste à la recherche de la variante qui s’inscrit le mieux dans le contexte fonctionnel et naturel du franchissement de l’obstacle. II-3-2. Critères de choix du type d’ouvrage : Généralement, au Maroc, le choix d’une solution est conditionné par les contraintes techniques, économiques et esthétiques. Les contraintes techniques se présentent dans les contraintes du site et de l’environnement où l’ouvrage va être implanté (les positions possibles des appuis, la nature du sol de fondation, le gabarit à respecter), les contraintes de la voie dont il est support (les profils de la chaussée : en long, en travers et en plan), et enfin des dispositions constructives. Généralement on s’oriente vers la solution qui offre les meilleures conditions d’exécution, à savoir la disponibilité du matériel et de la main d’œuvre destiné à réaliser les travaux en respectant le délai de construction. Les contraintes économiques résident dans le fait de choisir une variante qui présente un coût raisonnable. Quant au côté esthétique, la variante choisie doit s’intégrer dans le paysage du site.

II-4- Les différents types d’ouvrages : II-4-1. Pont à poutres en béton armé (PSI-BA) On donne ci-dessous, les avantages et les inconvénients de la variante PSI-BA : Domaine d’emploi : Des portées entre 15 et 30m. Avantages :     

Main d’œuvre ordinaire. Très répandu au Maroc. Aire de fabrication peut se faire sur place. Les ponts à poutres en BA économisent beaucoup au niveau de la matière. Pas d’échafaudage.

Inconvénients :   

Petite portée de 10 à 30m. De point de vue architectural ils sont esthétiquement moins appréciés. Une épaisseur importante du tablier.



19

Projet de fin d’études juin 2018 II-4-2. Pont à poutres préfabriquées précontraintes par post-tension (VIPP)

Domaine d’emploi : Des portées entre 30 et 45m. Avantages : 

  

Pas de cintres ni d’échafaudages, donc il n’y a pas de contraintes liées à la réalisation (site accidenté, réduction de gabarits, voies dont les contraintes d’exploitation sont fortes…). Possibilité de réduction des délais d’exécution (fabrication indépendante des poutres par rapport au reste du chantier). Maîtrise de la qualité des poutres. Le fonctionnement isostatique est insensible aux tassements différentiels et aux effets d’un gradient thermique.

Inconvénients : 

  

Travées indépendantes, d’où la multiplication du nombre de joints de chaussée, ce qui est très onéreux en entretien, d’où la nécessité d’un attelage de travées par l’intermédiaire du hourdis. Adaptation difficile aux tracés en plan courbes ou biais (poutres rectilignes). La préfabrication implique une implantation d’appuis à intervalles réguliers pour réalises des travées de longueurs égales. Sensibilité aux chocs transversaux des véhicules hors gabarits. II-4-3. Ponts à poutres précontraintes par adhérence (PRAD) : Domaine d’emploi : Des portées entre 15 et 25m.

Avantages :   

La maîtrise de la qualité des poutres, car celles-ci sont fabriqués en usine. Absence d’échafaudage pour la construction du tablier, d’où un gain de temps appréciable, notamment pour les sites difficiles d’accès. Structure hyperstatique réduisant les moments en travées, ce qui a pour conséquence de limiter la hauteur des poutres.

Inconvénients : 



Aspect esthétique : l’élancement habituel des ouvrages utilisant des poutres précontraintes par pré-tension, principalement dans le cas des travées isostatiques, conduit à des épaisseurs de tablier sensiblement plus fortes que celles des ponts-dalles continus. Les moments hyperstatiques développés par le câblage dans les zones d’appuis peuvent entrainer l’instabilité des piles, surtout si la hauteur de ces derniers est importante. En général, les structures hyperstatiques soulagent le pont, mais ils chargent le pont.



20

Projet de fin d’études juin 2018 II-4-4. Pont mixte bipoutre : Domaine d’emploi : Des portées entre 30 et 90m. Avantages :     

La légèreté de l’ouvrage. La rapidité d’exécution. Précision dimensionnelle des structures. Facilité d’extension. Pas d’échafaudage.

Inconvénients :    

Nécessite un entretien régulier et coûteux. Main d’œuvre qualifiée (soudeurs). Prix élevé de l’acier. Risque de flambement.

La variante Pont mixte à bipoutre est à écarter puisqu’elle est utilisée pour des grandes portées, ce qui va augmenter le coût du projet, solution qui n’est pas envisageable dans le cas d’un pont de moyenne portée d’un sol moyennement portant. Pour la variante Pont à poutres précontraintes par adhérence PRAD, elle n’est pas convenable pour notre pont car elle a pour portée maximale 25m, outre des problèmes techniques liés à l’exécution, donc on écarte cette variante. Donc les variantes de retenue qui s’adaptent au projet sont : Variante 1 : Pont à poutres en béton précontraint (VIPP). Variante 2 : Pont à poutres en béton armé (PSI-BA).



21

Projet de fin d’études juin 2018 Chapitre 3 : Etude d’avant-projet : Cette étape consiste à faire le choix entre les deux variantes issues de l’étude de définition, à savoir VIPP et PSI-BA, afin d’en retenir l’une d’entre eux. Pour ce faire, on procédera à une étude technico-économique en commençant par la conception et le pré-dimensionnement du tablier de chaque variante en se référant aux dispositifs les plus courantes et les règles de conception, notamment le guide de conception des Ponts à poutres en béton armé et le guide de conception des VIPP.

III-1- Conception générale : Le domaine d’emploi économique des ponts à poutres préfabriqués précontraintes par post-tension (VIPP) correspond à une gamme de portée comprise entre 30 et 50 mètres. Le recours à des portés plus importantes, qui peuvent aller jusqu’à 50 mètres, est envisageable lorsque l’ensemble des appuisfondations est particulièrement coûteux ou qu’un gabarit de grande dimension impose une grande portée. Dans notre cas, puisqu’on a une ligne ferroviaire qui passe par-dessous le pont-route, on optera donc pour un pont à une seule travée de 25 mètres.

Figure 4 : Disposition du tablier et des culées

III-2- Eléments du pré-dimensionnement VIPP : III-2-1. Poutres principales :  Choix de la section transversale :



La forme des poutres est en double Té, section de caractéristiques mécaniques bien adaptées à la gamme de portées de ce type d’ouvrage. La matière est concentrée dans les deux fibres extrêmes que constituent la table de compression supérieure d’une part, et le talon inférieur d’autre part.

22

Projet de fin d’études juin 2018 La table de compression et le talon sont reliés par une âme verticale plus épaisse au voisinage des appuis en fonction de l’importance des cisaillements. La jonction de l’âme avec la table de compression et avec le talon s’effectue par l’intermédiaire d’un gousset.  Hauteur de la poutre : La hauteur du tablier (poutre+ hourdis) est obtenue en utilisant un élancement normal (=ht/lc) est de 1/16 à 1/18 avec un béton de référence de 𝑓𝑐28 = 35 𝑀𝑃𝑎, on a donc : ℎ𝑡 =

𝐿𝑐 − 2 × 𝑑 25 − 2 × 0.3 = = 1.53 𝑚 16 16

ℎ𝑡 =

𝐿𝑐 − 2 × 𝑑 25 − 2 × 0.3 = = 1.36 𝑚 18 18

Avec : Lc= Longueur de la chaussée. d= 0.3 à 0.4 m (on prend 0.3 dans ce cas). On prend :

ht=1.50 m

La hauteur des poutres est égale à la hauteur du tablier diminuée de celle de l’hourdis : ℎ𝑝 = 1.50 − 0.21 = 1.30 𝑚  Largeur de la table bt : La largeur de la table est dimensionnée surtout pour assurer une stabilité au déversement pendant la manutention, elle ne doit pas être inférieure à 0.6hp. On est parfois amené à prendre des valeurs allant jusqu’à 2.5m et plus pour pouvoir placer les poutres directement en rive ou pour diminuer la portée libre des coffrages de l’hourdis. Des tables de compression relativement larges contribuent à augmenter l’inertie des poutres, ce qui offre l’avantage de pouvoir augmenter la part de la précontrainte de la première famille, ce qui peut conduire à une économie sur la précontrainte totale. Dans notre cas, compte tenu de l’emplacement des poutres dans le sens transversal, de leur nombre (5) et de leur espacement (2.7 m), on cherche une table de compression de telle façon à couvrir la totalité de la largeur de la plateforme qui est de 12 mètres. Soit bt la largeur recherchée : , et

2a+4c=12

Avec :

c= espacement entre axes des poutres= 2.7 m

23

bt=2a



On a :

Projet de fin d’études juin 2018 12−4×2.7

Donc :

𝑎=

D’où :

bt=2a= 1.2 m

2

= 0.6 𝑚

 L’épaisseur de l’âme ba : L’épaisseur de l’âme dépend en général de la résistance à l’effort tranchant et des conditions d’enrobage des câbles. Pour les poutres en béton précontraint c’est généralement la deuxième condition qui prévaut. La reprise de l’épaisseur entre mi-portée et extrémités est faite d’une 1 manière linéaire continue s’étalant sur une distance évaluée d’un quart ( 4) de la portée de la poutre ; cette reprise est matérialisée par un élément dit : blochet.

Au voisinage des appuis, les âmes sont dimensionnées pour résister à l’effort tranchant, ce qui conduit généralement à réaliser un épaississement d’âme sur une longueur du quart de la portée. Ainsi l’épaisseur de l’âme des poutres sera prise égale à : o En travée : o Au niveau des appuis :

ba=25 cm. ba= 40 cm.

 Espacement des poutres : L’espacement des poutres est voisin de 3.00 mètres et varie dans la pratique entre 2.50 et 3.50 mètres. On a pris dans ce cas une distance entre axe de 2.70 m. Avec un tablier de 12 m de largeur, en prenant 5 poutres par travée, un espacement de b0=2.80 m s’adapte bien à cette configuration.

Figure 5 : Schéma de la variation de l’épaisseur de l’âme (VIPP)  Dimension du talon : La section du talon doit être assez grande pour :  

24

Le schéma ci-dessous illustre les dimensions couramment admises pour le talon :



Loger tous les câbles en section médiane. Limiter la compression de la fibre inférieure lors de la construction (phase critique où les câbles sont tendus alors que les superstructures ne sont pas encore en place et les pertes non effectuées)

Projet de fin d’études juin 2018

Figure 6 : Illustration des dimensions du talon Pour la détermination de bta et h2, on utilise la formule empirique suivante (élaborée par SETRA) : 𝑏𝑡𝑎

𝑙 × 𝐿2𝑐 = 2 ℎ𝑡 × 𝑘

Avec : l=b0

: L’espacement entraxe des poutres.

ht

: La hauteur du tablier.

Lc

: La portée de la poutre.

k

: Un coefficient qui varie entre 1100 et 1300.

Donc : 2.7×24.42

Pour k=1100 :

𝑏𝑡𝑎 = 1.52 ×1100 = 0.65 𝑚

Pour k=1300 :

𝑏𝑡𝑎 = 1.52 ×1300 = 0.55𝑚

2.7×24.42

D’où bta varie entre 0.55m et 0.65m, on prend bta=0.60m. La partie verticale du talon ou pied de talon est généralement comprise entre 0.10m et 0.20m pour des largeurs de talons variant entre 0.60m et 0.90m. On prend alors h2=0.20m.



L’âme se raccorde à la membrure inférieure en s’élargissant par un gousset qui facilite, par sa forme d’entonnoir, la descente du béton. Il doit

25

Projet de fin d’études juin 2018 permettre également un relevage aisé des câbles latéraux du talon dans l’âme. h1 est telle que tan α = 1 à 1.5. En prenant tan α = 1.5 sur appui et 1.45 en travée. On prend un exemple d’application numérique d’une poutre en travée : On a : tan α = 1.45 =

h1 x

avec : 𝑥 =

𝑏𝑡𝑎 2

−

𝑏â𝑚𝑒 2

=

0.60 2

−

0.25 2

= 0.175 𝑚

ℎ1

Donc : tan α = 1.45 = 0.175 D’où : ℎ1 = 0.175 × tan α = 0.175 × 1.45 = 0.253 𝑚 ≈ 0.30 𝑚

On aura les dimensions suivantes : Sur appui En travée

bta(m) 0.60 0.60

h1 (m) 0.20 0.30

h2 (m) 0.20 0.20

Tableau 1: Dimensions du talon des poutres sur appui et en travée

Le tableau suivant résume les différentes caractéristiques des deux sections : La section médiane et la section sur appui. Sur appui En travée

Hp 1.30 1.30

bt 1.20 1.20

ba 0.40 0.25

bta 0.60 0.60

h1 0.20 0.30

h2 0.20 0.20

Tableau 2: Dimensions des poutres sur appui et en travée

Figure 7: Cotation des poutres sur appuis et des poutres en travée III-2-2. Prédalle :



26

Les prédalles sont des éléments de construction préfabriqués en béton armé ou en béton précontraint. Sous forme de grandes plaques, elles ont en

Projet de fin d’études juin 2018 principe d’une épaisseur de 4 à 8cm et d’une largeur d’environ 2,50 m. La prédalle est à la fois le coffrage du plancher mais également l’armature inférieure de la dalle. Il n’est donc plus nécessaire de coffrer, cependant un étayage doit être en général installé avant la mise en place du béton frais : Ces prédalles sont utilisés comme des coffrages perdus.

Figure 8: Cotation des poutres La prédalle à une longueur c ≈ 2 m. Dans notre cas : 𝑐 = 2.7 − 2 × 0.6 + 2 × 0.1 = 1.7 𝑚

III-2-3. Dalle de couverture (hourdis) : Le rôle de l’hourdis est multiple. En premier lieu, il assure la continuité de surface du tablier, et permet donc de relier les éléments de la poutraison (poutres proprement dites et entretoises). Il fait par ailleurs office de table de compression des poutres et reçoit l’étanchéité ainsi que le revêtement de chaussée. La liaison par l’hourdis peut être réalisée de deux façons :  

Par un hourdis intermédiaire coulé entre les poutres. Par un hourdis général coulé par-dessus des poutres.  Hourdis intermédiaire :

L’hourdis intermédiaire est coulé entre les poutres, dans un prolongement des tables de compression. Les tables de compression et hourdis constituent donc la dalle de couverture et ont de ce fait la même épaisseur.



27

Figure 9: Hourdis intermédiaire

Projet de fin d’études juin 2018 Cette conception conduit à un découpage transversal qui présente des plans préférentiels de fissuration au niveau des multiples reprises de bétonnage. Dans ces conditions, il paraît souhaitable de mettre en œuvre une précontrainte transversale pour assurer un meilleur fonctionnement transversal, ce qui rend cette alternative peu économique. Toutes ces raisons militent en faveur des hourdis généraux en béton armé, coulés par-dessus des poutres, qui constituent la solution la plus couramment utilisée aujourd’hui.  Hourdis général : Les hourdis généraux sont réalisés par-dessus des poutres sur toute la largeur du tablier. Ils sont plus faciles à coffrer puisque les coffrages peuvent être simplement appuyés sur les extrémités des tables de compression. Mais ces coffrages ne sont pas démontables et c’est pourquoi on parle de coffrages perdus. Le coffrage est assuré par les prédalles préfabriquées en béton armé, s’appuyant sur les ailes des poutres et l’épaisseur de l’hourdis (qui est généralement comprise entre 16 et 20 cm). Un dimensionnement rapide permet de retenir les épaisseurs suivantes, en fonction de l’entraxe des poutres : 0.16 m

pour 𝑏0 ≤ 2.75 𝑚

0.18 m

pour 2.75 𝑚 ≤ 𝑏0 ≤ 3.50 𝑚

0.20 m

pour 𝑏0 ≥ 3.50 𝑚

On prend une épaisseur de 0.18 m pour le hourdis général.

Figure 10: Hourdis général

III-2-4. Les entretoises : Les entretoises ont pour rôle de répartir les charges entre les poutres et de les encastrer à la torsion sur appuis.  Nombre :



28

Puisque l’épaisseur de l’hourdis est suffisante pour que celui-ci participe à la flexion d’ensemble en assurant le rôle d’entretoisement transversal en section

Projet de fin d’études juin 2018 courante, il suffit d’adopter deux (2) entretoises d’about au niveau de chaque appui.  Hauteur : La hauteur des entretoises est généralement égale à la hauteur des poutres principales diminuée de la hauteur du talon, on a : ℎ𝑒 = ℎ𝑝 − (ℎ1 + ℎ2) Donc :

ℎ𝑒 = 1.30 − (0.2 + 0.2) = 0.9 𝑚

 Longueur : La longueur des entretoises est généralement fixée par l’espacement des poutres principales qui les relient transversalement. Dans notre cas, l’espacement entre axes des poutres est de 2.70 m en retranchant l’épaisseur de l’âme au niveau de l’appui on trouve une longueur de : 𝑙𝑒 = 2.7 × 4 − 4 × 0.4 = 9.20 𝑚.  Epaisseur : Les entretoises étant coulées en place, leur épaisseur résulte des conditions de bonne mise en œuvre du béton, et de celles de vérinage du tablier en cas de changement d’appareils d’appui. Une largeur de 40 cm sera largement suffisante du point de vue de la résistance. III-2-5. Récapitulatif : Le dessin suivant illustre les différentes dimensions des éléments du tablier :

Figure 11: Coupe transversale du tablier VIPP

III-3- Eléments de pré-dimensionnement PSI-BA :



29

Le domaine d’emploi économique Passage supérieure ou Inférieur à poutres en Béton Armé (PSI-BA) correspond à une gamme de portée comprise entre 15 et 30 m. Et puisqu’on a le gabarit de la ligne ferroviaire à respecter en plus des caractéristiques mécaniques moyennes du sol, on a intérêt à minimiser le nombre de piles. Donc on opte pour un pont à une seule travée d’une portée de 25 mètres.

Projet de fin d’études juin 2018 Pour déterminer tous les éléments de la poutre en béton armé on suit les mêmes étapes précédemment utilisé. III-3-1. Choix de la section transversale : La forme de la poutre sera en Té. III-3-2. Hauteur de la poutre : La hauteur de la poutre est obtenue en utilisant un élancement normal (=hp/lc) est de 1/15 à 1/17 avec un béton de référence de 𝑓𝑐28 = 35 𝑀𝑃𝑎, on a donc : ℎ𝑝 =

𝐿𝑐 − 2 × 𝑑 25 − 2 × 0.3 = = 1.63 𝑚 15 15

ℎ𝑝 =

𝐿𝑐 − 2 × 𝑑 25 − 2 × 0.3 = = 1.43 𝑚 17 17

Avec : Lc= Longueur de la chaussée. d= 0.3 à 0.4 m (on prend 0.3 dans ce cas). On prend :

hp=1.50 m

L’hourdis à une épaisseur qui varie entre 14 cm et 20 cm : ℎ𝑑 =

ℎ0 2.5 = = 0.16 ≈ 0.2 𝑚 16 16

On prendra un hourdis de 20 cm d’épaisseur dans ce cas. D’où : 

ht= 1.50+0.20 = 1.70 m

L’épaisseur de la table sera égale à 0.15 mètres III-3-3. Espacement des poutres b0 :

L’espacement des poutres varie dans la pratique entre 2 et 3.5 mètres, on a opté ici pour une distance entraxe de 2.50 m pour éviter les encorbellements. Avec un tablier de 12 mètres de largeur, en prenant 5 poutres par travée, l’espacement de b0=2.50 m s’adapte bien à cette configuration. III-3-4. Epaisseur de la poutre bp : L’épaisseur de la poutre varie entre 𝑏𝑝 = 1.5 3

= 0.5 𝑚, On prendra donc : 𝒃𝒑 = 𝟎. 𝟓𝒎

ℎ𝑝 5

=

1.50 5

= 0.3 𝑚 et 𝑏𝑝 =

ℎ𝑝 3

=

comme épaisseur de l’âme tout au

long de la travée. III-3-5. Dimension du talon :



Le schéma ci-dessous illustre les dimensions couramment admises pour le talon :

30

Projet de fin d’études juin 2018

Figure 12: Illustration des dimensions du talon Pour la détermination de bta et h2, on utilise la formule empirique suivante (élaborée par SETRA) : 𝑏𝑡𝑎

𝑙 × 𝐿2𝑐 = 2 ℎ𝑡 × 𝑘

Avec : l=b0

: L’espacement entraxe des poutres.

ht

: La hauteur du tablier.

Lc

: La portée de la poutre.

k

: Un coefficient qui varie entre 1100 et 1300.

Donc : 2.5×24.42

Pour k=1100 :

𝑏𝑡𝑎 = 1.72 ×1100 = 0.47 𝑚

Pour k=1300 :

𝑏𝑡𝑎 = 1.72 ×1300 = 0.40𝑚

2.5×24.42

D’où bta varie entre 0.47m et 0.40m, on prend bta=0.50m puisque ces valeurs sont inférieurs à la largeur de l’âme. On n’aura donc pas de talons pout les poutres.

III-3-6. Prédalle : La prédalle à une longueur c ≈ 2 m. Dans notre cas : 𝑐 = 2.5 − 2 × 1 + 2 × 0.1 = 0.7 𝑚



31

Projet de fin d’études juin 2018 III-3-7. Les Entretoises : 

Epaisseur des entretoises be :

L’épaisseur des entretoises varie entre 12 cm et 16 cm selon l’épaisseur de la dalle. On prendra : 𝑏𝑒 = 16 𝑐𝑚. 

Hauteur des entretoises he :

La hauteur des entretoises varie entre ℎ𝑒 = 0.8 × ℎ𝑝 = 0.8 × 1.50 = 1.20 𝑚 et ℎ𝑒 = 0.9 × ℎ𝑝 = 0.9 × 1.50 = 1.35 𝑚, On prendra donc : ℎ𝑒 = 1.30 𝑚 

Longueur de l’entretoise : 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑢𝑒𝑢𝑟 𝑑𝑒 𝑙’𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒𝑡𝑜𝑖𝑠𝑒 = 2.5 × 4 − 4 × 0.5 = 8 𝑚 III-3-8. Encorbellement Le :

Figure 13: Schéma d'un tablier d'un pont à poutres sans entretoises intermédiaires. L’encorbellement va de la valeur 𝐿𝑒 = 𝐿𝑒 =

𝑏0 2

=

2.5 2

𝑏𝑝 2

=

0.5 2

= 0.25 𝑚 jusqu’à la valeur

= 1.25 𝑚 . On prendra donc Le= 1 m et donc la largeur de la table

de compression sera égale à 2 mètres.

III-3-9. Récapitulatif : Le dessin suivant illustre les différentes dimensions des éléments du tablier :



32

Figure 14: Coupe transversale du tablier PSI BA

Projet de fin d’études juin 2018 III-4- Estimation des coûts des variantes : Dans cette partie, on va procéder à une estimation globale des deux variantes, cette estimation portera essentiellement sur les coûts des matériaux utilisés pour la réalisation des tabliers. Cette estimation sera certes grossière, mais cela nous donnera une idée pour retenir une variante. Pour faire cette estimation, on utilise les ratios de l’acier par mètre cube de béton suivant :               

 Pour VIPP : Quantité de précontrainte (actif) Quantité d’aciers passifs (HA) Prix du béton C30/37 Prix de l’acier passif Prix de l’acier actif Ancrages Prix du béton C45/50 Pose des prédalles Coffrage Appareils d’appui Chape d’étanchéité Trottoirs Prix des bordures de trottoir Mise en place des poutres Prédalles préfabriqués

Poutres Hourdis Entretoise Masse de l’acier passif Masse de l’acier actif Ancrages Prédalles préfabriqués Pose des prédalles Coffrage Appareils d’appui Chape d’étanchéité Trottoirs Bordures de trottoir Mise en place des poutres

: 40 Kg/m3 : 200 Kg/ m3 : 1300Dh/ m3 : 12 Dh/kg : 35 Dh/kg : 3000 Dh/u : 1600 Dh/ m3 : 200 Dh/m² : 200 Dh/m² : 600 Dh/ dm3 : 150 Dh/m² : 1600 Dh/m² : 400 Dh/ml : 3500 Dh/u : 200 Dh/m² Volume ou Masse 98.5458 m3 72 m3 6.624 m3 7000 Kg 7098.792 Kg 70 U 170 m² 170 m² 110.0483 m² 48.75 dm3 300 m² 75 m² 50 ml 5 U TOTAL

Prix (Dhs) 158153.28 93600.00 8611.20 84000.00 248457.72 210000.00 34000.00 34000.00 22009.66 29250.00 45000.00 120000.00 20000.00 17500.00 1 124 581.86

Tableau 3: Estimation du prix pour la variante VIPP



33

Projet de fin d’études juin 2018           

 Pour PSI BA : Quantité d’aciers passifs (HA) Prix du béton C30/37 Prix de l’acier passif Pose des prédalles Coffrage Appareils d’appui Chape d’étanchéité Trottoirs Prix des bordures de trottoir Mise en place des poutres Prédalles préfabriqués

Poutres Hourdis Entretoise Masse de l’acier Prédalles préfabriqués Pose des prédalles Coffrage Appareils d’appui Chape d’étanchéité Trottoirs Bordures de trottoir Mise en place des poutres

: 200 Kg/ m3 : 1300Dh/ m3 : 12 Dh/kg : 200 Dh/m² : 200 Dh/m² : 600 Dh/ dm3 : 150 Dh/m² : 1600 Dh/m² : 400 Dh/ml : 3000 Dh/u : 200 Dh/m² Volume ou Masse 109.8 m3 60 m3 3.328 m3 34625.6 Kg 70 m² 70 m² 136.696 m² 48.75 dm3 300 m² 75 m² 50 ml 5 U TOTAL

Prix (Dhs) 190125.00 78000.00 4326.40 415507.20 14000.00 14000.00 27339.20 29250.00 45000.00 120000.00 20000.00 15000.00 1 060 027,80

Tableau 4: Estimation du prix pour la variante PSIBA



CONCLUSION :

On opte donc pour la variante PSI DA, pour des considérations financières (coût total du projet), et des considérations techniques (facilité d’exécution, adaptation aux gabarits ferroviaires…)



34

Projet de fin d’études juin 2018 Chapitre 4 : Conception et pré dimensionnement des éléments du PSI BA : IV-1- Conception et pré dimensionnement des culées : Ce sont les appuis extrêmes qui permettent de connaître la longueur totale de la brèche à franchir. Assurant la liaison entre le pont et les remblais (ou le terrain naturel), les culées sont particulièrement sensibles à une mauvaise conception : en cas de comportement défectueux, les remèdes sont rares et couteux. C’est pourquoi dans notre pré-dimensionnement, on s’orientera vers un dimensionnement raisonnablement surabondant et des formes aussi simples que possible. Pour notre projet, on optera pour une culée remblayée (culée à mur de front) afin de pouvoir libérer totalement les travées de rives et aussi de limiter la longueur du tablier. Une culée remblayée est constituée par un ensemble de murs ou de voiles en béton armé. Sur l’un d’entre eux nommé mur de front, s’appuie le tablier de l’ouvrage ; les autres sont les murs latéraux appelés murs en retour.

Figure 15: Les éléments d’une culée remblayée a. Mur de front :



35

Le mur de front est un voile épais en béton armé, dont l’épaisseur courante de 0.80 à 1.20 m selon la hauteur. Pour notre projet, on opte pour une épaisseur de 1 mètre.

Projet de fin d’études juin 2018 Pour la longueur du mur de front, elle dépend directement de la largeur du tablier, on la prend égale à 12 m. La hauteur du mur de front situé à la première culée (à gauche) sera égale à 7.40 m (= 4.50+4-1.1). La hauteur du mur de front situé à la deuxième culée (à droite) sera égale à 8.50m (=5.60+4-1.1) b. Mur en retour : Ce sont des voiles en béton armé encastrés à la fois sur le mur garde grève et le mur de front. Ils sont destinés à retenir latéralement les terres. Le mur en retour à une épaisseur de 50 cm, et une hauteur égale à celle de la culée, soit : Pour la culée gauche : ℎ𝑚𝑟1 = 7.40 + 1.95 = 𝟗. 𝟑𝟓 𝒎 Pour la culée droite : ℎ𝑚𝑟2 = 8.50 + 1.95 = 𝟏𝟎. 𝟒𝟓 𝒎 On adopte une longueur de 8.00 mètres pour le mur en retour.

Figure 16: caractéristiques géométriques des murs en retour des deux culées

c. Le mur garde-grève :



Le mur garde grève a pour fonction de séparer physiquement le remblai de l’ouvrage. Il s’agit d’un voile en béton armé, construit après achèvement du

36

Projet de fin d’études juin 2018 tablier (pour faciliter le lancement de travées) par reprise de bétonnage sur le mur de front. La hauteur du mur de garde grève : ℎ𝑔𝑔 = 𝐻𝑡𝑎𝑏𝑙𝑖𝑒𝑟 + 𝐻𝑎𝑝𝑝𝑢𝑖𝑠 = 1.50 + 0.20 + 0.25 = 𝟏. 𝟗𝟓 𝒎 Son épaisseur est donnée par : 𝑒 = 𝑀𝑎𝑥 (0.3;

ℎ𝑔𝑔 ) = 𝑀𝑎𝑥 (0.3; 0.24) = 𝟎. 𝟑 𝒎 8

Sa longueur est identique à celle du tablier, soit 12.00 mètres.

d. La dalle de transition : Elle est destinée à atténuer les effets des dénivellations se produisant entre la chaussée et l’ouvrage résultant d’un compactage imparfait du remblai proche des parois. La longueur de la dalle de transition est donnée par : 𝑙 = inf(6𝑚; sup(3𝑚; 0.6𝐻)) Où H est la hauteur du remblai, elle est définie par : 𝐻𝑔𝑎𝑢𝑐ℎ𝑒 = 𝐻𝑑𝑟𝑜𝑖𝑡𝑒 = 4 − 1.1 = 2.90 𝑚 Donc :

𝑙 = inf(6𝑚; sup(3𝑚; 1.74𝑚)) = 3.00 𝑚

On opte pour une même longueur de la dalle de transition 𝑙 = 𝟑. 𝟎𝟎 𝒎. Sa largeur est égale à la largeur du tablier diminuée du double de l’épaisseur du mur en retour. Soit donc : 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑒𝑢𝑟 = 12 − 2 × 0.5 = 𝟏𝟏. 𝟎𝟎 𝒎. Elle est coulée sur un béton de propreté avec une épaisseur constante de 30cm, elle est ancrée dans le corbeau d’appuis par l’intermédiaire des goujons. Elle est mise en place avec une pente de 5%.



Figure 17: Goujon

37

Projet de fin d’études juin 2018 e. Le corbeau : C’est un élément derrière le mur de garde grève, qui sert comme appui pour la dalle de transition. On implante à la jonction du mur garde grève avec le mur de front.

Figure 18: Caractéristiques géométriques du corbeau

IV-2- Conception et pré dimensionnement des fondations : Les reconnaissances géotechniques ayant indiqué la présence d'un sol de bonne capacité portante à faible profondeur. Pour cela, l'ouvrage sera fondé sur des semelles superficielles. IV-2-1. Evaluation des réactions : Le document SETRA PP73 offre des estimations des réactions sur les appuis en fonction de la portée de chaque travée et du type de charge considérée. Concernant les efforts horizontaux, on prend en compte les efforts de freinage, les appareils d’appui sont du type en élastomère fretté, donc on aura recours à un tableau du PP73. Le pont est à une seule travée, avec une dalle de transition, donc dans le cas d’une pile culée F=15 tonnes. Les efforts verticaux R seront la différence du tonnage totale et le poids propre de la semelle, par exemple, pour la culée1:

38

Tout calcul fait, on retient les valeurs suivantes.



R1= Tonnage total-Pp Semelle= 1294.91-192.5= 1102.41 t.

Projet de fin d’études juin 2018 R(t)

F(t)

Culée 1 (Gauche)

1102.41

15.00

Culée 2 (Droite)

1140.91

15.00

Tableau 5: Valeurs des réactions verticales et des efforts de freinage IV-2-2. Pré dimensionnement des semelles : Pour le pré dimensionnement des fondations des culées à mur de front, on fait usage des relations suivantes : 𝐵0 =

𝑅 𝛾×𝐻 (𝑞 − 2 ) × 𝐿

La largeur de la semelle est donnée par : 𝐵 = 𝐵0 + 1.2 ×

𝐹×𝐻 𝑄

Avec :      

q : La capacité portante (≈2 bars). ꙋ : Le poids volumique de la partie enterrée (=2 t/m3). H : La hauteur de la pile. L : La longueur de la semelle (=14 m). F : L’effort horizontal de freinage. Q est obtenu, d’après le document SETRA PP73 par la formule : 𝑄 = 𝑅 + 𝛾 × 𝐵0 × 𝐻 × 𝐿

D’après une remarque citée dans le PP73, s’il y’a une dalle de transition, la force F est reprise directement par cette dernière et la largeur de la semelle sera B0, D’où : B=B0.

Pour la hauteur hs de la semelle, on prend une hauteur égale à 1.1m pour les deux appuis. Donc d’après les calculs on trouve : 

Pour la culée gauche :



𝑅1 1102.41 = = 6.85 𝑚. 𝛾×𝐻 2 × 8.50 (𝑞 − 2 1 ) × 𝐿 (20 − ) × 14 2 Pour la culée droite : 𝑅2 1140.91 𝐵 = 𝐵0 = = = 7.84𝑚. 𝛾×𝐻 2 × 9.60 (𝑞 − 2 2 ) × 𝐿 (20 − ) × 14 2 𝐵 = 𝐵0 =



39

Projet de fin d’études juin 2018 Cette estimation est grossière puisque la portance du sol est supérieure à la valeur prise dans ces calculs, ce qui va réduire la largeur des semelles. Donc on prendra B= 6.50 mètres pour les deux semelles. Le tableau suivant récapitule les résultats trouvés : Culée 1 (gauche) Culée 2 (droite)

B(m) 6.50 6.50

hs(m) 1.10 1.10

Longueur (m) 14.00 14.00

Tableau 6: Caractéristiques géométriques des semelles de fondation



40

Projet de fin d’études juin 2018 Chapitre 5 : Tracé routier : V-1- Introduction et préliminaires : Le logiciel piste du SETRA est l’un des logiciels les plus utilisé dans la conception routière depuis près de 30 ans. Il est basé sur la méthode française de conception géométrique des routes à partir des éléments connus : - Axe en Plan ou AP. - Profil en long ou PL. - Profils en travers ou PT. L’utilisation de ce logiciel suppose connue les normes géométriques de conception routière telles que : - Aménagement des routes principales ou ARP. - Instruction sur les conditions techniques d’aménagement des voies rapides urbaines ou ICTAVRU. - Instruction sur les conditions techniques d’aménagement des autoroutes de liaison ou ICTAAL. Ces normes sont nécessaires dans la mesure où elles spécifient les normes géométriques pour l’axe en plan, le profil en long, la conception des profils en travers, les types de routes, les aménagements, la signalisation, le changement des profils en travers…etc. L’utilisateur aura donc à fixer les normes à utiliser, et les gabarits à respecter (gabarits ferroviaires dans ce cas) avant de commencer la conception de la route sur le logiciel. Tout utilisateur du logiciel devra donc cerner le fait que la conception passera par 5 étapes essentielles. - La conception et la saisie de l’axe en plan - L’introduction du terrain naturel - La conception et la saisie du profil en long - Le calcul des dévers - La définition du profil en travers type



41

Projet de fin d’études juin 2018 V-2- Données : V-2-1. Lever topographique : En topographie, un lever (ou levé) a pour objectif de récolter des données existantes sur le terrain en vue de leur transcription, à l'échelle, sur plan ou sur carte. L'ensemble des informations obtenues, un semis de points, peut aussi avoir cette dénomination de lever. Deux opérations conjointes sont nécessaires pour pouvoir situer chaque point suivant trois axes X, Y (plan) et Z (altitude) : le lever planimétrique et le lever altimétrique. Il existe différents modes d'acquisition de ces données. Soit les opérations sont menées conjointement avec deux appareils de mesure différents (X, Y + Z), soit les opérations de lever sont réalisées à l'aide d'un seul appareil de mesure (X, Y, Z) : elle consiste à mettre un appareil de mesure (théodolite) sur un point de station choisi.

Figure 19: Lever topographique du site

Ce lever topographique sert à déterminer la trajectoire que va prendre le tracé routier (axe en rouge) en déterminant les coordonnées de l’axe. V-2-2. Conception plane : On extrait l’ensemble des points se trouvant dans le fichier DXF, pour les collecter dans un fichier Excel (voir annexe), qu’on utilisera ensuite pour afficher le nuage des points sur Piste pour tracer la ligne rouge.



Il s’agit ici de la conception d’un axe en plan dans le logiciel Piste 5. Elle se fait en créant des points, des droites, des distances (pour les rayons de cercles), des cercles et l’axe. Il est possible de le faire, soit directement sur piste avec les commandes POI, DRO, DIS, CER, AXE soit en en exportant notre Tracé en Plan sur Autocad. Cette dernière méthode étant beaucoup plus dynamique, nous l’avons utilisé, et enfin mettre un profil tous les 10 mètres.

42

Projet de fin d’études juin 2018

Figure 20: Tracé en plan (Piste)

On transfert le tracé en plan en version Autocad, ce qui donne le tracé ci-dessous :

Figure 21: Tracé en plan (Autocad)



43

Projet de fin d’études juin 2018 V-2-3. Conception longitudinale : Le profil en long est profondément marqué par la valeur très faible des pentes qu'on peut donner à la route pour assurer des vitesses de circulation convenables et par les problèmes de visibilité nécessaire à une conduite non dangereuse. Le profil en long est ainsi constitué d'une succession de segments de droites (ou pentes) et d'arcs de cercles permettant de raccorder entre eux les segments de droites. NB 1 : Il faut toujours éviter les remblais et les déblais excessifs ; le rayon de courbure minimal est de 2200m en angle rentrant, et 4500m en angle saillant (Guide technique SETRA, Aménagement des routes principales : P70). NB 2 : Le passage supérieur devra franchir une ligne ferroviaire, on devra donc respecter une certaine hauteur (gabarit) qui est de 6.10 mètres au minimum.

Figure 22: Profil en long (Piste)



44

Projet de fin d’études juin 2018 Ce qui nous donne le profil longitudinal suivant :

Figure 23: Profil en long (Autocad)

V-2-4. Profil en travers (profil type) : En conception routière, le profil en travers d'une route est représenté par une coupe perpendiculaire à l’axe de la route de la surface définie par l’ensemble des points représentatifs de cette surface. Le profil en travers peut se rapporter soit au terrain naturel, soit au projet. En général on représente sur le même document à la fois terrain naturel et projet, ce qui permet de bien percevoir l’intégration du projet dans le milieu naturel. La commande Profils type nous permet créer un nouveau profil en travers type et de renseigné les différentes couches qui composent la structure de notre chaussée. La figure ci-dessous permet de voir l’allure des différents profils en travers type (déblais et remblais) de notre projet.



45

Projet de fin d’études juin 2018

Figure 24: Profil en travers (Remblai/Déblai)



46

Projet de fin d’études juin 2018

Chapitre 6 : Projet d’exécution : VI-1- Etude des poutres : Dans ce chapitre, nous commencerons par l’inventaire des charges permanentes et d’exploitations susceptibles de solliciter les poutres principales. Puis, nous étudierons la répartition transversale des charges sur les différentes poutres de rive et centrale et nous déterminerons ensuite les sollicitations globales et moyennes. Enfin, nous terminerons par le calcul du ferraillage des poutres. VI-1-1. Définition des charges : a. Inventaire des charges permanentes : 

Rappel des caractéristiques géométriques de calcul :

On rappelle ci-après les valeurs de données géométriques des poutres principales de la variante retenue : Eléments Nombre de poutres Portée (m) Distance entre axes (m) Hauteur de la poutre (m) Largeur de la table de compression (m) Hauteur de la table de compression (m) Hauteur gousset de la table de compression (m) Epaisseur de l’âme (m) Hauteur gousset du talon (m) Hauteur du talon (m) Largeur du talon (m)

PSI-BA 5 25.00 2.50 1.50 2.00 0.15 0.05 0.50 0 0 0

Tableau 7: Propriétés géométriques de la variante retenue  Poids mort : La valeur du poids mort de la travée est comme suit : Eléments Poids propre des poutres (t) Poids propre de l’hourdis (t) Poids propre des entretoises d’about (t)

PSI-BA 304.68 150.00 8.32

Tableau 8: Les éléments du poids propre  Superstructures :



47

Les équipements du tablier jouent un rôle fondamental dans la conception, le calcul et la vie d’un pont. Ce sont eux qui assurent le fonctionnement d’un pont vis-à-vis de l’usager. Aussi jouent-ils un rôle important sur le plan de l’esthétique, la sécurité et la durabilité de l’ouvrage.

Projet de fin d’études juin 2018

Figure 25: Eléments constitutifs de la superstructure

On en distingue : 

Chape d’étanchéité :

La pénétration de l’eau à l’intérieur du tablier entraîne des risques graves de corrosion des armatures en acier. Pour pallier à ce problème, on recourt généralement à une chape épaisse d’étanchéité disposée sur le hourdis de densité 2.2 t/m3, coulis sur le hourdi en deux couches ; une en asphalte pur de 8 à 12 mm, l’autre en asphalte porphyré de 22 à 27 mm d’épaisseur. 

Chaussée :

La couche de roulement qui vient au-dessus de la chape d’étanchéité est constituée le plus souvent d’une couche de béton bitumineux de 5 à 10 cm d’épaisseur et de densité égale à 2,4 t/m3. On adoptera une épaisseur de 6 cm pour tenir compte des éventuels renforcements de chaussée. 

Trottoirs :

Ils ont pour rôle la protection des piétons en les isolant de la circulation à la chaussée. Deux types de trottoirs se présentent généralement : trottoir sur caniveau et trottoir plein.



48

On envisagera des trottoirs sur caniveau recouverts par des dallettes de 5 cm d’épaisseur qui reposent sur la contre-bordure et la contre-corniche. Ils

Projet de fin d’études juin 2018 présentent l’avantage d’être légers et permettent de disposer des canalisations ou des câbles (électriques, PTT…) sous les dallettes. 

Les corniches :

Elles ont un rôle essentiellement esthétique. Situées à la partie haute du tablier, elles en dessinent la ligne. Elles peuvent être coulées en place ou préfabriquées en éléments généralement de 1 m. Les contraintes du projet nous obligent à opter pour la corniche préfabriquée. 

Garde-corps :

C’est un organe destiné à empêcher les chutes de piétons. Il doit de plus résister à la pression verticale et la poussée horizontale d’une foule et être conçu de telle sorte qu’un enfant ne puisse passer à travers ou l’escalader. Sa masse classique varie de 20 à 50 kg/ml. Le tableau suivant résume la somme des différentes charges permanentes pour chaque culée : Charge permanente de la superstructure (t) Charge permanente totale (t)

Culée 1 82.5 648.12

Culée 2 82.5 686.62

Tableau 9: Récapitulation des charges permanentes b. Charges routières réglementaires : Le règlement des charges sur les ponts routes a listé l’ensemble de charges d’exploitation susceptibles de solliciter les ponts routes. Pour notre projet on adopte les charges d’exploitation suivantes :

  

Charges normales : le système A et le système B. Charges particulières : le type Mc120 du système M. Les charges sur les trottoirs.

Avant de procéder à l’étude de ces chargements, on définit tout d’abord certains paramètres fondamentaux :  Définitions : Toutes les parties du tablier ne sont pas forcément à charger par les charges de chaussée. Il faut donc définir une largeur chargeable qui se déduit elle-même de la largeur roulable. On donne ci-dessous les définitions correspondantes. 

La largeur roulable LR :

49

𝐿𝑅 = 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑒𝑢𝑟 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑙𝑎𝑡𝑒 𝑓𝑜𝑟𝑚𝑒 − 2 × 𝑙𝑎𝑟𝑔𝑒𝑢𝑟 𝑑 ′ 𝑢𝑛 𝑡𝑟𝑜𝑡𝑡𝑜𝑖𝑟



C’est la largeur de tablier comprise entre les dispositifs de retenue, s’il y en a, ou les bordures. Elle comprend donc la chaussée proprement dite et les sur-largeurs éventuelles telles que les bandes d’arrêt d’urgence, bandes dérasées, etc…

Projet de fin d’études juin 2018 La largeur roulable calculée est donc : 𝐿𝑅 = 12 − 2 × 2 = 𝟖. 𝟎𝟎 𝒎 

Classe des ponts :

Les ponts sont rangés en trois classes, suivant leur largeur roulable LR, et leur destination : Pont de la 1ère classe : LR≥ 7 m ou indication par le CPS. 2ème classe : 5.5