Piles Et Palées PP73 - Appuis Des Tabliers Continus - 1 Pièces Pilotes [PDF]

Zitiervorschau

1-PIÈCES PILOTES

Bordereau des pièces

1.1 NOTICE GÉNÉRALE

1.1.1 - Définitions et problèmes généraux. 1.1.2 - Conception et choix des piles. 1.1.3 - Conception et choix des piles-culées.

1.2 MODÈLES

1.2.1 - Notice de présentation et usage des modèles. 1.2.2 - Modèles de piles. 1.2.3 - Modèles de piles-culées.

1.3 CALCULS

1.3.1 - Prédimensionnement géométrique. Coûts et quantités. 1.3.2 - Calculs complémentaires. Ferrai 11 âges types. 1.3.3 - Choc de véhicule routier sur une pile de pont.

1.4 ÉQUIPEMENTS \ 1-4.1 - Dispositions et équipements divers. DES APPUIS j 1.4.2 - Perrés (provisoire).

Les présentes pièces pilotes ont été rédigées par MM. LAURAS, Ingénieur des T.P.E. et NOURISSON, Ingénieur des Ponts et Chaussées, sous la direction de M. MATHIEU, Ingénieur en Chef des Ponts et Chaussées, Chef de la DOA.-B du S.E.T.R.A. Ont également collaboré à l'élaboration de ces pièces M. FRALEU, Architecte, et les ingénieurs des divisions d'ouvrages d'art du SETRA et des CETE. La gestion de ces pièces pilotes est assurée par les mêmes ingénieurs que celle du sous-dossier 2 et du programme de calcul correspondant (actuellement, M. WYSOCKI, Ingénieur des T.P.E.). On trouvera une présentation générale du dossier Hans les premières pages de la pièce 1.1.1. S.E.T.R.A.- 46, Avenue Aristide Briand - B.P. 100 - 92223 BAGNEtIX

OCTOBRE 1977

1.1.1 DÉFINITIONS

ET PROBLÈMES GÉNÉRAUX Page

1 . DEFINITIONS

........................................................................

1

1 1 Rôle des appuis .Dgfinition ........................................... 1 2. Les diffgrents types d'appuis .........................................

1 1

1.3. Structure des appuis ..................................................... 1.4. Rattachement au dossier-pilote FOND 72 .............................

2 3

2 . PROBLEMES GENERAUX ...............................................................

4

.. .

2.1. Conditions fonctionnelles ..............................................

.

5

2.1. I . Tracés en plan des voies . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...................................... 2 I 2. Profils ten long et en travers des voies . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

..

r'

a) Tirant d'air sous l'ouvrage ............................... b) Sens longitudinal ............................................ c ) Sens transversal ............................................. 2.1.3. Géométrie et nature des terrassements ..................... 2 . 1.4. . Contraintes d'implantation .................................... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2. Conditions mécaniques - .................................................... 2.2.1. Liaison au tablier . . . . . . . . . . . . . . . . . ................................................ 2.2. 1 .1 . Nature des appareils d'appui .....................

7 7 8

12 12 13 13

13

2.2.1.2. Repartition entre les differentes lignes 13 d'appui ................................................. 2.2.1.3. Forme et dimensions des appareils d'appui . . . 15 a) Appareils en élastomère ....................... 15 b) Sections rétrécies de beton . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.2.1.4. Nombre, espacement et position des appareils d'appui ........................................

16

2.2.2. . Liaison au sol de 20 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .fondation .................................. 2.2.3. . Continuité ou discontinuité des 'éléments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .verticaux . . . . 21 2.2.4. Rigidité dans le sens transversal ........................... 22 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2.2.4.1. Cas d e s appuis à base de voiles . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 2.2.4.2. Cas des appuis à base de colonnes ou de 23 poteaux.................................................. 2.2.4.3. Dirnensionnepent de l'élément raidisseur . . . . . . 24 à. résister à. un choc éventuel de véhicule 2.2.5. AQtitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . lourd . . . . ................................................................. 2.2.6. Possibilité de changer facilerient des appareils . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . d'appui . . . . . . ......................... . . . ......., .......................... 2.3. Conditions économiques...................................................

2.4. Conditions esthétiques .................................................

27 30

31 31

2.5. Condition de calcul automatique par le programme P.P. 73. . . . . 36 2.6.

3

.

Interdépendance appui-tablier ........................................

CONCEPTION ET C H O I X DES APPUIS ..............................................

37 39

PRÉSENTATION GÉNÉRALE DU DOSSIER

Les présentes pièces p i l o t e s sont consacrées aux appuis des t a b l i e r s de ponts courants, transmettant uniquement des réactions v e r t i c a l e s ou q u a s i - v e r t i c a l e s , à l'exclusion des culées qui font l ' o b j e t d ' u n dossier p i l o t e séparé (CT 6 6 ) . Le dossier distingue les appuis hors sol représentés p a r l e s p i l e s intermédiaires des ouvrages à plusieurs travées - s o l i d a i r e s ou non e t les appuis enterrés représentées p a r l e s piles-culéeç d'extrémité. Néanmoins on t r a i t e également des piles-culées apparentes , qui sont noyées dans les remblais s u r une p a r t i e séulement de leur hauteur. Ces appuis intermédiaires entre les piles-culées noyées dans l e s t e r r e s e t les culées, sont d'une façon générale t r a i t é s séparément à l a f i n des documents e t chap i t r e s r e l a t i f s aux piles-culées. Les pièces p i l o t e s peuvent ê t r e classées en 4 groupes :

1.1 - NOTICE GENERALE. Les t r o i s premières pièces constituent un guide pour l a conception e t l e choix des appuis.

1.1.1 - Définitions e t problèmes généraux. Après quelques définitions e t l e s notations générales u t i l i s é e s dans les pièces p i l o t e s , l a pièce 1.1.1 présente l e s problèmes généraux susceptibles d ' i n t e r v e n i r dans l a conception e t l e choix des appuis : fonctionnels ( c a r a c t é r i s t i q u e s géométriques d u franchissement, . . . ) , mécaniques ( l i a i s o n s avec l e t a b l i e r e t avec l e s o l , r i g i d i t é dans l e sens t r a n s v e r s a l , aptitude à r é s i s t e r aux chocs, ...) économiques, esthétiques ( n o n dissociables de ceux du t a b l i e r ) , p o s s i b i l i t é de calcul automatique. Les problèmes spécifiques à chacune des catégories d'appui font l ' o b j e t des deux pièces suivantes : 1.1.2

- Conception e t choix des p i l e s .

1.1.3 - Conception e t choix des piles-culées. Après l a présentation des données e t d'option préliminaires, ces deux pièces d é t a i l l e n t l e s d i f f é r e n t s éléments c o n s t i t u t i f s des appuis ( t e l s que l a fondation, l e s f û t s des appuis, l e chevêtre e t l e raccordement avec les t e r r e s , . . . ) ; e t quelques indications sont données s u r l e s prob 1 ème s s pé ci f i q ues d ' e xé c u t i on.

1.2 - I4Gi;ELES. Les pièces re1 a t i ves aux modèles d ' appui comprennent une noti ce de présentation e t usage des modèles (1.2.1) e t deux pièces essentiellement constituées de dessins e t de scGiénas : 1.2.2 - b d è l e s de p i l e s . 1.2.3 - Modèles de piles-culées. Le catalogue des modèles présenté a pour rôle : de d é f i n i r des appuis adaptés géométriquement e t mécaniquement aux t a b l i e r s q u ' i l s doivent porter, de permettre u n choix parmi u,.eassez grande variété de formes, de contribuer a u bon aspect de l'ouvrage dans son ensemble e t dans son s i t e . Dans l a pièce 1 . 2 . 2 sur l e s modèles de piles seule l a p a r t i e vue e s t d é c r i t e . Cette pièce contient également une étude de l a standardisation des longueurs des voiles é l é r e n t a i r e s , applicable à u n l o t d'ouvrages. 1 . 3 - CALCULS. 1.3.1 - Prédipensionnement géorétrique. CoîJits e t quantités. Cette pièce d o n t l ' u s a g e e s t f a c u l t a t i f e s t u n complément aux documents généraux FCOT 67 e t EST 6 7 , permettant des prédimensionnepents plus précis valables dans u n domaine plus étendu. 1.3.2 - Calculs complémentaires. Ferraillages types. Cette pièce constitue un guide pour l e f e r r a i l l a g e des p i l e s e t piles-culées au stade des études d'exécution. Y sont rassepblées l e s rèyles de l ' a r t permettant de procurer aux appuis l a robustesse nécessaire, u n f e r r a i l l a g e correct des appuis de p o n t ne p o u v a n t ê t r e obtenu p a r une s t r i c t e application des règlements. 1.3.3 - Choc d ' u n véhicule r o u t i e r sur une p i l e de p o n t . Après exanen de cas réels rie cnocs, de l a réglementation étranc e t t e pièce n ' e s t qu'une recommandation du S . E . T . R . A . , constituant gère, un essai d'homogénéisation des règles de l ' a r t precédemment admises. 1 . 4 - EQUIPEMEKTS DES APPUIS.

Les deux pièces 1 . 4 . 1 Dispositions e t équipements divers consacrées essentiellement à l'environnement des appareils d'appui (bossages) e t au drainage des appuis e t 1 . 4 . 2 Perrés (provisoirement constitué p2.r l a pièce 5.2 du dossier IIADE) annulent l ' a c t u e l sous-dossier 5 (Evacuation des eaux) du dossier JADE 68, les s u j e t s t r a i t é s ayant naturellevent leur place dans u n dossier consacré aux appuis, plutôt que daris un dossier consacré aux équipements des t a b l i e r s .

- 1 -

1- DÉFINITIONS

l - 1 . ROLE DES A P P U I S

-

D E F I N I T i O-~ ~ .

Au sens large du terme, l e s appuis o n t pour rôle de transmett r e les e f f o r t s dus au t a b l i e r jusqu'au sol de fondation. On peut donc d é f i n i r u n appui comme u n élément intermédiaire qui permet de reporter sur l e sol les e f f o r t s provenant d u t a b l i e r . Dans u n sens plus r e s t r i c t i f , u n appui se l i m i t e r a i t à l a p a r t i e s i t u é e au-dessus de l'élément assurant l a fondation, en l'occurrence : l a semelle en cas de fondation s u p e r f i c i e l l e , l e massif de béton surmontant l'ensemble des pieux ou des p ~ l i ?ari cC75 r'e fotidat III ##('e. 11,

Ainsi qu'on l e verra par l a s u i t e , notamTent en ce qui concerne les piles-culées, i l e s t d i f f i c i l e de dissocier l'appui proprement d i t de l a fondation, c e t t e séparation é t a n t souvent a r t i f i c i e l l e e t arb i t r a i r e ; aussi l ' é t u d e des appuis s e r a - t - e l l e conduite en l e s considér a n t au sens l e plus large du terme, donc en y incluant l e s semelles e t même, éventuellement, les pieux ou l e s p u i t s . En vertu même de leur rôle défini ci-dessus, l ' é t u d e des appuis ne s a u r a i t ê t r e dissociée de c e l l e du t a b l i e r q u ' i l s supportent, ni de c e l l e du sol de fondation sous-jacent sur lequel i l s reposent. Une précision s'impose cependant : i l s ' a g i t uniquement,dans ce qui s t i i t , d ' a p puis indépendants mécaniquement du t a b l i e r q u ' i l s supportent. Le cas des ouvrages d o n t les appuis f o n t p a r t i e intégrante de l a s t r u c t u r e - t e l s l e s ponts-cadres, les portiques e t l e s ponts à béquilles - e s t t r a i t é a i l l e u r s ( c f . l e s dossiers-pilotes P I - C F , P I - P O , PS-BQ).

1 . 2 . LES DIFFEREMTS TYPES D ' A P P U I S .

Un appui peut ê t r e caractérisé p a r son comportement mécanique e t l ' o n peut distinguer, de ce f a i t , deux grandes catégories :

- les appuis transmettant uniquement des réactions v e r t i_c_ a l e s ou quasi verticale's ; .~

- les appuis transmettant des réactions v e r t i c a l e s e t horizont a l e s irwortantes.

La deuxième catégorie e s t représentée par l e s culées, qui o n t f a i t l ' o b j e t d'un dossier-pilote séparé (CT.66). Seuls l e s appuis entrant dans l a première c a t ' 7 n r i e sont étudies i c i . Parmi ces derniers, on peut distinguer les appuis hors s o l représentés par les pi les intermédiaires des ouvrages à plusieurs travéess o l i d a i r e s ou non - e t les appuis enterrés- représentés par les p i l e s culées d'extrémité ; ces' dernières sont l e plus souvent constituées par des éléments verticaux i s o l é s , du type colonnes c i r c u l a i r e s ou poteaux; les p i l e s intermédiaires, en revanche, peuvent ê t r e constituées s o i t p a r ces mêmes éléments verticaux, s o i t p a r des voiles continus.

- 2 -

Néanmoins on t r a i t e r a dans ce dossier des "pi!es-culées _- _- appaqui sont noyées dans les remblais sur une p a r t i e seulerrent de rxfites leur h auteur. Ces appiiis, qui representent un cas intermédiaire entre appuis de l a première e t cie l a deuxième caténorie, o n t des propriétés spécifiques qui conduiront souvent à les t r a i t e r séparement à l a f i n des documents e t chapitres r e l s t i f s a u x piles-cul6Ps. II,

Dans ce qui s u i t , seuls sont e n v i s a g é s les appuis cies pon& courants ( c ' e s t - à - d i r e grands ouvrages exclus). Un bulletin technique s u r les piles e t culées des grands ouvrages e s t actuellement à l ' é t u d e au département Béton de l a D . 0 . A . - F . d u S.E.T.R.A. 1.3. STRUCTURE DES APPUIS.

D'une manière générale, un appui comporte deux parties bien - . di s t i nctes :

- une syperstructure -----------------ou f û t , sur laquelle repose l e t a b l i e r par 1 'intermédiaire d'appareils d'appui ; el l e e s t constituée s o i t par u n ou plusieurs v o i l e s , s o i t par une, s é r i e de colonnes ou poteaux g6néralewnt surmontés d'un chevêtre ; l a superstructure repose éventuellement sur une nervure j o u a n t l e rôle de simple soubassement ou d'élément de r é p a r t i t i o n e t de raidissevent. - une f m b g s j g n , constituée s o i t par une simple semelle reposant directement s u r l e sol ou s u r un massif de béton non armé, s o i t par u n ensemble de pieux réunis en t ê t e p a r une semelle de l i a i s o n .

Par convention les dimensions parallèles aux lianes d'appuis sont appelées longueurs , les dimensions perpendiculaires aux lignes d'appui sont appelées largeurs pour l a semelle e t épaisseurs pour l a superstructure de l'appui dans l e cas d'un voile. En tout é t a t de cause, e t quel que s o i t l e type de fondation, l a superstructure sera l e plus souvent constituée d ' u n ou de plusieurs voiles pleins pour une p i l e internédiaire e t de colonnes ou de poteaux pour une pile-culée.

- 3 -

1.4. RATTACHEMENT AU DOSSIER-PILOT-E FOND 72,

En raison de leur rôle d'é1éme"nt intermédiaire e n t r e l e t a b l i e r e t l e sol de fondation, l ' é t u d e des appuis ne s a u r a i t se concevoir sans une connaissance préalable des caractéristiques de ce dernier, à s a v o i r les emplacements possibles, l e s niveaux d'appui envisageables e t les performances à en attendre (contraintes admissibles, tassements prévis i b l e s , e t c . . . ) , qui détermineront l e type de fondation à r e t e n i r . Une étude géotechnique sérieuse e s t donc l e préalable indispensable, mais ne sera e f f i c a c e e t ' u t i l i s a b l e que s i l e projeteur e s t en mesure de l ' i n t e r p r é t e r e t de décider à coup sûr quel e s t l e type de fondation l e mieux adapté mécaniquement e t économiquement : l a réponse à ces questions pourra l e plus souvent ê t r e trouvée dans l e dossier FOND 7 2 , qui e s t l e complément indispensable du présent dossier. NOTATI.ONS. --------triques

Les principales notations r e l a t i v e s aux caractéristiques géoméu t i l i s é e s dans l e présent dossier sont définies ci-après. B

Voile (SI

=

1 argeur de l a semel l e

longueur de l a semelle largeur de l a nervure épaisseur des voi l e s Ediamètre des colonnes a = diménsion transversale des poteaux Ht = hauteur t o t a l e niveau du terrainfini(aprèç D = profondeur de l a fondation $;.travaux) H, = hauteur vue, dans l e cas d'une p i l e = hauteur de l a semel l e hS hn = hauteur de l a nervure H = hauteur du f û t f hc = hauteur du chevêtre = longueur du voile à sa p a r t i e supérieure \Lo L O u ] L l = longueur. du w i l e à s z base e = espJcement ues colonnes ou des poteaux

Ls = b .= E = (l =

t

Colonnes ou poteaux

LO

- 4 -

2, PROBLÈMES

GÉNÉRAUX

CONDITIONS D'APPUI

A l a différence du t a b l i e r q u ' i l s doivent porter, qui peut ê t r e étudié à p a r t , pour lequel l e s données sont généralement simples e t peu nombreuses - que ce s o i t sa géométrie ( l a r g e u r , longueur, b i a i s ) ou son schéma mécanique (nombre e t portées des travées, nature du matér i a u ) - e t par conséquent l e s choix possibles relativement l i m i t é s , l a conception e t l e choix deS.appuis sont, au c o n t r a i r e , l i é s à une multitude de paramètres d'importance e t d'incidence variables ( c a r a c t é r i s t i ques d u fratîchissement,du t a b l i e r , s i t e , sol de fondation, e t c . ; . ) auxquels peuvent s ' a j o u t e r eventuel lement des contraintes dans l e domaine de l ' e s t h é t i q u e pour les appuis vus.

Le schéma ci . jessc?us f a i t apparaître l a démarche en vue de l a recherche d'une solution p o u r les appuis.

CARACTÉRISTIQUES DU FRANCHISSEMENT

GÉOMÉTRIQUES

GÉOTECHNIQU

ES

-

EM PL AC EM ENT POSSIBLE DES APPUIS

-

ET LONGUEUR DES TRAVÉES

-

CARACTÉRISTIQUES

-

DU TABLIER

SOLUTION POUR LES APPUIS

On remarque que l ' é t u d e des appuis e s t complexe, puih(;u'elle a son origine à l'amont de c e l l e du t a b l i e r , pour se terminer à l ' a v a l de c e t t e dernière. Aussi, toute étude d'appui d o i t - e l l e commencer par u n recensement aussi complet que possible des données e t paramètres susceptibles d'intervenirdans-leürconceptionet l e choix de leur structure. Ces données e t paramètres dépendent des conditions d'appui, que l ' o n peut c l a s s e r de l a manière suivante :

- conditions fonctionnelles - conditions mécaniques - conditions ?cOn9ITliQUeS - conditions esthétiques - conditions de calcul automatique p a r l e programme P.P. 8

73 ( s o u s -

dossier 2 ) . Cette c l a s s i f i c a t i o n e s t en elle-même u n peu a r b i t r a i r e , c a r i 1 e s t parfois di f f i ci 1 e de di ssocier ,par exemple ,l es condi t i ons mécaniques des condjtions fonctionnelles ou encore des cond'tions économiques, compte tenu de leur imbrication. Quoi q u ' i l en s o i t , ces conditions d'appui sont S ~ C - ~ > S ' V W + - P L a-aly-ées ci-après.

- 5 -

2.1. CONDITIONS FONCTIONNELLES. ~~.

Elles sont à l a base même de l ' é t u d e des appuis e t l i é e s directement aux imperatifs d u franchissement, qui commandent notamment leur implantation e t éventuellement leur type e t leur s t r u c t u r e . Le problème qui se pose au premier chef e s t en e f f e t de savoir o ù l ' o n peut appuyer l e t a b l i e r e t comment.

I1 s ' a g i t donc, en premier l i e u , d'examiner l ' i n c i d e n c e des caractéristiques d u franchissement sur l e s conditions d'appui. Les paramètres qui interviennent sont r e l a t i f s à l a l i e f r a n c h i q ( 1 ) - vr,:,o inf é r i e u r e - e t à l a voie portée - voie supérieure - ; i l s sont donc principalement d ' o r d r e géométrique e t sont énumérés ci-dessous :

-

les tracés en p l a n des voies,

-

t i r a n t d ' a i r sous l'ouvrage, l a géométrie e t l a nature des terrassements aux abords de 1 ouvrage, les contraintes d'iinplantation.

- les p r o f i l s en l o n g e t en travers des voies, a i n s i que l e

Leur incidence e s t analysée ci-après. 2.1.1. TRACES . . . . . . . .EN . . . .PLAN . . . . .DES . . . . VOIES. ...

Les caractéristiques des tracés en p l a n aux abords e t au d r o i t de l'ouvrage sont l e biais e t l a courbure, éventuellement.

Un ----b i a i s important peut conduire à une grande l s n j c x r de l i gne d'appui théorique ( 2 ) . On a i c i l a p o s s i b i l i t é de réduire c e t t e longueur en fixant l e s extrémités de l'appui en r e t r a i t par r a p p o r t au t a b l i e r , ce qui peut influencer l a conception même du t a b l i e r , pour lequel 3rl pourra préférer une s t r u c t u r e avec encorbellements. Dans c e r t a i n s cas extrêmes e t pour u n p o n t de largeur limitée, on peut a l l e r j u s q u ' à appuyer l e t a b l i e r de façon quasi ponctuelle au d r o i t de c e r t a i n s appuis, ce qui conduit à u n fonctionnement en p o n t d r o i t (mais avec des portées r e s u l t a n t d u b i a i s e t moyennant une implantation adequate des appuis d'extrémité) ; une t e l l e disposition a u r a donc généralement une i n c i dence sur l a longueur de l'ouvrage. en plan de 1 'une des voies ou De même, une p~~rl~yre-i~-;rac~ des deux, pour peu q u ' e l l e s o i t associée à u n b i a i s important, conduira généralement à des longueurs d i f f é r e n t e s des lignes d'appui. Ici encore, l e s problèmes de conception e t l e choix des appuis peuvent influencer l e choix de l a s t r u c t u r e : coinnie ci-dessus on pourra, p a r exemple, Dréfér e r une s t r u c t u r e reposant sur des appuis ponctuels constitués par des colonnes cy1 indrisupq de d i m è t r e annroprié : toutefni 5 des prohl@ws (1) I 1 f a u t prendre ce ternie dans son + L C ~. la plus l a r g e , l a voie franchie p o u v a n t ê t r e non seulement. une route ou une autoroute, mais également une voie f e r r é e , u n cours d'eau ( r i v i è r e , canal, . . . ) ou t o u t autre obstacle, même s i l e s dispositions figurées l e plus souvent dans l e présent dossier se rapportent à des franchissements routiers ou autoroutiers. 0

*

k '

( 2 ) La ligne d'appui théorique e s t définie p a r l ' i n t e r s e c t i o n de l a surface de l ' i n t r a d o s par l a portion de plan ou de cylindre à géneratrices v e r t i c a l e s , implantée parallèlement à l a voie franchie ; l a considération de lignes d'appdi théoriques permet de dégager strictement en t o u t point l e gabarit transversal.

- 6 -

spéciaux risquent de se poser pour l e t a b l i e r ; ce type d'ouvrage se rencontre notamment en s i t e u r b a i n ( c f . schémas de l a page 3 8 ) . l a proxim problPmes cas, l a 1 théorique

Enfin, u n t a b l i e r de largeur variable (par exemple à cause de t é d'un carrefour) conduit, pour l e s a p p u i s d'extrémité, à des analogues à ceux résultant de tracés courbes. Dans certains gne d ' a p p u i r é e l l e ne coïncidera pas avec l a ligne d'iippui (voie frarichie courbe, p a r exeriple). Tab1ier rectiligne

Tablier rectiligne Voie franchie courbe

Voie franchie rectiligne

A,B,C, rectilignes et paralleles A=B=C

A , B, courbes, non paraileies A>B A,B,C : lignes d'appui theoriques

Tablier courbe Voie franchie rectiligne

A,B, C, rectilignes et paralleles A >C >B

Tablier courbe Voie franchie courbe

A,B,

courbes non paralleles

A+B

De même que l e s caractéristiques géométriques des tracés en plan o n t une incidence sur l'implantation des'appuis, leur longueur e t aussi parfois leur s t r u c t u r e , c e l l e s r e l a t i v e s aux p r o f i l s des voies i n f é r i e u r e e t supérieure o n t une incidence non négligeable sur l a h a u t e u r de ces derniers. Bien entendu,i'élément majeur e s t l a différence moyenne d ' a l t i t u d e des p r o f i l s en long supérieur e t i n f é r i e u r , c ' e s t - à - d i r e en p r a tique l e tirant d ' a i r sous l'ouvrage. I1 va ê t r e examiné en(a) ci-après. E n ce q u i concerne l e d é t a i l , quatre paramètres entrent en j e u , que l'on peut c l a s s e r de l a manière suivante, p a r référence à l'ouvrage :

- 7 -

- sens longitudinal (paral 1 è1 ement à 1 ' ouvrage) - sens transversal

{

profil en travers de l a voie i n f é r i e u r e profil en-long de l a voie supérieure.

{

profil en long de l a voie i n f é r i e u r e profil en travers de l a voie supérieure.

Leurs incidences sur l e s caractéristiques géométriques des appuis seront analysées en b ) e t en c ) pour u n p o n t d r o i t ; on n'oubliera pas q u ' e l l e s i n t e r f è r e n t de diverses manières avec l e b i a i s .

a - ------Tirant d ' a i r sous----l'ouvrage. Si des appuis de hauteur standard pour u n franchissement rowt i e r - permettant de dégager u n gabarit normal , s o i t 4 , 5 m à 5 m - ne posent guère de problèmes en dehors de ceux évoqués en b ) e t c ) e t pourront l e plus souvent, dans l e cas des p i l e s intermédiaires, ê t r e constitués p a r des voiles de 0,50 m d'épaisseur, i l n'en va plus de même lorsque l e t i r a n t d ' a i r sous 1 'ouvrage devient important ( 8 'm par exemple pour f i x e r l e s idées) car alors l'augmentation de hauteur des appuis risque d ' e n t r a î n e r des sujétions diverses, techniques, économiques e t esthétiques.

Du point de vue technique, l'augmentation des s o l l i c i t a t i o n s horizontales entr-e autres pourra conduire à majorer 1 'épaisseur des voil e s e t se répercutera sur les fondations. Du point de vue économique, des appuis de grande hauteur deviennent coûteux e t l a question se pose a l o r s de savoir s ' i l n'y a pas i n t é r ê t à en réduire l e nombre par rapport à celui qui s e r a i t normalement retenu pour u n franchissement au gabarit normal, e t ce malgré u n allongement des travées d u t a b l i e r ; s i l ' o n décide malgré t o u t de conserver l e nombre normal d appuis, on pourra jouer sur leurs dimensions dans l e sens transversal ( s e on l a l i ç n e d'appui) en l e s réduisant au minimum, avec pour conséquence une modification adéquate de l a s t r u c t u r e du t a b l i e r , pour laquelle on s orientera par exemple vers une solution en d a l l e nervurée avec larges encorbellements.

-

Du point de vue esthétique, u n t i r a n t d ' a i r ilriportan-i; S O U S l'ouvrage peut conduire à un ouvrage mal proportionné: t a b l i e r trop mince h a u t perché sur des p i l e s également t r o p grêles ; a i n s i , à t i t r e d'exemple, en cas de t i r a n t d ' a i r important, u n passage supérieur s u r autoroute à 4 travées ( d u type PSI.DA ou PSI.DP) e s t mal adapté e t d o i t normalement ê t r e remplacé p a r u n ouvrage à t r o i s travées d ' u n autre type sans appui sur l e t e r r e - p l e i n c e n t r a l . b

- Sens - - - _longitudinal ____ .

S i l a voie supérieure e s t en ente ou présente u n profil en long c i r c u l a i r e de f a i b l e rayon e t s i l e t a l i e r repose sur plusieurs lignes d'appui , l e s appuis intermédiaires auront des hauteurs vues d i f férentes , différences qui peuvent ê t r e aggravées s i l a voie i n f é r i e u r e présepte u n dévers important de sens inverse à l a pente du t a b l i e r : dans ce cas les pentes s ' a j o u t e n t e t l a différence de hauteur e n t r e appuis vus extrêmes peut atteindre des valeurs importantes, ce qui risque de poser au moins des problèmes d ' a s p e c t . Q u a n t aux appuis d'extrémité, ou piles-culées, leur hauteur dépendra non seulpment des p r o f i l s , mais aussi d u niveau e t du mode de fondation, ainsi que de l a chronologie des phases de terrassement, éventuel lement.

--%

- 8 -

Ceci e s t i l l u s t r é par les schémas des pages 9: e t 10, dans l e cas d'un passage supérieur sur autoroute à 4 e t 3 travées e t pour d i f férentes combinaisons de pentes e t de dévers. c - ---_-----------Sens transversal. Si l a voie inférieure e s t en pente, l a hauteur vue sera v a r i a ble l e l o n g d'une reme ligne d ' a p p u i , l a différence de hauteur e n t r e extrémités de l'appui pouvant ê t r e aggravée s i l a voie supérieure présente un dévers de sens opposé à l a pente de l a voie inférieure. On se référera aux schémas de l a page 11, qui correspondent respectivement au cas d'un t a b l i e r unique e t à celui de deux t a b l i e r s accolés, avec différentes combinaisons de dévers e t de pentes.

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12

-

.

Du point de vue de l a géométrie des terrassements, on peut distinguer t r o i s cas :

-

l a voie inférieure e s t sensiblement au niveau d u t e r r a i n naturel l'ouvrage e s t partiellement en déblai ( l a voie inférieure e s t en déblai de 2 m par exemple) - l'ouvrage e s t complètement en déblai.

En ce qui concerne l'implantation des appuis, on peut estimer que les t r o i s cas sont équivalents, dans l a mesure où l a pente des t a lus e s t l a même. Par contre leur conception peut ê t r e influencée par l e niveau d u t e r r a i n naturel par rapport aux voies : s i , en e f f e t , l a hauteur d ' u n appui intermédiaire e s t commandée p a r l a hauteur vue, donc a priori invariable pour u n franchissement donné, i l en va différemment pour l e s piles-culées q u i , dans l e cas d'une voie inférieure complètement en déblai notamment, pourront ê t r e fondées en t ê t e du t a l u s s i l a nature du sol l e permet ; t o u t e f o i s , i l e s t recommandé de ne pas approcher l e bord externe de l a semelle à moins d'une distance minimale d u t a l u s ( c f . pièce 1.1.3, page 1 5 ) . 2.1.4.

CONTRAINTES D'IMPLANTATION. ..........................

Il n ' e s t pas toujours possible de placer u n appui en un point qui s e r a i t cependant souhaitable vis-à-vis de l a s t r u c t u r e portée : l e cas d ' u n P.S. sur autoroute, par exemple, pourra ê t r e t r a i t é différemment selon que les caractéristiques transversales d u t e r r e - p l e i n cent r a l permettent ou non l'implantation d'un appui ; de même, en s i t e urbain , l ' e x i s t e n c e d ' u n appui à u n emplacement bien défini considéré comme souhaitable ne sera pas toujours possible en raison des contraintes l i é e s au s i t e ; e t encore cet appui devra-t-il répondre à certains impératifs t e l s que présenter l e minimum d'encombrement au s o l , ce qui peut conduire, p a r exemple, à une solution du type pile-marteau ou portique.

2.2. I

CONDITIONS MECANIQUES.

Conformément à ce qui a é t é d i t au d é b u t de 1 '@tildef. l e s appuis concernés o n t pour rôle principal de transmettre au sol des réactions v e r t i c a l e s ; l a conception des appuis devra en t e n i r compte e t ceux-ci seront donc en bonne logique composés d'éléments eux-mêmes verticaux, a f i n d ' é v i t e r toute s o l l i c i t a t i o n p a r a s i t e t e l l e que c i s a i l l e ment ou flexion ; ces éléments seront à base de colonnes, de poteaux ou de v o i l e s , comme cela a é t é précisé plus h a u t ( c f . y:e 2 ) . Te n ' e s t que dans certains cas p a r t i c u l i e r s bien définis que l ' o n pourra s ' é c a r t e r de c e t t e règle : p o u r certains ponts en s i t e urbain ou pour des viaducs d o n t les t a b l i e r s reposent sur des appuis marteaux, par exemple. Lpç

i i , + ) * ~

f - 1

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1

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ç ~ l r t:

- l a nature des liaisons en i i a ü t - avec l e t a b l i e r - , en bas - avec l e sol - ; - l a continuité dii l a discontinuité des éléments verticaux de

transmission des descentes de charge ;

- 13

-

- l a nécessité d ' a s s u r e r l a r i g i d i t é dans l e sens transversal ; - l ' a p t i t u d e à r é s i s t e r à u n choc éventuel de véhicule lourd ; - l a p o s s i b i l i t é de changer facilement l e s appareils d'appui. 2.2.1. 2.2.1.1.

----------___-__-LIAISON AU TABLIER. Nature des appareils d'appui ( v o i r aussi JADE 68, sous-dossier 3 ) .

La l i a i s o n des appuis au t a b l i e r e s t assurée p a r l ' i n t e r m é d i a i re d'appareils d'appui,que l ' o n peut c l a s s e r selon leur mode de fonctionnement e t leur aptitude à transmettre l e s e f f o r t s horizontaux provenant du t a b l i e r ainsi que ses déplacements ; l a nature de l a l i a i s o n peut ê t r e : - rigide -- ---------------e t a r t i c u l é e : l e sonmet de l'appui s u i t exactement l e s déplacements de la section de t a b l i e r s i t u é e au d r o i t de l ' a p p a r e i l d'appui ; l e s e f f o r t s horizontaux provenant du t a b 1 i e r sont transmis intégralement à 1 'appui ; 1 'appasection r é t r g c i e de béton. r e i l e s t du type - é--------l a s t i q u e : l e sommet de l'appui s u i t partiellement l e s déplacements d u t a b l i e r , mais i l y a néanmoins transmission t o t a l e des e f f o r t s horizontaux ; l ' a p p a r e i l e s t d u type .

élastomère f r e t t é . - ----l i b r e : l'appui ne r e ç o i t aucun e f f o r t horizontal d u t a b l i e r e t ne se déplace pas sous l e s d i f f é r e n t s mouvements d e c e l u i ci ; l ' a p p a r e i l e s t du type à rouleaux, à pendules ou g l i s s a n t . Exceptionnel 1 ement , 1es apparei 1 s d ' appui sur pi 1 es-cul ées peuvent ê t r e d'un type spécial e t conçus de manière à é v i t e r u n soulèvement d u t a b l i e r , dans l e cas notamment de travées de r i v e courtes ; des dispos i t i f s spécialement adaptés sont d é f i n i s aux dossiers-pilotes OM 66 e t PSI.DE 67 (pièce 2 . 9 ) . 2.2.1.2.

C h o i x e t réDartition entre les différentes lianes d ' a o D u i .

La section r é t r é c i e l e b é t o n , plus éconopique aue les a p p a r e i l s d ' a p p u i en élastomère t o u t en é t a n t d'une r é a l i s a t i o n f a c i l e , e t de lonoévité i l l i m i t é e , d o i t ê t r e préférée t a n t q u ' e l l e ne risque pas de donner naissance à des e f f o r t s t r o p importants dans l e s p i l e s ou l e t a b l i e r ( r e t r a i t ' g ê n é ) ou d ' ê t r e détériorée, ce qui peut ê t r e l e cas, p a r exemple, des ponts de b i a i s prononcé ou de qriiride laraeiir ou encore précontraints transversalemevt. Un autre avantage de ce type d'appareil d'appui e s t de l i m i t e r les déplacements du t a b l i e r sous l e s e f f o r t s horizontaux de freinage e t , par conséquent, ck permett.re l'adoption de j o i n t s de chaussée mi ns o n é r e u x . I i c s t pr2féraLIe q,ie tuiis les a p p d r e i Is c l ' - p p c l i d ' U r t , ~ ~ C P C 1rir1e soient de verne nature. La présence d'appareils d'appui de types d i f f é r e n t s ( p a r exemple, section r é t r é c i e de béton e t élastomère- f r e t t é ) n ' e s t cénéralement pas souhaitable, c a r une t e l l e disposition r i s q u e r a i t de poser des problèmes à 1 'exécution e t surtout à 1 ' e n t r e t i e n , notarivent p o u r l e soulèvernent d u t a b l i e r en vue de changer les appareils d'appui. Sauf cas p a r t i c u l i e r s , on pourra adopter les rèciles suivantes :

u-

- h y y g e - d r g j 1-ou- pc b j 21s_ - 1.b 12 1 2 - c g 1g g e - s g pg r j à_ - 85- orades - enYi ron12- fonbP-s gr- s_ol-me ud le -ou-? Ur-pleux

Selon que l e nombre de travées e s t impair ou p a i r , les 2 C U 3 licnes d'appui centrales seront des sections rétrécies de b é t o n , sous réserve toutefois , s i le nombre de travées e s t p a i r , que l a portée des

- 14 -

travées centrales ne dépasse pas une vingtaine de mètres. Pour des p o r tées supérieures, seul 'appui central p o u r r a généralement ê t r e de ce type. Toutefois, en ce q u i concerne l a r é p a r t i t i o n des e f f o r t s entre les différentes lignes d'appui, l e s r é s u l t a t s d u calcul automatique montrent q u ' e l l e e s t peu influencée p a r l a nature des appareils d'appui.

-

!2u!!rase_broi t-ou- Peu- bi al s L f o n b e - sur-rocser

S i l e nombre de travées e s t p a i r , seule l a ligne d'appui cent r a l e sera du type à section r é t r é c i e de béton. Ci l ' o n u t i l i s a i t CyaleFent des appuis de ce typ- sur les p i l e s adjacentes, celles-ci iisquer a i e n t , en r a i s i n de letir r i g i d i t é accrue p a r l'encastrement de l a sentelle, d ' Gtre t r o p sol 1 i c i t e e s . S i l e nombre de t r a v e s e s t impair, l e s deux lignes d'appui centrales peuvent encore recevoir des sections r é t r é c i e s de béton, du moins t a n t que l a portée de l a travée centrale n'excède pas l a vingtaine de mètres.

- Ouvrage de b i a i s prononcé. ----- ------------__--Quelle que s o i t l a fondation, s i l ' a n g l e du b i a i s diminue, on ne conser:. r a , pour les ponts d o n t l e nombre de travées e s t p a i r , que l a ligne d ' a p p u i centrale en section r é t r é c i e de béton. Si l e b i a i s mécanique*descend à 65 grades environ, l'ouvrage sera posé entièrement s u r app a r e i l s d ' a p p u i en élastomère. Les moments de torsion du t a b l i e r ainsi que sa tendance à tourner sous l e s e f f o r t s h o r i z o n t a u x risquent,en e f f e t , de d e t e r i o r e r l e s sections r e t r é c i e s de béton.

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r o u t i e r à t r o i s travées, d ' m e lonciueur t o t a l e maximale d'une 1 -- -3ntaine de iiietres. Pour celui-ci , 1 1 sera generalement avantageux de prévoir une a r t i c u l a t i o n en section r é t r é c i e de béton sur une des piles-culées e t sur la première p i l e adjacente, ce qui permet une économie importinte sur les j o i n t s de chaussées ; les deux autres lignes d'appui comporteront alors des appareils d'appui en élastomère f r e t t é . Généralement, l e j o i n t sera placé à l ' a v a l d u t r a f i c , sauf s i des conditions géotechniques particul i è r e s jouent en faveur d ' u n blocage du t a b l i e r sur l a pile-culée aval. Les r é s u l t a t s d u calcul automatique montrent q u ' u n t e l choix des appareils d'appui a une influence négligeable sur l e s e f f o r t s dans les piles e t les piles-culées.

Ouvrage r d r i d e largeur et/ou p.r .é.c.o. n. .t r. a. .i n. .t . .transvers?lwient ----- _ _ _de_ _ g -----------------.............. Lorsque l a longueur de l a ligne d'appui dépasse une quinzaine de mètres ou lorsque l e t a b l i e r e s t précontraint transversalement, l a var i a t i o n de largeur de ce dernier iue au r e t r a i t , aux e f f e t s thermiques OU à l a précontrainte engendrerait au niveau d'une a r t i c u l a t i o n en section r é t r é c i e de béton des contraintes importantes, susceptibles de provoquer s o i t 1 a ru; ture de c e t t e derni è r e par ci s a i 11 ement , s o i t 1 ' apparition de f i s s u r e s à l a surface de l ' i n t r a d o s . Une a r t i c u l a t i o n en section ré t r é c i e de béton e s t donc déconseillfie en ce c a s e t l ' o n u t i l i s e r a des a p p a r o - l c d'appui en P l J c t n m P r P -

- 15 -

Tassements d ' appui -- - - - - prévisibles. - - -- - - -

Lorsqu ' u n tassement des appuis de l'ouvrage e s t p r é v i s i b l e , ou même seulement plausible, en fonction des caractéristiques du s o l de fondation, i l f a u t prévoir la p o s s i b i l i t é de relever l e t a b l i e r pour l e r e c a l e r ou changer l e s appareils d'appui ; dans ce cas seuls des appareils d'appui en élastomère ou li'bres permettent ce relevage sans d i f f i c u l t é , ce qui ne s e r a i t p a s l e cas de sections r é t r é c i e s de b i t u n .

'

La surface de chaque appareil decoule principalement de l a réaction apportée p a r l e t a b l i e r e t du t a u x de t r a v a i l admissible pour 1 ' é lastomère. Ce t a u x dépend notamment de l a q u s l i t é de l'élastomère, de 1 'épaisseur des f e u i l l e t s élémentaires e t aussi des dimensions en p l a n de l ' a p p a r e i l . Les dimensions des plaques d'élastomère s ~ r i tv é r i f i é e s p a r l e programme PP ( 1 ) .

Ce s u j e t n'ayant pas à ê t r e t r a i t é de f a ç o n exhaustive dans Ï * 'lec e t t e pièce ,on se reportera au sous-dossier 3 d u dossier JADE e t t i n Technique n o 4 de la D0A.-A sur l e s appareils d'appui en élastomère fretté. b

- ........................... Soctions r é t r é c i e s de béton.

Selon l e b i a i s , l e type de t a b l i e r e t l e type de p i l e , l a section r e t r é c i e de béton sera s o i t continue, s o i t discontinue. La section continue e s t à adopter pour l e s ponts-dalles d r o i t s ou peu b i a i s s i l a p i l e e s t constituée d'un voile unique. Dans tous l e s autres cas l a section discontinue e s t à prévoir. L'avantage d u noyau cont i n u e s t de supprimer l e s e f f o r t s transversaux dans l a d a l l e au d r o i t de l a ligne d ' a p p u i , d'où d i s p a r i t i o n d u chevêtre incorporé, e t également de diminuer l e s e f f o v t s de poinçonnement daris l a d a l l e .

La plus p e t i t e dimension du noyau ne descendra pas en dessous de 3 f o i s environ l a plus grande dimension du granulat, s o i t 7 à 8 cm. Le béton d ' u n noyau continu ne sera a i n s i généralement pas p l a s t i f i é , mais les nombreux exemples construits selon c e t t e technique n ' o n t donné lieu à aucun désordre e t sont donc parfaitement rassurants. Dans l a mesure d u possible (pour a u t a n t que l ' o n puisse assur e r l a résistance au poinçonnement d u t a b l i e r ) , les noyaux discontinus seront dimensionnés de t e l l e s o r t e que l a contrainte moyenne d u béton sous l'ouvrage à vide s o i t au moins de 2000 t/m2 sans q u ' e l l e dépasse l a valeur de 6000 t/m2 sous l e s surcharges pondérées. Pour l e s p o n t s d r o i t s ou peu b i a i s , l e s noyaux peuvent ê t r e allongés suivant l a ligne d'appui en adoptant l a largeur minimale de 7 à 8 cm. Pour l e s ponts b i a i s , p a r c o n t r e , i l e s t préférable de raccourcir l e s noyaux en auqment a n t leur largeur jusqu'à une qu:rraine de centimètres, valeur maxiniale sans doute raisonnable. En cas de b i a i s imoyen (environ 70 grades) uve solution interiliédiaire donnera s a t i s f a c t i o n . ~-

-

( 1 ) En regle générale, i l e s t conseillé de disposer l e G r a n d côté de l ' a p p a r e i l d ' a p p u i parallelement à l ' a x e de rotation raximale d u t a b l i e r ; dans l e cas des ponts-dalles, parallelement à l a ligne d'appui. Pour l e s ouvrages en d a l l e s t r è s b i a i s l a forme des appareils d'appui d o i t ê t r e proche d u carré.

1

-

16

-

2.2.1.4. îjombi-e, espacement e t position des appareils d ' a p p u i . __ _ _ _ _ ~ _ _ _ _ ~

~-____-.-

Selon la s t r u c t u r e portée considérée, ces t r o i s paramètres sont f i x é s "ne varietur" o u , au c o n t r a i r e , peuvent f a i r e l ' o b j e t d'un choix plus ou moins l i m - i é : c ' e s t ainsi que pour u n pont à poutres, l e nombi-ê, 1 'espacement e t l a position des points d'appui sont déteriiiinés p a r :e p l a n de poutraison. I 1 e n v a diffé--lmriient p o u r u n pont-dalle oii u n certain degré de l i b e r t é e s t possible, mais on ne devra pas perdre de vue que l e positionnement transversal des appareils d'appui conditionne s o i t l'emplacement des colonnes ou des poteaux, s o i t l a longueur minimale du (ou des) v o i l e ( s ) assurant l a transmission des descentes de c h r g e s à l a fondation.

Pour c e t t e recherche, on pourra se baser s u r l e s règles données ci-après, compte tenu de ce que l e nombre de points d'appui e s t f i x é , en principe, au cours de l ' é t u d e d u t a b l i e r . I1 y a l i e u toutefois de distinguer l e s ponts-dalles courants de b i a i s modéré e t l e s ouvrages t r è s b i a i s d u type r1.R.P.

des points d ' a p p u i correspond à 1/6 environ de l a portée biaise de l a plus grande travée adjacente ; i l peut ê t r e diminué sans inconvénient s i l e pont e s t d r o i t ou peu b i a i s . Le nombre de points d'appui é t a n t a i n s i f i x é , i l r e s t e à d é f i n i r l e positionnement transversal q u i conditionne s o i t l'emplacement des colonnes ou des poteaux, s o i t l a longueur d u (ou des) v o i l e ( s ) assurant l a transmission des descentes de charge à l a fondatiorl. Une t éorie simplifiée, basée sur l a recherche de l ' e g a l i t é des moments f 9 échi ssants dans 1 es sections déterminantes d u chevêtre i ncorporé, qui peut ê t r e assimilé à une poutre, permet de déterminer une bonne r é p a r t i t i o n transversale des points d'appui. Ce calcul peut ê t r e mené t r è s rapidement pour une d a l l e rectangulaire ou quasi-rectangulaire, s i l ' o n admet que l a densité de charge de l a d a l l e e s t uniforme sur toute sa largeur, ce q u i p a r a î t t r è s raisonnable pour l e s p o n t s d r o i t s ou peu b i a i s . I1 d i f f è r e selon que l a ligne d'appui comporte 2 appareils d ' a p p u i ou davantage. Si l a ligne d'appui ne comporte que 2 appareils d'appui , l e s moments d'encorbellement seront é g a u x au moment en milieu de travée.

-I t

densité de surcharge densité de charge per-manente

-

t

t t l p = densité totale

t t

l t t

Avec l e s notations ci-dessus, l e moment d'encorbellement a pour expression -

1'1 e t l e moment au milieu p - 2 L3 Or! en déduit : L I = -L = O,?F L 2 1 6

L21 p (TL22 - -1. 2

de charge

- 17 S i l a ligne d ' a p p u i comporte 3 appareils d ' a p p u i ou davantage, les iiionients d'encorbellement seront égaux aux moi;-cints siir appuis C ( n t i aux. densite de surcharge densite de charge per-manente

-

~~

+

u

1 v

1

1

f r

I t t

--t =

L, 0,45 L2

L2

++

p r densite totale de charge

--___

sur un appui central a pour expression - p L22 To-' L,

Cependà..t, ces règles ne sont pas inipératives e t i l e s t poss i b l e , sLns nuire au fonctionnement mécanique, de modifier 1 'iiiiplantation théorique des points d'appui ainsi déterminée. D'après u n calcul de plaques aux éléments f i n i s d'une p a r t , par l a méthode F1.R.B. d ' a u t r e p a r t , i l a p p a r a î t que :

- dans l e cas de 2 points d'appui, l a valeur de L i / L 2 peut v a r i e r de 0,2 à 0,5.

En e f f e t u n calcul de plaques aux éléments f i n i s montre que dans l e cas de 2 points d'appui, l e s moments en travée s e diffusent plus que l e s moments d'encorbellement e t intéressent donc une zone plus grande de l a d a l l e ; l e s moments u n i t a i r e s en travée s ' e n trouvent diminués e t r e s t e n t i n f é r i e u r s aux moments d'encorbellement jusqu'à une valeur de l a longueur L1 des consoles de l ' o r d r e de 0,15 L2 (ceci sous l ' a c tion d'une densité de charge uniforme dans les deux travées de p a r t e t d ' a u t r e de l a ligne d'appui e t pour un appareil d'appui carré d o n t l e côté e s t égal au dixième de l a largeur de 1 'ouvrage).

-

dans l e cas de 3 points d'appui e t plus, l a valeur de L l / L 2 peut v a r i e r de 0,4 à 0 , 6 ; à ces valeurs correspondent une variation r e l a t i v e des e f f o r t s u n i t a i r e s dans l e chevêtre de l ' o r d r e de 10 %.

2 points d'appui

c

- 18 -

r '

i

3 points d'appui ___

-

l

I

l

l

Lorsque l e nomb e de points d ' a p p u i e s t pair e t s i l e t a b l i e r e s t appuyé sur une s é r i e de voiles multiples recevant chacun deiix appar e i l s d'appui, i l e s t intéressant de grouper ces derniers en les rapprochant ; c e t t e disposition présente en e f f e t un double avantaqe : d'une p a r t sur l e plan économiaue, puisqu'elle permet de réduire ainsi l a longueur de chacun des v o i l e s , d ' a u t r e p a r t d u point de vue esthétique puisque 1 'augmentation de l ' i n t e r v a l l e entre voiles conduit à u n ensemble plus aéré. I1 e s t éaalement possible de modifier légèrement l'implant a t i o n des appareils d'appui les plus proches des bords l i b r e s de l a d a l l e L2/6 de l a distance d aux bords l i b r e s ; c f . (variation de 1 'ordre de schémas de l a page 1 9 ) . Ces choix sur l e positionnement des appareils d'appui entraînent naturel lerrent des calculs complémentai !-es pour les chevêtres incorporés a u t a b l i e r . Les schémas ci-après montrent, dans l e cas d'un t a b l i e r d r o i t de 10 m de largeur u t i l e reposant par 4 points d'appui sur 2 voiles d i s t i n c t s , les r é s u l t a t s obtenus en jouant sur leur espacement e t leur position. Par rapport à l a disposition théorique , des dispositions t e l l e s que @ e t @ peuvent ê t r e adoptée moyennant des corrections manuelles simples au projet du t a b l i e r ( c f . PSI.DA 68 pièce 2.1 5 5.2.3.1, PSI.DP 69 piece 2.1 5 4.1.3.3, P S I . D P 78 pièce 2 . 1 5 1 2 ) , l a disposition @ devant ê t r e considérée comme une l i m i t e en deçà de laquelle i l f a u d r a i t r e s t e r en cas de biais prononcé. La disposition pourra sans inconvénient ê t r e adoptée dans l a plupart des cas où l e nombre de points d'appui e s t pair e t au moins égal à 4. I1 y a lieu de remarquer à ce s b j e t q u ' à p a r t i r d'une certaine largeur de t a b l i e r , i l e s t toujours possible de remplir ces conditions concernant l e nombre de points d'appui.

0

0

1

RemPrque : I1 e s t signalé que l ' e f f e t d'un gradient thermique entre les deux faces d'une d a l l e assez l a r g e , en tendant à f a i r e bomber l a d a l l e dans l e sens t r a n s v e r s a l , conduit à augmenter l a descente de charge sur les appareils d ' a p p u i les plus près des bords l i b r e s e t à soulager l ' a p pareil d'appui immédiatement adjacent. L'ordre d e grandeur de l a redist r i b u t i o n de charge e n t r e les appareils d'appui l e s plus proches des bords e s t de ( e n tonnes) :

1

I où

A R = 10 x A e x hd2 pour les appareils d'appui s u r p i l e s

A R = 5 x A û x hd

* pour les appareils d'appui sur culée ou pi 1e- cul ée .

A e e s t l a différence de température e n t r e l e s deux faces e s t l ' é p a i s s e u r de l a d a l l e

hd

AR

représente l a variation de descente de charge pour l e s appar e i l s d ' a p p u i les plus proches des hcrds l i b r e s de la d a l l e .

- 19 -

I

I

I

Échelle l/.iOO

-

c)

20

-

oalles-a~ec-encorbellements_lateraux.

Dans l e cas de t a b l i e r s en d a l l e rectangulaire ou quasi-rectang u l a i r e , 1 'implantation des appareils d'appui d é c r i t e au paragraphe précédent e s t à f a i r e indifféremment par rapport à l a largeur u t i l e d u t a b l i e r ou p a r r a p p o r t à l a largeur de l ' i n t r a d o s . Lorsqu'il s ' a g i t d'une d a l l e avec encorbeliements latéraux, les mêmes principes d'implantation des appareils d'appui sont valables, à condition de remplacer l a largeur u t i l e du t a b l i e r par une-largeur conventionnelle d ' i n t r a d o s Ji , définie au schéma ci-dessous, qui d i f f è r e peu en pratique de l a largeur de l a d a l l e rectangulaire équivalente u t i l i s é e dans les calculs de t a b l i e r s d a l l e s . Les aires en grise sont egales

c!

- Ponts~dalleç-tres-bials.

Dans ce type de s t r u c t u r e , l a r é p a r t i t i o n des points d'appui doit ê t r e l a plus proche possible du modèle de calcul. Elle sera uniforme en général, ;le programme M.R.B. ne permettant que des appareils d ' appui régul i èrement espacés pour 1a pl upart des bi a i s cal cul ab1 es.

Pour les ponts d ' u n b i a i s prononcé, on ne pourra généralement pas f a i r e en s o r t e que les charges subies par les d i f f é r e n t s appareils d'appui soient égales. Il sera donc nécessaire de t e n i r compte de c e t t e inégalité des chaEges dans l e dimepsionnement, sous peine d'écrasement des appareils d'agpui l e s plus chargés. Pour l i m i t e r c e t t e i n é g a l i t é de r é p a r t i t i o o , l e s dispositions examinées précédement peuvent ê t r e à retoucher légèrement, en parti cul i e r pour les piles-culées des ponts-dalles j u s t i c i a b l e s de l a méthode M.R.B. En e f f e t , bien que l a réaction d'appui maximale s o j t généralement obtenue par l a charge A ( k! ) ou éventuellement par plusieurs f i l e s de camions, l a charge supportée par l ' a n g l e obtus de l a d a l l e peut ê t r e nettement supérieure à l a moyenne, ce qui conduira normalement à réduire l'encorbellement dans c e t angle. I1 f a u t signaler que l a charge d u deuxième appareil d'appui à p a r t i r de l ' a n g l e obtus calculée par l a méthode M.R.B. e s t souvent négative, ce qui correspond en r é a l i t é à u n soulèvement d u t a b l i e r au d r o i t de cet appareil d'appui. 2.2.2.

LIAISON AU SOL DE FONDATION. ...........................

La liaison peut ê t r e assurée de plusieurs manières, mais on distinguera deux types principaux applicables aux ouvrages courants : e r f i c i e l l e i ? ) - La disposition l a plus - ----------Par semellejs) - s -u p---courante comporte une seme?le continue you f i l a n t e ) reposant directement sur l e sol ; selon l e module de déformation de c e l u i - c i , l a semelle peut subir des rotations sous l ' e f f e t de charges excentrées. Sur sol d u r , on peut remplacer la semelle unique p a r des semelles isolées, Le niveau d'appui, qui e s t l a base de l a semelle, e s t généralement peu profond e t de l ' o r d r e de 2 à 3 m sous celui de l a voie. Une disposition p a r t i c u l i è r e , u t i l i s é e lorsque l e niveau de l a couche d'appui s e trouve assez proche du t e r r a i n naturel, mais à quelque profondeur SOUS l a nappe, consiste à asseoir l a semelle s u r un massif de béton,, ce qui permet l'exécution à s e c de c e l l e - c i . 7----

- 21

-

- Par --_-pieux _ - - _ou _ _puits __--_ - La fondation e s t constituée par u n ensemble de pieux (diamètre ,< 0,80 m ) f l u de puits (diamètre > 0,80 m ) pouvant comporter une ou plusieurs f i l e s , chacun des pieux ou puits r é s i s t a n t en pointe e t (ou) par frottement l a t é r a l ; dans bien des cas, i l s seront verticaux e t ce n ' e s t que lorsque d'importants e f f o r t s horiz o n t a u x seront à reprendre que l ' o n prévoira des pieux inclinés (cas des culées p a r exemple), ces derniers présentant des sujétions certaines l o r s de l'exécution. L'appui e s t généralement r e l i é à l'ensemble des pieux ou des puits par une semelle ou u n inassif de béton rigide dans lequel i l s sont pratiquement encastrés ; l e problGme qui se pose alors e s t celui du niveau de l a semelle, qui sera généralement prévu l e plus h a u t possible ( c f . FOND 72, fascicule 4 , p. 2 7 ) . I1 e s t possible aussi de arouDer les pieux p a r 2 , 2 ou 4 r e l i é s 2ntre eux p a r une segelle isolée. Dans c e r t a i n s cas, l'ensemble pieux-semelle constitue à l u i seul l ' a p p u i , à l'exclusion de toute superstructure : exemple des p i l e s culées lorsque l a voie i n f é r i e u r e e s t en déblai e t même parfois lorsqu'un remblai e s t exécuté à l'avance. Dans d ' a u t r e s cas, l'appui ne comporte même pas de semelle (piles-colonnes). 2 . 2 . 3 . CONTINUITE . . . . . . . . . . . .OU. . .DISCONTINUITE . . . . . . . . . . . . . . .DES . . . .ELEMENTS . . . . . . . . .VERTICAUX. .......

Les conditions mécaniques sont d i f f é r e n t e s selon que l ' o n a a f f a i r e à u n voile continu ou à des éléments de f a i b l e longueurtels que colonnes ou poteaux. Dans l e premier cas, i l n'y auka généralement pas de problème, tandis que l e deuxième appelle l e s remarques suivantes :

a - Si l a p a r t i e supérieure ne comporte pas de l i a i s o n en t ê t e par un chevêtre, l e s éléments colonnes ou poteaux sont obligatoirement disposés au d r o i t des appareils d'appui, ce qui implique u n nombre élevb d ' . ~ l ~ ' m t . r ~stis les appareils d'appui sont eux-mêmes nombreux e t r a p prcr-nés.

b - Si l a p a r t i e supérieure comporte u n chevêtre, i l y a l i e u de distinguer s i celui-ci e s t porteur ou non :

- i ' i l e s t porteur, on peut réduire l e nombre de colonnes ou de poteaux, mais l e chevêtre devra ê t r e dimensionné de façon à assurer l e t r a n s f e r t des descentes de charge t e l l e s que 1 , 2 , 4 e t S. 11 e s t a l o r s possible d ' u t i l i s e r l e chevêtre pour y appuyer l e c i n t r e l o r s de l a construction d u t a b l i e r .

-

22

-

- s ' i l n ' e s t pas porteur, mais constitue un simple entretoisement, on se trouve ramené au cas où i l n'y a pas de chevêtre ; l e chevêt r e doit cependant ê t r e dimensionné pour r é s i s t e r a u x e f f o r t s éventuellemePt transi;:is p a r les vérins u t i l i s é s pour soulever l e t a b l i e r lors des changements d'appareils d'appui. 2.2.4.

RIGIo'TE_o-~s_LE-sEN~-~~~~s~~~~~~.

Cette condition d o i t permettre à l'appui e t au t a b l i e r de rés i s t q sans dommage e t sans déformations notables à des tassements d i f f é r e n t i e l s provenant s o i t d' u n excentrement important des charges rout i è r e s , s o i t plus couramment d'un manque d'homogénéité du sol q u i s e t r a d u i r a i t par une différence de portance ou d ' é l a s t i c i t é entre deux zortes voisines de l a fondation. Cette condition, en principe sans objet dans l e cas de fondations profondes(sauf éventuellement en cas de pieux f l o t t a n t s ) , e s t à prendre en considération l o r s q u ' i l s ' a g i t de fondations s u p e r f i c i e l l e s , excepté l e cas assez r a r e d'une f o n d a t i o n d i r e c t e sur rocher ; i l y a l i e u de distinguer cependant l e s appuis constitués p a r des voiles e t ceux coinporLc*t des colonnes ou des poteaux.

2.2.4.1.

-

CTS

dc; i p p i i i s 2 b a s e-de v c i l~ec. ~

C ' e s t l e c a s l e nlus fréquent des p i i e s . 1

2

1 voile

2 voiles simples

3 2 voiles

+ chevêtre

I

I

I zone à

raidir

\i 'semelles

isolées

S i l ' a p p u i comporte u n seul voile ( f i g . l ) , ce dernier f a i t évidement o f f i c e ' de raidisseur.

Si l'appui comporte deux ou p lusieurs voiles ( f i g . 2 ) , ces derniers. peuvent reposer s o i t sur une seme l e unique, soit sur des semelles isolées. Seule l a première disposition permet d ' a s s u r e r l a r i g i d i t é transversale de 1 'appui en 1 'absence de chevêtre à l a p a r t i e supérieure, mais i l y a u r a l i e u généralement de ren orcer la semelle dans l a zone comprise entre l e s voiles.

3

Si u n chevêtre e s t prévu à 'la p a r t i e supérieure ( f i g . 3 ) , en vue d ' a s s u r e r notamment u n t r a n s f e r t de charaes en wovenance du t a b l i e r , on peut envisager une fondation p a r sémelles' i s o l é e s , sous réserve de dimensionner l e chevêtre de façon à r é a l i s e r une liaison e f f i cace e n t r e les voiles.

- 23 -

2.2.4.2. Cas des appuis 0. hace de c o l o n n ~su ~ de Poteaux. C'est l e cas fréquent des piles-culées.

Des zones de moindre portance peuvent se manifester, s o i t vers les extrémités, s o i t dans l a zone centrale de l'appui ; aussi y - a - t - i l lieu de r a i d i r l'appui dans sa t o t a l i t é . Lorsque l'appui comporte, comme c ' e s t s,ouvent l e cas, deux éliiirients horizontaux - à savoir une semelle e t u n chevêtre -, l a question se pose de décider leauel assurera ce r ô l e de raidisseur ( i l e s t 'généralement inopportun en e f f e t de f a i r e p a r t i c i per l e s deux) : on peut é r i g e r en principe que ce d o i t ê t r e l'élément ~ ~ grande _ _ hauteur. Trois cas peuvent se prérésentant l a section de plus Senter, concernant i e s piles-cuiées .

hldrnent raidissaur

La semelle devra normalement à e l l e seule assurer ce r ô l e de r a i d i s s e u r , qui sera r é a l i s é l e plus souvent par une nervure à sa p a r t i e supéri eure.

-

se tradui t par 1a-condi t i on

h,

24

-

3 1.25 h t

En ce cas, chevêtre e t semelle subiraient a p r i o r i des e f f o r t s d u même ordre e t l ' o n peut-dcnc envisager de c h o i s i r l'un ou l ' a u t r e pour assurer ce rôle de r a i d i s s e u r .

c - --L'appui ------__--e s t d u t i p e-- pile-culée -----_----apparente, -r----I c'est-à-dire c que l a p a r t i e supérieure émerge du t a l u s : les dispositions correspondantes sont indiquées aux schémas ci-dessous.

En ce cas, l a p a r t i e supérieure, constituée par l e chevêtre associé au voile de l a face a v a n t , e s t normalement à c h o i s i r pour assur e r l a rig.idité de l'ensemble e t i l convient que son f e r r a i l l a g e s o i t prévu en conséquence. 2 . 2 . 4 . 3 . Dimensionnement de I'éléKent raidisseur.

1 - .L'ensemble . . . . . . . . . . .de . . . l.a. . semelle . . . . . . . . .e.t. .de . . .l.a. .nervure . . . . . . . . .constitue . . . . . . . . . .l.l.é l é -

ment-ra!.disseur-

Cet ensémble peut ê t r e assimilé à une poutre de hauteur h indéformable, d'une p a r t sur l a l o n y e u r e 4 séparant deux voiles ou colonnes

-

25

-

e t , d ' a u t r e p a r t , s u r toute sa lonqueur vis-à-vis d'une i r r é q u l a r i t é du sol de fondation. I1 en r é s u l t e deux conditions de r i y i d i t é qui peuvent s'exprimer p a r des règles simples.

a - La première conduit dans l e s cas courants à

I-1

h = h c + hn =

0,4 e,

. hs

Lorsque l e poids de t e r r e s surmontant l a sepelle i n t e r v i e n t de façon prépondérante dans l a charge t o t a l e appliquée à l a sernelle l a hauteur h peut ê t r e réduite à

b - La deuxième condition de r i g i d i t é de l a semelle e s t à considérer lorsque l e s o l de fondation e s t i r r é g u l i e r . La semelle de fondation e s t alors soumise à des e f f o r t s importznts dms l e s s e c t i m s perpendi cul ai res aux 1 iqnes d' appui.

Les e f f o r t s de flexion supplément.aires dans l a semelle sont fonction de l ' i r r é q u l a r i t é d u t e r r a i n , caractérisée p a r l e c o e f f i c i e n t C I R , donnée du programme PP e t de l a géométrie des ouvrages. En première approximation les formules siri vantes permettent de déterminer 1 a hauteiir minimale h de l'élément raidisseur :

avec Lu : largeur u t i l e du t a b l i e r L : l a plus grande portée b i a i s e adjacente à l a licye d ' appui considérée.

avec Ls e t Bs : dimensions en p l a n de l a semelle Pt : hauteur de t e r r e s ~ , ~ , i ~ r i i dl aq ts e w l 1 e . Exerrple - S o i t u n ouvraqe de 18 iii de 1arFeiir e t ?e 25 111 de pot tee f o n d é U r i s o l t r è s hétérogène caractérisé par u n coefficient d ' i rréqulari té du t e r r a i n CIR é g a l à 1 , 5 ; c e t t e règle conduit à une hzuteur minimale sexelle t nervure de 1,50 m.

çur

Les hauteurs définies précédemment pour l'ensenble seinelle -+ nervure s'appliquent à la hauteur h c d u chevêtre s i l ' o n a choisi l e chevêtre comme élément raidi s e u r .

-

3

26 -

- Justlflcatlons-bu-bl~~ns~~nn~~~~~-

Les e f f o r t s de flexion supplémentaires dans l a semelle sont fonction du défaut de portance considéré dans l e s calculs. Le proqramme PP considère en e f f e t pour les appuis de plus de ? co1,onWsou f û t s u n défaut de portance ayant les caractéristiques suivantes ( c f . pièce 2 . 1 p . 51) :

- i l a f f e c t e toute l a largeur de l a senelle - sa longueur l d e s t fixée par l e programme à 2 m y valeur choi-

s i e comme é t a n t à l ' é c h e l l e d'un appui de p o n t courant.

- l a pression y e s t constante e t égale

à (2

- CIR) pjm

Dans ces c o n d i t i o n s , l ' e f f o r t de flexion maximal dans l a semelle e s t en première approximation égal à

M

= (CIR

R . 1 - 1) T~ ( 3 )

R é t a n t l a réaction d'appui maximale au niveau de l a fondation.

Pour reprendre ce Foment de flexion par une section rectangul a i r e de béton armé de laroeur b e t de hauteur u t i l e h' armée au f e r r a i l lage optimal, avec des contraintes admissibles des matériaux de 1000 t/m2 pour l e béton e t 26 667 t/m2 pour l ' a c i e r , i l f a u t que M/bh'* = 158,4 t / m 2

(4)

Les formules (1) e t (2) d o n n a n t l ' é p a i s s e u r h de l'élément r a i disseur se déduisent des formules ( 3 ) e t ( 4 ) en y introduisant des valeurs usuelles pour des ponts courants : - épaisseur de la nervure : 0,60 à 0,80 m

- hauteur u t i l e =

0,9 x hauteur t o t a l e

( h ' = 0,9 h)

- l a réaction d'appui s u r p i l e e s t voisine d u produit de l a surface u t i l e de l a travée l a plus lonpue p a r une densité de charge de 3 t/m2.

- l a réaction d'appui a u niveau de l a fondation pour les pilesculées e s t essentiellement due a u poids des t e r r e s surmontant l a semelle.

- 27

2.'2.5.

-

APTITUDE A RESISTER A UN CHOC EVENTUEL DE VEHICULE LOURD. ........................................................

Cette condition e s t à rechercher uniquement pour l e s appuis intermédiaires. I1 y a l i e u de distinguer deux cas, selon que l a p i l e e s t constituée par des voiles ou des colonnes : l e s schémas ci-dessous montrent ces deux cas. 1"

z'"'*

cas

cas

P . .i.l .e.s. . . .baie . . . . . de . . . voiles. . . . . . L'expérience a montré que l e s p i l e s constituées par des voiles r é s i s t e n t bien à un choc frontal de camion (véhicule A ) ; dans l e cas où l e choc s e produit sous un certain angle (véhicule B) i l y a vraisemblablement redressement du véhicule l e long de l a paroi const i t u é e p a r l e v o i l e , dont l e s dommages r e s t e n t l i m i t é s .

PjJWi-~!bg~~-~g @mng?. Un choc f r o n t a l peut être t r è s dommageable, voire catastrophique pour l'ouvrage, surtout s i l e s colonnes sont de p e t i t diamètre ; un choc l a t é r a l peut être presque aussi grave, car l e véhicule B, au l i e u de g l i s s e r l e long de l a p i l e comme précédemment, a tendance à venir s ' e n c a s t r e r e n t r e deux colonnes. EN CONSEQUENCE, ON EVITERA LES PALEES A COLONNES DE PETIT DIAMETRE POUR LES APPUIS VOISINS DE TOUTE V O I R I E PARCOURUE PAR U N TRAFIC INPORTANT ET RAPIDE (disons à t i t r e de simple ordre de qrandeur 5000 v ./ -i en dehors des agglomérations).

-

On trouvera, ci-après, les 'photographies des dommages causés par u n accident survenu en Septembre 1973 à une p i l e d ' u n pont franchissant une RN à 3 voies.

-

28

-

C e t t e p i l e é t a i t c o n s t i t u é e de colonnes de 60 cm de d i a m è t r e , armées en s e c t i o n c o u r a n t e de 12 f e r s TOR de 25 mm de d i a m è t r e . La p i l e é t a i t donc armée à 2 %,ce q u i c o r r e s p o n d aux recommandations du p r é c é d a n t d o s s i e r PP dans sa m i s e à j o u r de J u i n 1966. L e p o i d s du camion c i t e r n e é t a i t de 35 t o n n e s e t sa v i t e s s e probablement s u p é r i e u r e à SO km/h. L'angle de choc é t a i t de 27" ( s u i t e d'un accrochage : l e v é h i c u l e a t r a v e r s é l a r o u t e e t s ' e s t b l o q u e c o n t r e une c o l o n n e s i t u é e à sa gauche). Une c o l o n n e a é t é cassée en h a u t e t en bas e t l e c h e v ê t r e fendu. On p e u t p e n s e r que s i l e p o n t a v a i t é t é moins l a r g e e t ses colonnes moins . r o b u s t e s , il a u r a i t eu de grandes chances de s ' e f f o n d r e r à l a s u i t e de c e t a c c i d e n t . I1 en a u r a i t p e u t - ê t r e é t é d e même s i une c o l o n n e extrême de l a p i l e , e t non une i n t e r m é d i a i r e , a v a i t é t é a t t a q u é e .

Fissuration d~uchevetre On peul voir la protection des wlonnes de l'autre cote: glissières à 1,lO rn devant les colonnes, fixbes par I.P.N. de 120.

Schéma m o n t r a n t l e f o n c t i o n n e m e n t mécanique de l a p i l e détériorée.

- 29 Des accidents de ce type nous o n t conduit à r é f l é c h i r à nouveau s u r les conséquences que peut avoir u n choc accidentel d'un véhicule sur une p i l e de p o n t . Aussi, dès Avril 1974 l a mise à jour d u CPS-type r e l a t i f a u x ponts courants en b é t o n armé e t en b é t o n précontraint a précisé dans son a r t i c l e 3.05.242 q u ' i l convenait pour certains ouvrages de prendre en compte une action accidentelle de calcul correspon+ant a u x chocs de poids lourds pour l e s appuis voi.-ins d'une v o i r i e à circulation important e e t rapide. Après examen de cas r é e l s de chocs sur les appuis des ouvrages (accidents e t expérinentation), de l a rérilerre!!tation étrangère e t de l ' é t u d e de l a probabilité d'occurrence des chocs sur les p i l e s rie p o n t , on s ' e s t efforcé d'élaborer une doctrine d'ensemble à ce s u j e t . C ' e s t ce qui f a i t l ' o b j e t de l a pièce 1 . 3 . 3 d u présent dossier, qui distingue les d i f f é r e n t s cas à considérer e t précise les dispositiuns à prévoir dans ces d i f f é r e n t s cas (calcul sous t e l ou t e l e f f o r t nominal, ou disposition constructive minimale). On s ' y reportera p o u r p l u s de d é t a i l s t o u t en n o t a n t qu'en l'absence de règles o f f i c i e l l e s à ce s u j e t , c e t t e pièce n ' e s t qu'une recommandation d u S . E . T . R . A . , constituant u n esçai d'homogénéisati,n des règles de l ' a r t précédemment admises. _c
uivenu eii ULtvbre 1071 hur u t i t 1110- d ' d l J [ i d i a constituée de colonnes de 0,50 m de diariiètre. C'est pourquoi o n peut affirmer que l s : i l u t i o n l a plus normale en !.'état a c t u e l de l a technique r e s t e l'empj-oi de p i l e s formées d'un ou plusieurs v o i l e s , é t a n t bien entendu que ceux-ci devront ê t r e convenablement armés. L'écart de coût entre une palée en colonnes e t une p i l e en voile (continu ou discontinu) e s t d u r e s t e t r è s f a i b l e . On peut ajouter que diverses dispositions de d é t a i l sont de nature à mettre une p i l e mieux à même de r é s i s t e r en cas de choc ( d i mensions des voiles u n i t a i r e s , présence e t forme d'un soubassement, adjonction d'une l i s s e , l i a i s o n en t ê t e , e t c . . . ) .

-

30

-

Un aménagement de l a p a r t i e inférieure sous l a forme d'une murette continue d'environ 1 m à 1,20 m de hauteur vue e t enrobant l e s colonnes ou l e s poteaux é v i t e r a l e risque d'encastrement d'un véhicule entre deux de ceux-ci, t o u t en l e s protégeant p a r s o l i d a r i s a t i o n de 1 'ensemble. Cet améragement, peu s a t i s f a i s a n t au stade de l a conception O U de l a construction, e s t à reserver, f a u t e de mieux, pour l e s s i t u a tions existantes. tc-- +cl,:-< C C P tncls I\prsl P C ' ; ~ ? r i - i i ~ r s ~ Ii "i O~P + W ~ L un t e l d i s p o s i t i f applique à des colonnes e t à des poteaux. z

E n résumé, on peut déduire de ce qui précède que s i au stade de l a conception l e cas d'une p i l e constituée de voiles ne pose guère de problèmes, en revanche celui d'une p i l e comportant des colonnes mérite une attention p a r t i c u l i è r e e t appel l e les remarques suivantes :

- s i l a valeur des e f f o r t s internes donnés par l e programme de calcul automatique PP 73 montre que les dimensions habituelles (0,60 m de diamètre p o u r les colonnes cylindriques) sont suffisantes e t souvent surabondantes en service normal, i l n'en va plus forcément de même en cas de choc d i r e c t , e t l a dimension de 0,60 m e s t souvent à considérer comme insuffisante ; - corrélativement, une augmentation de diamètre peut poser des problèmes d'implantation sur terre-plein c e n t r a l . '

2 . 2 . 6 . POSSIBILITE . . . . . . . . . . . . .DE . . . CHANGER . . . . . . . . .FACILEMENT . . . . . . . . . . . LES . . . . .APPAREILS . . . . . . . . . .D. '.A. P. P U I .

Les appareils d'appui en élastomère f r e t t é , e t plus p a r t i c u l i è rement ceux comportant u n p l a n de glissement ( t é f l o n ) , ne seront pas é t e r n e l s ; i l s doivent donc d'abord ê t r e s u r v e i l l é s . I1 f a u t pour cela que l ' a c c è s s o i t a i s é au personnel d ' e n t r e t i e n e t que l e s appareils soient f a c i l e s à observer (mesures des d i s t o r s i o n s , de l'écrasement des appareils d'appui , de leur déplacement éventuel, . . . ) .

- 31 -

I1 f a u t et-suite que l e remplacement d e i appareils d ' a p p u i s o i t possible ; pour cela l'appui ( e t naturellement aussi l e t a b l i e r ) d o i t pouvoir s ' y prêter. Comme i 1 e s t nécessaire de soulever l e t a b 1 i e r à l ' a i d e de vérins convenablement placés, i l e s t d ' a b o r d souhaitable que l e s dimensions en plan de l'appui en t ê t e permettent de placer les vérins (condition qui peut ê t r e déterminante pour les dimensions en t ê t e d'appuis du type colonnes ou poteaux), e t que l ' o n dispose d'une hauteur l i b r e suff i s a n t e e n t r e l e t a b l i e r e t l ' a p p u i . I1 convient ensuite que l'appui puisse supporter l e s réactions correspondantes des vérins de soulèvement du t a b l i e r ; en p a r t i c u l i e r , dans l e cas de colonnes surmontées d ' u n chevêtre, ce dernier devra ê t r e dimensionné e t f e r r a i l l é en conséquence ( c f . 1.3.2 $ 2.2.2.6).

La pièce 1.4.1 d é f i n i t une disposition type perniettant u n accès aise aux appareils d ' a p p u i e t leur remplacetrent éventue? -.ans de bpnnes conditions. 2 . 3 . COPIDITIJNS ECOI401.1IQCES. -

Une f o i s s a t i s f a i t e s l e s conditions fonctionnelles e t necaniques, i l y a lieu de rechercher parmi toutes les solutions possibles e t e l l e s sont parfois nombreuses - c e l l e s qui s'avèreront l e s plus intéressantes du point de vue économique. I1 ne s ' a g i t pas, en règle générale, de chercher u n optimum absolu, mais de sélectionner l e s qùelques dispositions générales ( d i s t r i b u t i o n des volumes) qui ne présentent pas entre e l l e s de différences de coût s i g n i f i c a t i v e s : à t i t r e d'ordre de grandeur,pas plus de 2 % du coût t o t a l des ouvrages. Pour cela on s ' a i d e r a des pièces 1.2 e t 1.3.1.

S i l ' o n a a f f a i r e à u n l o t d'ouvrages, on admettra pour cert a i n s des différences jusqu'à deux f o i s plus grandes, de manière à sélectionner des solutions types communes à u n certain nombre d'ouvrages, ':'-r? 3 t 3 L l t 12 l o t .

En t o u t é t a t de cause, les solutions dojvent r e s t e r simples,' sans complications i n u t i l e s , e t on é v i t e r a l e surdimensionnement, dans l a mesure où les incertitudes conce.rnant c e r t a i n s points t e l s que l e s fondations auront é t é levées; d a n s toute l a mesure du possible, on cherchera à standardiser les formes e t les dimensions.

2.4. CONDITIONS ESTHETIQUES. A l a différence des précédentes conditions fonctionnel l e s , mécaniques, économiques q u i jouent l e plus souvent u n rôle déterminant dans l a conception e t l e choix des appuis, l a prise en considération du facteur esthétique e s t souhaitable dans tous l e s cas, mais â des degrés divers, selon l e type d'ouvrage e t leur environnement.

- 32

-

S ' i l s ' a g i t d'ouvraqes courants, sans Droportions anoriiialcs, dp q n l t ; + i . t w - ,A'., serve que les appareils d ' a p p u i , s ' i l s sont en élastomère f r e t t é , puissent y trouver place.

-

10

-

Fn e f f e t dans les cas courants, une distance de 1 'ordre de 10 cm e s t nécessaire entre l e bord de l'appareil d ' a n p i l i e t l ' a r ê t e de béton l a plus proche. La valeur de cette distFnce wiriimiile "al' est., eri e f f e t , l a somme d u debord "d" d u brssacie ( c f . page 19) p a r r a p p o r t à l'appareil d'appui, d o n t la valeur minimale e s t fix6e à 5 cm, et, de l a distance "b" d u bossage au b o r d de l'appui, d o n t l a valeur recowmandee e s t également de 5 cm ( c f . piece 1 . 4 . 1 ) .

Voir detail c i . dessous

7 Coupe A A Appareil d'appui

a

Plan -

1

BoktTrflLg b

>,

d>,

5cm

Scm

r

I

Bord de l'appui a: 10 cm usuellement

b >, 40 cm usuellement

a : 5 cm

b> 30 cm exceptionnel-lement

minimum absolu

Longueur. --- Mesurée parallèlement à l a ligne d ' a p p u i , e l l e b - --e s t l e r é s u l t a t de données géométriques e t mécaniques, mais e s t aussi susceptible d'un certain choix. On a vu en e f f e t ( c f . pièce 1.1.1, page 16) que,lorsque l a liaison avec l e t a b l i e r e s t obtenue par l'intermédiair e ' d e points d'appui isolés, leur nombre e t leur espacement é t a i e n t plus ou moins déterminés p a r les caractéristiques géométriques e t mécaniques de l a structure portée. S i l'appui comporte un seul voile, sa longueur t o t a l e en h a u t sera donc égale à l a distance entre appareils d'appui extrêmes, augmentée de l a quantité nécessaire à l a mise en place de ces derniers ; s i l'appui comporte plusieurs voiles, chacun d'eux aura une longueur déterminée de manière analogue, e t q u i dépendra du nombre de points d'appui retenu pour chaque voile. Hauteur. C'est une donnée, sur laquelle on ne peut interc - ------venir ; néanmoins, e l l e a une incidence non négligeable sur l e ckoix'des autres dimensions, en particulier 1 'épaisseur, ainsi que sur les proportions, surtout s i e l l e e s t importante.

- II

2.1.2.3.

-

Formes.

Les formes sont obtenues à p a r t i r de l'enveloppe unitaire déf i n i e à l a page 6 ; les sections horizontales sont rectangulaires, polygonales ou courbes.

On peut classer ces formes en groupes e t en types à l ' i n t é r eur de chaque groupe :

senç longitudinal par r a p p o r t à l'ouvrage, on peut distinguer t r o i s groupes, selon l'inclinaison des f a ces latérales ou l a variation de section horizontale.

- suivant l e

1- parements 2-

fruit négatif: épaisseur croissante de la base au sommet

3-fruit

-

groupe

1

groupe

2

groupe

verticaux : épaisseur constante

positif: epaisseur décroissante de la base au sommet

3

Ce classement présente l'avantage de f a i r e intervenir l e p r o f i l de l'appui comme élément de l a silhouette générale de l'ouvrage ( c f . GUEST 69, p . 45). ,

- suivant l e senç transversal (parallèlement

à l a ligne d ' a p pui), on peut distinguer t r o i s types de base, caractérisés par des sections horizontales rectangulaires.

-

12 -

On d i s p o j c donc a u ' t o t a l de 9 combinaisons d i f f é r e n t e s , r e p r é sentées aux schémas c i -après. v -

Groupe

Pour i l l u s t r e r ce s u i v i e n t d ' ê t r e d i t , on t r o u v e r a ci-dessous quelques formes d é r i v a n t des 'groupes 1 e t 3.

i

I I

Groupe 1 Type A

.

trapèzes

- 13 -

Ces schémas montrent comment, à l ' i n t é r i e u r d'une même enveloppe, i l e s t possible de varier l a forme en a j o u t a n t , p a r exemple, des faces supplémentaires (figures 2 , 3, 6 ) ou des avant-becs (figure 5 ) ; bien entendu, i l ne s ' a g i t que de quelques exemples, car l e nombre de variations possibles e s t grand. On voit également que,dans un appui donné, une variation de forme e s t possible pour l e s sections horizontales : c ' e s t ainsi que, dans l e cas d ' u n appui tel que 2 , l a section horizont a l e de base varie progressivement d'un rectangle à deux trapèzes accolés par leur base en passant par des sections polygonales à 8 côtés. I1 e s t bien précisé, toutefois, que les coûts de ces diverses dispositions ne sont a ' p r i o r i pas équivalents.

Adaptation au profil transversal du t a b l i e r

2.1.2.4.

Le plus souvent,l'intrados au d r o i t de l a ligne d'appui n ' e s t pas horizontal, mais présente une certaine pente qui peut ê t r e l e f a i t s o i t d'un dévers du t a b l i e r , s o i t d'un biais de l'ouvrage associé à u n profil en long non horizontal. La question se pose alors de savoir comment profiler la face supérieure des voiles. Lorsque l ' i n t r a d o s l e long de l a ligne d'appui e s t horizontal, i l n'y a pas de problème. Dans l e cas contraire, deux solutions sont possibles :

-

l a face supérieure des voiles e s t parallèle à l'intrados (disposftion 1 );

-

l a face supérieure des voiles e s t horizontale (disposition 2 ) .

Les schémas ci-après i l l u s t r e n t ces deux dispositions dans l e cas d'un t a b l i e r en dalle -de largeur moyenne appuyé sur deux voiles par l'intermédiaire de quatre appareils d'appui. 1-

,

i

Faces supérieures des voiles parallèles a l'intrados

2-

Faces supérieures des voiles horizontales disposition

normale

1

A. dhivellation importante entre les appareils d'appui extr6mes >15 cm

-

Nota :

I

les voiles sont arasés à des cotes diff6rentes

.

Les latives au l'appui e t détaillées

dispositions reraccordement entre l e t a b l i e r sont pièce 1 . 2 . 1 , page L5. -__

--

B.déniveIIation

fable entre les appareils d'appui extrêmes

.-les volles sont arasés à

,< 15 cm

la même cote

. .

,-

,/'

. ..

, -I

w -

- 14

-

Avec la première solution, la hauteur des voiles e s t variable en t o u t point, ce qui entraîne des sujétions de coffrage e t de f e r r a i l lage (ces dernières étant peut-être les plus importantes) ; p a r a i l l e u r s , cette disposition e s t a priori défavorable s i T'on doit soulever l e t a b l i e r , à moins que l ' o n n ' a i t prévu spécialement à cet e f f e t des emplacementspour vérins. Enfin e l l e e s t mal adaptée à certaines formes faisant appel à des coffrages complexes (appuis à faces iwltiples p a r exemple). Avec l a deuxième solution, ces inconvénients sont supprimés mais i l e s t nécessaire de prévoir des bossages de hautewconvenable pour compenser l a dénivellation entre l ' i n t r a d o s e t l a face supérieure des voiles (1) ; toutefois l a hauteur de ces bossages devra rester modérée e t ne devra pas dépasser 15 à 20 cm. Xompte tenu de c e t t e condition, i l sera possible ou n o n , en cas de voiles multiples, de les araser tous ilu même niveau : cela dépendra à l a f o i s de l a pente transversale e t de l a largeur de l ' i n t r a d o s entre appareils d'appui extrêmes. Un autre avantage de cette disposition réside dans l'espace l i b r e relativement grand l a i s s é entre l a face supérieure de l'appui e t l ' i n t r a d o s , permettant u n accès aisé a u x appareils d'appui e t leur remplacement éventuel sans d i f f i c u l t é .

Pour conclure, on retiendra que l a deuxième solution e s t pré--e t doit ê t r e considérée comme courante, que les férable à l a première voiles soient ou non de même hauteur. Une variante permettant dans tous les cas d'araser l a face supérieure suivant une même horizontale consisterait à prévoir sous l ' i n trados au droit de l'appui une nervure de rattrapage de hauteur variable, mais c e t t e disposition entraine certaines sujétions d'exécutiop lors de l a constructien d u t a b l i e r . 2.1.2.5. Raccordement avec l a fondation. I1 s ' a g i t de l a partie enterrée de l'appui, au-dessus de l a fondation. Plusieurs cas sont à envisager, selon la configuration de 1 ' appui.

1 ' a p p u i . e s t constitué d ' u n voile simple unique de forme e g a - ------------------------rallélépipejclgug : l e voile peut ê t r e simplement prolongé jusqu'à l a semelle de fondation e t une reprise de bétonnage prévue légèrement en-dessous de l a partie vue ( f i g . 1) - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - _ _ I _ _ _ _ _ _ _ _

I e- sirne! e- L! ni9 Ye- corneortant- Y! 6.................................... Ü i t sur au moins deux de ses faces : i l n ' e s t pas souhaitable de prolonger les f r u i t s jusqu'à l a fondation, particulièrement en cas de f r u i t négatif. L'appui reposera alors sur u n soubassement de forme parallélépipédique en légère s a i l l i e sur son pourtour ( 5 à 10 cm), ce qui permet d'y appuyer des coffrages ; celui-ci sera arasé à 0,30 m sous l e tzrrain final (terre-plein central ou accotement) e t une reprise de béton nage prévue à cette même cote ( f i g . 2 ) .

b - 1 ' appui - est-con2 ti tue- bl L! n- !oi

(1) De toute manière, des bossages de hauteur réduite sont à prévoir systématiquement au droit de tous les appareils d'appui du type en élastomère f r e t t é ( c f . Dispositions à prévoir pour les appareils d'appui, page 19 e t pièce 1 . 4 ) .

r

- 15 -

c - _ l'appui e s t constitué d ' u n voile unique dont l e s faces laté- _ ............................ -- ...................... -rales - _ _ _comportent -_ _ - _ _ _des - _ _plans ____ multieïes - - - - _--_ . !1 n'es? pas souhajtable de pra!onger c e t t e géoriétr'e dans l e c o l e t ~ ' T Iprévcira comme ci-deisus u n soubnssement de fcrm? prallélépipédique ( f i g . 3 ) . d

- --l'appui e s t constitué de plusieurs voiles reposant sur une .................... --_-_---_----_-------------------------semelle u n i g u e : en ce cas, e t comme on l e vera plus loin ( c f . page 2 1 ) 1 a semelle comporte généralement une nervure, qui f a i t alors o f f i c e de soubassement

rlpt :

(fig. 4).

A l a différence de la nervure, qui joue u n rôle mécanique vis-à-

vis de l a semelle, l e soubassement n ' e s t q u ' u n élément de construction, sans rôle a c t i f . Les schémas ci-après i l l u s t r e n t ces différents cas.

\

AL-

voir detail

soubassement ~

semelle

DETAIL

reprise -

\-ieFirpr rnmme moyenne.énale à 5 in, valeur qui servira d e référence pour les covpRraisons;

-

45

-

-

l ' é p a i s s e u r des v o i l e s , q u i s e r a au moins é g a l e à 0,50 m ;

-

l a longueur de l a f a c e s u p é r i e u r e des v o i l e s , q u i dépend de l a c o n f i g u r a t i o n g é n é r a l e de l ' a p p u i ;

-

l e diamètre des colonnes, q u i s e r a d ' a u moins 0,60 m.

S i 1 'appui e s t c o n s t i t u é de v o i l e s , p l u s i e u r s d i s p o s i t i o n s s o n t envisageables s e l o n l e u r nombre, l e u r l o n g u e u r e t l e u r s i n t e r v a l l e s ; l e u r nombre dépendra du p r o f i l t r a n s v e r s a l , ou p l u s précisément de l a l a r g e u r b i a i s e de l ' i n t r a d o s s ' i l s ' a g i t d ' u n p o n t - d a l l e ; l a longueur de l a f a c e s u p é r i e u r e a i n s i que l e s i n t e r v a l l e s e n t r e v o i l e s s e r o n t f o n c t i o n de l ' i m p l a n t a t i o n des p o i n t s d ' a p p u i . I 1 e s t p o s s i b l e a i n s i de déterminer, pour un c e r t a i n nombre d ' ouvrages d ' un même 1o t ,une ou p l u s i e u r s longueurs s t a n d a r d de v o i l e s ; b i e n entendu, ces d i s p o s i t i o n s r é s u l t a n t de longueurs s t a n d a r d i s é e s d o i v e n t répondre aux c r i t è r e s mécaniques, économiques e t e s t h é t i q u e s précédemment d é f i n i s . Les p r i n c i paux paramètres en s o n t d é f i n i s aux schémas ci-dessous.

.

El : épaisseur à la base F

Lo : longueur au sommet L1 : longueur à la base F

L1

*

L1

: fruit

~

Les r é s u l t a t s de c e t t e s t a n d a r d i s a t i o n s o n t donnés dans l a p i è c e 1.2.2.

2.4.2.

STANDARDISATION MECANIgUE. ...................... --

Tous l e s appuis ne s o n t pas c a l c u l a b l e s p a r l e programme de c a l c u l automatique PP, q u i ne p e u t a s s i m i l e r qu'une géométrie t y p e b i e n d é f i n i e , à s a v o i r que t o u t e s e c t i o n h o r i z o n t a l e , d o i t ê t r e s o i t c i r c u l a i r e , s o i t e l 1i p t i q u e , s o i t r e c t a n g u l a i r e (complétée ou non aux e x t r é m i t é s p a r deux d e m i - c e r c l e s ) , e t pouvant comporter, s e l o n l a c o n f i g u r a t i o n , un ou deux f r u i t s de s i g n e s quelconques ( o u t r e un c h e v ê t r e e t une n e r v u r e ) . De p l u s , 1 ' a p p u i possède un axe de s y m é t r i e v e r t i c a l . En p r i n c i p e , seules l e s p i l e s d o n t l e s éléments répondent à ces c o n d i t i o n s peuvent p r é t e n d r e à l a p r i s e en compte p a r l e programme PP ; t o u t e f o i s , s i l a géométrie e s t léaèrement d i f f é r e n t e ( p a r exemple à base de s e c t i o n s h o r i z o n t a l e s c o n s t i t u é e s p a r deux trapèzes j u x t a p o s é s ou p a r des polygones r é g u l i e r s ) on p o u r r a i n t r o d u i r e pour l e c a l c u l un appui simulé de géométrie t y p e , ayant l e s mêmes c a r a c t é r i s t i q u e s mécaniques. C e t t e p o s s i b i l i t é permet l e c a l c u l de c e r t a i n e s p i l e s q u i , p a r l e u r s f o r mes, en s e r a i e n t e x c l u e s ; pour l a d é t e r m i n a t i o n d ' u n t e l appui s i m u l é é q u i v a l e n t , on se r e p o r t e r a à l a p i è c e 1.1.1.

- 46 -

2.4.3. PIODELES. -------

Dans l e cadre du classement des piles en groupes e t en types e t dans celui de l a standardisation, i l e s t possible de définir géométriquement u n certain nombre de modèles en j o u a n t sur les principaux paramètres, à savoir pour les voiles : l a longueur, l'épaisseur ( l a hauteur ' J w e s t considérée coiiime constante z t P q a ï e à 5 rri-GnviTorlj, l e s f r u i t s éventuels ; de pl us 1 ' introduction de formes variées simples permet d'obtenir u n choix important de modèles. Ces modèles, qui font l ' o b j e t de l a pièce 1.2.7, ne sont pas forcément passe-partout; l e choix d ' w rnx%las donné résulte d'une re:hprche d'esth6tique p o r t a n t sur 12s proxwticns e t 'la convenance v i s - 3 vis du t a b l i e r . Dans l'ensemble, les fcrmes restent sobres e t tous les coffrages sont à b a s e d e surfaces planes ou cylindriques, à l'exclusion de des complications de coffrage. toute surface gauche q a i 'présenterait '.

-

3 RÉALISATION

- PROBLÈMES

D'EXÉCUTION

- PAREMENTS,

Parmi les problèmes d'exécution nombreux e t variés concern a n t les appuis, i l y a lieu de f a i r e la distinction entre ceux qui sont d'ordre général ( t e l s que l a préparation des coffrages ou la fabrication d u bétonYsUr lesquels i l n ' y a pas lieu d ' i n s i s t e r spécialement car i l s sont t r a i t é s dans l e document type GMO 70, qui donne toutes les références aux C . P . C . e t C.P.S.T. )et ceux qui sont vraiment spécifiques aux piles ou dont l'importance e s t évidente. Parmi ces derniers, on peut distinguer :

- l'implantation

-

l'exécution de la fondation le fe'rraillage des voiles e t des colonnes les reprises de bétonnage - l e surfaçage des zones d'appui

- les parements.

3.1. IMPLANTATION. a - Cas d'une fondation sur semelle superficielle. Si l'implantation de l a fondation ( c f . GFO 70 chapitres 6 e t 8) ne pose y e r e de problèmes, on devra, en revanche, porter une attention toute particuliere au positionnement correct des armatures en attente à la base des voiles e t des colonnes.

-

47

-

Une implantation précise de ces armstures e s t primordiale, sinon 1 'on c o u r t un ,*des risques suivants :

- les voiles ou les colonnes constituant la pile seront pal ippl antés ;

- l'enrobage de.ces armatures sera insuffisant, précisément dans une section trPs s o l l i c i t é ? . La précision à rechercher pour cette iRplantation e s t de l ' o r dre de 0,5 cm,et des dispositi*fs spéciaux sont donc à prévoir ; on évitera en particulier t o u t redresseirent interpestif de ces arriiatures. b

- Cas d'une fondation sur pieux.

I1 s e r a i t i l l u s o i r e de compter sur une implantation précise des pieux ; aussi la solution conseillée e s t l a suivante : les armatures de l a semelle a u r o n t é t é déterminées en teniint compte des tolérances d ' i w plantation des pieux ( c f . pièce 1.1.3,page 24,les valeurs des tolérances à porter dans les CCTP) ; a v a n t l'exécution de l a semelle, on fera un relevé de l ' i ~ p l a n t a t i o nréelle des pieux e t on corrivera, s ' i l y a l i e u , l e projet de l a semelle à p a r t i r de ce relevé, ce qui pourra entraîner éventuelleirent un excentrement des voiles p a r r a p p o r t à l'axe d u syst6i.e de pieux. 3. 2

E X E C U T I O N DE LA FONDAT ION.

Deux cas principaux sont à distinguer, selon l e niveau de la voie inférieure par rapport au terrain naturel : t----urel.

a . .l a. . .voie . . . . .inférieure . . . . . . . . . . .e. s. .t . sensiblement . . . . . . . . . . . . . .au. . .niveau . . . . . . . du . . . terrain . . . . . . . . na-

Il n'y a pas de problème particulier, mais on peut néanmoins f a i r e les observations suivantes :

-

l e bétonnage de l a semelle peut se f a i r e , s o i t à l ' i n t é r i e u r d ' u n coffrage, s o i t à pleine f o u i l l e (cette dernière manière de procéder permettant d ' é v i t e r l e remblaiement de l a f o u i l l e ) .

-

l e rebouchage de l a f o u i l l e , s ' i l y a l i e u , d o i t ê t r e exécuté selon les prescriptions figurant au CPST "PONTS COURANTS en B.A. e t en B . P . " ( a r t i c l e 3 . 0 7 , 3 ) e t aux Guides de Chantier : "les matériaux de remblaiement ne devront pas renfermer de pierres d o n t la plus grande dimension excède 15 cm e t l ' é paisseur de chaque couche élémentaire de remblai ne devra pas excéder 20 cmll.

Deux hypothèses sont à envisager, selon que les terrassements généraux sont exécutés avant toute construction d'ouvrage ou après. Dans l a première hypothèse, on se trouve ramené au cas précédent ; dans l a seconde hypothèse, des problèmes sérieux risquent de se poser, car les f o u i l l e s , qui ne seront en principe pas remblayées, devront ê t r e fortement étayées e t l e coût total des appuis s ' e n ressentira. On évitera donc, dans toute l a mesure du possible, de se placer dans ce cas.

-

48 -

Pour toutes questions relatives à l'exécution de l a f o n d a t i o n , on se reportera au GMO 70 (chapitres 7 e t 8 ) . 3.3. FERRAILLAGE DES VOILES ET DES COLONNES.

La standardisation des ouvrages courants conduit tout naturel-

1ement â préfabriquer dans des ate1 i ers spécial i ses 1 es cages compl ètes

d'armatures des parties de piles constituées par l e s voiles ou les colonnes ; celles-ci sont ensuite acheminées jusqu'au chantier où e l l e s sont stockées. Si t e l e s t l e cas, i l y aura lieu de contrôler l a conformité de ce ferraillage avec les dessins d'exécution e t de s'assurer q u ' i l n'y a pas de malfaçons dans l a disposition e t l e façonnage des armatures. Ces questions sont t r a i t é e s au chapitre 15 du GI10 70.

3.4. REPRISES DE BETONNAGE.

Lors de l'exécution d'une p i l e , une ou plusieurs reprises de bétonnage sont inévitables, notamment au niveau de la face supérieure de l a semelle de fondation , de l a nervure OU du soubassement, éventuellement dans l a partie vue si celle-ci est importante. Dans les part i e s vues, on peut dissimuler l e s reprises avec de f a u x j o i n t s de coffrage. De même, une reprise à l a base. de l a partie vue des voiles ou des colonnes peut s'avérer u t i l e s i l a semelle est enterrée profondément, a f i n de ne pas avoir à bétonner sur une trop grande hauteur à partir du sommet du coffrage. .

Les schémas ci-après montrent, selon l e cas, les reprises de bétonnage à prévoir, avec 1 'indication de leur(s) emplacement(s).

Semelle a faible profondeur

sans nervure

Semelle u grande profondeur

avec nervure

ou soubassement

3.5.

SURFACAGE DES ZONES D'APPUI.

Le bon fonctionnement e t l a pérennité des appareils d'appui en élastomère dépendent pour une bonne part du soin apporté à l a mise en oeuvre des bossages sur lesquels reposent les appareils d ' a p p u i ( c f . pièce 1.4).

- 49

-

3.6. PAREMENTS.

La réalisation des parements f a i t partie des problèmes généraux r e l a t i f s à l'exécution des ouvrages ; toutefois, en raison de leur importance vis-à-vis de l'aspect final de l'ouvrage e t dans l ' a t t e n t e d' un document t r a i t a n t spécialement de ce s u j e t , les quelques indications qui suivent pourront ê t r e utilement exploftees. lorsque l a forme de l'appui e s t arrêtee, i l y a lieu de definir l a nature du parement. I1 n ' e s t pas question i c i d ' e n t r e r dans tous les détails de l a realisation des parements, sujet complexe e t q u i s o r t i r a i t du cadre de cette étude, mais plutôt de donner quelques conseils sur l e choix des parements en precisant les e f f e t s que l ' o n en peut t i r e r , ainsi que quelques recommandations pour leur réalisation. I1 ne sera question i c i que des parements de' béton apparent, à l'exclusion des enduits e t parements rapportés ; c ' e s t en e f f e t l e

moyen l e plus simple e t l e plus économique pour obtenir u n parement qui s'harmonise bien, l e plus souvent, avec l e reste de l'ouvrage, moyennant toutefois certaines précautions lors de l a mise en oeuvre. Le choix d'un parement se fera en fonction des facteurs de l ' a s p e c t ; ce choix e t a n t f a i t , on passera à l a réalisation. , 3.6.1. FACTEURS DE L ' A S P E C T . ....................

L'aspect d ' u n parement de béton peut ê t r e caracterise par les t r o i s facteurs suivants :

- l a couleur, qui dépend en premier lieu ('e celle d u ciment e t de celle des granulats lorsque l e béton e s t t r a i t é .

-

l a texture, q u i peut ê t r e l i s s e ou rugueuse la forme, qui peut ê t r e plane ou en r e l i e f .

On peut classer les parements en deux types principaux :

- ceux d o n t l a peau de ciment e s t conservée

: c ' e s t l e béton b r u t de décoffrage ( l a couleur e s t celle du ciment);

-

ceux d o n t les granulats sont apparents : c ' e s t l e béton t r a i t é par enlèvement de l a pellicule superficielle de c i ment ( l a couleur e s t celle des granulats principalement):

Un troisième type, dérivé du premier, e s t constitué par l e béton peint, d o n t on peut se demander s ' i l e s t encore u n béton apparent; quoi q u ' i l en s o i t , ce dernier proc6dé présente des avantages certains (disparition des taches e t des inégalités de couleur du ciment, choix d'une t e i n t e agreable) e t peut donner de bons e t durables resultats avec une peinture de qualité.

- 50 -

Dans chacun de ces types, on retrouve l a couleur, l a texture e t l a forme. C'est par la combinaison de ces différents facteurs que l'on pourra donner t e l ou t e l aspect au parement des appuis. 3.6.2. CHOIX D ' U N PAREMENT. ------___----------

La grande variété d'aspects q u ' i l e s t possible d'obtenir en béton apparent permet l a recherche de certains e f f e t s dans les différentes parties de l'ouvrage. Dans certains cas, on recherchera l ' u n i t é d'aspect entre les appuis e t l e t a b l i e r : le parement unique sera a l o r s , l e plus souvent, u n parement l i s s e de béton b r u t de décoffrage. Cette unité d'aspect pourra souligner l e caractère monolithique de certaines structures t e l les que les portiques, dans lesquelles les appuis e t l e t a b l i e r sont solidaires, mais ce type de structure sort d u cadre de la présente étude. Dans d'autres cas, on essaiera au contraire de créer u n cont r a s t e entre les appuis e t l'élément porté. Cet e f f e t pourra s'obtenir par une opposition de formes : 2. l a forme simple d u t a b l i e r on opposera une forme plus complexe pour les appuis d o n t l e parement, t r a i t é en béton b r u t de décoffrage, sera l i s s e e t permettra une mise en valeur de ses différentes faces p a r l e jeu des ombres e t des lumières. Ce contrast e pourra aussi ê t r e obtenu p a r une différence d'aspect entre les deux parements : par opposition aux parements de l a dalle d u t a b l i e r , le plus souvent l i s s e s en béton b r u t de décoffrage, les parements des appuis p o u r r o n t présenter une texture rugueuse, ou encore une cou1 eur di fférent e (béton t e i n t é , béton blanc). Dans l e cas des parements rugueux obtenus par u t i l i s a t i o n de coffrages en planches brutes de sciage, on peut jouer sur 1 'orientation des planches e t souligner ainsi certaines directions ( v e r t i c a l e , fiorizontale, oblique) ; mais 1 'exécution peut ê t r e aléatoire en ce qui concerne la couleur au d r o i t de certaines planches. Come on le voit, i l n'existe pas de règle pour l e choix d'un parement, qui sera dans chaque cas a f f a i r e d'appréciation, e t pourra dépendre des conditions d'exécution mais aussi, bien sûr, du coût. C'est ainsi que les parements d ' u n ouvrage en rase campagne seront t r a i t é s de l a manière la plus sobre e t l a plus économique, ce q u i ne veut pas dire négligée. On réservera les parements riches pour des ouvrages d o n t l a nature ou l'environnement les j u s t i f i e n t : c ' e s t l e cas des ouvrages urbains en particulier.

Quel que s o i t l'aspect recherché, u n parerent Je b é t o n apparent se juge sur l a qualité de son exécution, que ce s o i t l a régularité de l a texture, l'uniformité de la couleur, la netteté des arêtes, l'absence $e salissures, etc. .. ; sa réussite demande beaucoup de soins e t d'attention au cours des différentes phases de 1 'exécution, que 1 'on peut ramener à t r o i s pri nci pal es :

- l a préparation du coffrage - l a trise en oeuvre du béton - le décoffrage.

- 51

-

Pour leur r é a l i s a t i o n , on se référera aux textes en vigueur : Cahier des Prescriptions Communes ( C . P . C . ) , Cahier des Prescriptions Spéciales Type ( C . P . S . T . ) , ainsi q u ' a u document type G.M.O. 70 (chap i t r e 1 4 ) . Toutefois, 1 ' a t t e n t i o n e s t a t t i r é e plus spécialement sur les points q u i font l ' o b j e t des paragraphes qui suivent. 3.6.3.1. Préparation du coffrage. -

De l a bonne exécution e t de l a qualité des coffrages dépend pour une bonne p a r t la réussite d u parement, q u i en e s t l e f i d è l e r e f l e t , principalement dans l e cas d u béton brut de décoffrage. Les qualités fon~damentales à rechercher en ce cas s o n t 1 'homogénéité e t l a propreté. Aussi, l e s panneaux constituant l a "peau" du coffrage devront i l s , a v a n t toute chose, ê t r e constitués d u même matériau afin d'obtenir u n aspect homogène. P l a i s T e l que s o i t l e matériau coffrage uti l i s é bois, mEtal ou matière plastique -, on v e i l l e r a à ce que l'ensemble s o i t suffisamment raidi afin de ne pas se déformer lors d u t f e n c r G r t ou de la mise en place, e t pour supporter l a poussée d u béton f r a i s lors d u bétonnage. L'ossature sera étudiée de manière à assurer l a répartition des e f f o r t s sur l a t o t a l i t é d u coffrage ; l ' é t u d e d'un t e l ensemble fera l ' o b j e t de plans t r è s précis e t son exécution sera confiée à u n spécial i s t e , s o i t du bois, s o i t d u métal, s o i t des matières plastiques. L'assemblage des panneaux constituant l a "peau" d u coffrage, en contact d i r e c t avec l e béton, devra assurer la continuité de la forme, donc ne présenter ni dénivellations, ni solutions de continuité, principalement s ' i l s ' a g i t d'obtenir u n parement l i s s e . Si l e coffrage d'une p i l e e s t composé de plusieurs éléments verticaux accolés, ces éléments seront ajustes e t fortement r e l i é s entre eux par u n ceinturage de manière à assurer l a continuité de l a forme e t une p a r f a i t e ét3nchéité. En raison de l a d i f f i c u l t é d'obtenir une surface de béton exempte de trace de j o i n t , on pourra préférer au contraire t i r e r parti de leur existence en ménageant une rainure à leur emplacement, ce q u i marquera p a r exemple la v e r t i c a l i t é de l'ensemble : on peut a l o r s f i x e r c.:mnp règle générale q u ' i l v a u t mieux marquer u n j o i n t de façon t - i t n apparente'que de chercher à l e dissimuler plus ou moins bien.

Lorsque l e coffrage comporte des d i s p o s i t i f s de fixation intérieurs au béton, ceux-ci doivent ê t r e conçus d e manière qu'après décoffrage aucun élément métallique ne s e trouve à une distance d u parement inférieure à c e l l e de l'enrobage minimal p r e s c r i t pour les armatures ; dans tous l e s cas, i l v a u t mieux l a i s s e r apparents les trous occasionnés p a r ces fixations que de ch-rcher 5 les reboucher, ce q u i implique que ic iiianicrp que leur r r p a r t i t i o n s o i t lci4r el placetilent devr'i F t r e t , i t-t Li 1 t t-p. Ces trous peiivent eri O I t r e y servir a supportcr I ecIiaf3uday y

Avant l e coulage d u béton, l a surface d u coffrage sera nett L p e e t t r a i t é e éventuellement,afin de permettre un décoffrane aisé e t non destructif de l a pellicule superficielle de ciment. On prendra les dispositions nécessaires pour é v i t e r toute trace de r o u i l l e sur les parerrents, quelle qu'en s o i t l ' o r i a i n e (clous, armatures ayant séjourné longterrps aux intempéries, enrobage insuffisant, e t c . . . ) . Enfin, on évitera dans toute l a rresure du possible les arêtes vives,qui seront chanfreinées sans excès,selon l e s indications de 1s pièce 1.2.1.

-

52

-

3.6.3.2. !lise en oeuvre d u béton Si l'aspect du parement dépend du coffrage, l a qualité e t l a mise en oeuvre du béton sont déterminantes pour l'obtention d'une surface à texture homogène e t de t e i n t e uniforme, surtout dans l e cas des parements l i s s e s bruts de décoffrage. Le ciment u t i l i s é doit ê t r e de même nature, de même provenance. e t provenir,si possible,d'un seul e t même l o t de fabrication. Le béton devra r e s t e r homogène e t l'on évitera toute ségrégation d u r a n t l e transp o r t e t l a mise en place ; i l sera mis en place par vibration ou pervibration (vibration interne), qui e s t l e procédé l e plus couramment employé ; l ' a c t i o n d e . l a vibration devra s'étendre au béton s i t u é entre les armatures e t l a paroi du coffrage ; sa durée sera constante dans toute l a masse d u béton, s i l ' o n veut é v i t e r des différences de t e i n t e ; l a durée sera déterminée de manière à é v i t e r à l a surface du parement 1 'apparition de l a i tance. Dans toute l a mesure du possible, on évitera les reprises de bétonnage dans l a partie vue de l a p i l e , ce qu,i entraîne comme conséquence d'avoir à bétonner d'un seul coup au moins u n élément complet (voile ou colonne) sur environ 5 m de hauteur ; on devra donc surveiller attentivement l e déversement du béton, surtout à l a partie inférieure (afin d ' é v i t e r toute ségrégation),ainsi que sa vibration. Si l ' o n ne peut les é v i t e r , on en prevoi era 1 ' emplacement exact à 1 ' avance de t e l l e manière que ce dernier corresponde à une intersection de plans par exemple, ou encore à une ligne de j o i n t réel ou f i c t i f . y

_ _ 3.6.3.3. Décoffrage

-

protections. ~

Les opérations de décoffrage seront coqduites de inaniere à ne pas endommager l e béton encore f r a i s ; aussitôt après décoffrage, i l e s t nécessaire de protéqer jusqu'à l a f i n du chantier certaines parties frag i l e s t e l l e s que les arêtes, à l ' a i d e de planches ou de cornieres ; les parements seront' protégés des tâches , coulures , frottements, chocs e t c . . à 1 'aide de bâches ( f e u i l l e s plastiques par exemple) ou de panneaux ( c f . GMS fj 14,4). y

.

Certains défauts d'aspect pourront ê t r e rattrapés par ragréage, mais cette solution e s t délicate e t ne devra ê t r e envisagée que s i l'on dispose de personnel qualifié : un mauvais ragréage risque d ' ê t r e plus visible que le défaut q u ' i l e s t censé f a i r e disparaître. E n dernier recours on pourra f a i r e appel à l a peinture, mais ce dernier procédé, s ' i l peut atténuer les défauts de couleiir, rie saurait f a i r e disparaître les défauts de texture.

3.7. CONTROLES ET VER I F I CAT IONS. Des contrôles variés e t nombreux sont nécessaires a v a n t e t pendant l'exécution ; toutes ces questions sont t r a i t é e s dans l e G . G . O . A . 70, auquel on se référera. Toutefois, on s e saurait trop i n s i s t e r sur l a nécessité absolue d ' u n contrôle rigoureux de l'implantation des appuis, qui conditionne toute l a géométrie de l'ouvrage; ce contrôle Fortera notamment s u r l e s armatures en attente à l a base de la superstructure (voiles ou colonnes),qui devront ê t r e implantées avec l a plus grande précision ( c f . page 46).

- 53

-

4, APPUIS SPÉCIAUX

Contrai reiiient aux appuis courants étudiés précédeiiiiiient, les appuis spéciaux s o n t caractérisés, s o i t p a r l e f a i t que les descentes de charges n'y s o n t p a s d i r e c t e s (au d r o i t des points d'appui) mais sont, ou bien décaiées "en baïonnette" (appuis marteaux, appuis en port i q u e ) , ou bien obliques (appuis en V,par exemple), s o i t par leur d i ~mension dans l e sens de l a hauteur - ( p i l c s de certains viaducs). __.

.

-

Rentrent dans c e t t e ca'cégorie les appuis de fornie complexe présentant des discontinuités de section sur l a hauteur ; selon lehr forme, on trouve l e s appuis, en T , en U, en V , en X, en Y , .. . . Ces a p p u i s se rencontreront principalement en milieu urbain ( c f . schémas ci-dessous e t § 2 de l a pièce 1 . 2 . 2 Modèles de p i l e s ) . Leurs formes s'harmonisent t o u t particulièrement avec l e prof i l transversal de certains t a b l i e r s ; c ' e s t ainsi que l e s appuis en V renversé s'accordent assez bien avec u n t a b l i e r en d a l l e nervurée. D'aut r e s a p p u i s comme les a p p u i s en T paraissent aussi l e mieux appropriés dans l e cas d'une structure à poutres, surtout lorsque l ' o n d o i t dégager l a base de l'ouvrage (cas des viaducs u r b a i n s ) . I l s ne sont.généralement pas calculables p a r l e proqramme PP.

-

54

-

En ce q u i concerne l e s appuis des t a b l i e r s du t y p e VIPP, t a b l i e r s q u i s o r t e n t d u cadre du p r é s e n t d o s s i e r , il e s t s i q n a l é l ' e x i s t e n c e d'une étude p a r t i c u l i è r e PM 70 r e l a t i v e aux appuis au t y p e d i t " p i l e marteau! Ce document e s t p r é s e n t é au 0 11.39 du CAT. 75. Ce document non d a t é e s t géré p a r M. RIMBOEUF. Cet exemple e s t c e l u i du t y p e d ' a p p u i l e p l u s fréquemment u t i l i s é p o u r l e s ouvrages du genre V I - P P . En f a i t , il s ' a g i t d ' u n document d ' i n f o r m a t i o n composé de deux p i è c e s q u i peuvent ê t r e adressées s u r demande u s t i f i é e , e t non pas a proprement p a r l e r d ' u n document-type. En p a r t i c u l i e r : II - Dans l a p i è c e " c h e v 6 t r e e t f û t de p i l e - m a r t e a u - Exemple d ' a p PI ic a t on, 1 ' é t u d e s e r a non seulement à u t i l i s e r e t a d z p t e r p o u r un évent u e l démarquage, mais a u s s i à c o m p l é t e r p a r une é t u d e de déformstion du t h e v ê t r e ; c e t t e étude de d é f o r m a t i o n d o i t déboucher s u r un examen des p o s s i b i l i t é s d ' i n t e r a c t i o n e n t r e l e chevetre e t l e s e n t r e t o i s e s d'aboiit du t a b l i e r s i c e l l e s - c i s o n t r i g i d e s e t t r è s s o l i d e s .

- Dans l a p i è c e F û t , l e c h o i x du v e n t à prendre e n compte d o i t donner ma t i è r e à a p p r é c i a t i o n , notamment en s i t u a t i o n p r o v i s o i r e , en fonct i o n du s i t e , de l a h a u t e u r du viaduc, de l a durée des phases p r o v i s o i r e s e t é v e n t u e l l e m e n t de l a f a c i l i t é p l u s ou moins grande d ' a c c r o î t r e l a séc u r i t é . Se r e p o r t e r à ce s u j e t à l ' a r t i c l e 14 du f a s c i c u l e 61, II du C.P.C. de Décembre 1971. On t r o u v e r a également dans l e d o s s i e r V I P P 67 à l a p i è c e 1.2.2 "Morphologie des appuis", un recensement des d i f f é r e n t s types d ' a p p u i i n t e r m é d i a i r e s e t d ' a p p u i s d ' e x t r é m i t é , p e r m e t t a n t de g u i d e r l e c h o i x du p r o j e t e u r en f o n c t i o n des c r i t è r e s p r i n c i p a u x : h a u t e u r des p i l e s , l a r geur du t a b l i e r , n a t u r e du s o l de f o n d a t i o n , n a t u r e e t c a r a c t e r e de l ' e n vironnemént ( u r b a i n , suburbain, r u r a l ) , p i è c e complétée p a r 1 ' a d d i t i f no 1 au d o s s i e r p. 5.

1.1.3 CONCEPTION

ET CHOIX DES PILES-CULEES

Page

.

1 G E N E R A L I T E S . DONNEES ET OPTIONS PRELIMINAIRES ............................

1

1.1. Généralités .................................................................. 1 . 2 . Données e t options préliminaires.........................................

1 2

2 - CONCEPTION ET CHOIX ...............................................................

12

2.1. Eléments c o n s t i t u t i f s .......................................................

12

2 . 2 . Fondation ........................................................................

13

2 . 2 . 1 . Fondations superficielles ........................................ 2 . 2 . 2 . Fondations profondes ................................................

13 19

2.3. Partie intermédiaire ........................................................

25

2.3.1. Morphologie ........................................................... 2.3.2. Dimensions - Ferraillage .................. ...................... 2.3.3. Dispositions ...........................................................

26 27 28

2.4. Partie supérieure ............................................................

2.4.1. 2.4.2. 2.4.3. 2.4.4. 2.4.5. 2.4.6.' 2.4.7.

Rôle e t fonctions ................................................... Dispositions courantes - Morphologie ......................... Mur garde-grève .................................................... Chevêtre .............................................................. Raccordement avec les t e r r e s - Aménagement d u talus . . . . . Implantation ......................................................... Utilisation du chevêtre comme appui pour l e c i n t r e ......

30

36 36 38 43

47 53 57

.

REALISATION . PROBLEblES D'EXECUTION ...........................................

58 58 59 59 59 60

4.

Implantation ................................................................... Exécution de la fondation ................................................ Exécution de la partie intermédiaire ................................... Exécution de l a p a r t i e supérieure ....................................... Exécution du remblai ................. ....................................... . \ PILES-CULEES APPARENTES ..........................................................

61

Généralités ..................................................................... Les deux famil les de piles-culées apparentes ........................ Cas d'emploi ................................................................... Adaptation au t a b l i e r e t au s i t e ........................................ Structure e t morphologie ................................................... Paramètres géométriques . Implantation ................................. Prédimensionnement . Cal cul................................................. Réal isations . Problèmes d'exécution ....................................

61 61 62 64 67 69 70 70

3

3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5.

4.1. 4.2. 4.3. 4.4. 4.-5. 4.6, 4.7. 4.8.

I l

- 1 -

1,

GÉNÉRALITÉS

DONNÉES ET OPTIONS PRÉL I MINAIRES

1.1. GENERALITES.

Les pi les-culées sont des appuis d'extrémité enterrés, t o t a l e ment ou partiellement, e t toujours assdciés à u n taluscontigu de remblai ou de déblai ; en raison de ces dispositions, e l l e s diffèrent fondamentalement des p i l e s , t a n t d u p o i n t de vue de l a structure e t de l a morphologie que du'point de vue mécanique ; leur conception sera donc toute d i f fjrente. ( ( ( ( (

( ( (

( (

I1 résulte de c e t t e configuration que les p i les-culées comnort a n t une semelle o n t à porter, en plus des charges du t a b l i e r , l e poids des terres qui les surmontent. Ce poids s e r a , bien entendu, t r è s variable selon l e niveau de l a fondation : négligeable'si l a pile-culée e s t fondée en t ê t e de t a l u s , important s i l e niveau de l a fondation e s t t r è s en-dessous de celui du t a b l i e r ( i l n ' e s t pas r a r e , en ce cas, que l a charge sur l a semelle due au poids des t e r r e s s o i t supérieure à. l a réaction d ' a p p u i maximale du t a b l i e r ) . Aussi _ l_a_ _ conception ___ e t l e dimensionnement d'une pile-culée ~ _dépendront-ils _ _~ _ _ _ au plus _ haut point du ~ _ _niveau _ _ _ de _ fori__ dation.

Fsrmi les noihreux éléments entrant en j e u , certains - t e l l e s les données géométriques - sont communs aux autres appu,is, d'autres sont particuliers aux piles-culées ; les premiers o n t é t é étudiés précédemment; q u a n t aux seconds, i l s sont definis e t analysés plus loin.

f a i r e a distinction entre les données - que l ' o n ne s a u r a i t modifier e t les options - qui découlent d'un choix entre plusieurs solutions possibles pour l e cas d'espèce étudié -. Compte tenu des nombreuses dispositions possibles, u n classement si stématique e s t d i f f i c i l e e t ne saurait s e baser sur de simples consi dc rations géométriques, comme cela a é t é f a i t p o u r l e s p i l e s . T o u t au plu! pourrait-on f a i r e l a distinction entre deux types de piles-culees, S elon q u ' e l l e s sont apparentes ou non une fois les terrassements terminés. E n f a i t , ces deux types ne diffèrent pas fon+amentaletrent d u point de vue de l a conception en général, comme d u p o i n t c!e vue mecanique ;aussi l ' é t u d e qui s u i t s'applique-t-elle a u x piles-culees dans leiir erisevble, en prenant toutefois pour base les piles-culées entièretxent noyées dans les t e r r e s , q u i constituent l e type l e plus courant. @ u a n t aux piles-culéeç comportant une partie supérieure largement apparente, e l l e s font l'objet'd'urie étude iï p a r t concernant plus particulièrement les points qui leur sont propres ( c f . chapitre 4 ) .

- 2 -

1.2.

DONNEES ET OPTIONS PRELIUIîiAIRES.

De par sa nature, l a conception d'une pile-culée e s t l i é e à bon nombre d'éléments (facteurs ou paramètres), eux-mêmes plus ou moins dépendants l e s uns des autres. C'est ainsi que sa structure e t sa morphophologie, qui sont directement l i é e s à celles du t a b l i e r q u ' e l l e supporte, peuvent dépendre de sa hauteur propre q u i , elle-même, sera fixée par l e niveau de l a fondation, l a cote maximale de ccile-cl n ' é t a n t pas imposée p a r des impératifs geométriques comme dans le cas des p i l e s . Sa structure peut dépendre aussi de l a réaction d'appui exercee p a r l e t a b l i e r q u ' e l l e supporte e t q u i e s t susceptible de varier dans de larges p r o p o r tions suivant l e type de structure e t l e s longueurs des travées : à t i t r e d'ordre de grandeur, un t a b l i e r courant de type PSI.DP, d'une dizaine de mètres de largeur u t i l e , exerce sur l e s piles-culées une réaction d'appui t o t a l e comprise entre 100 t e t 200 t , selon l a longueur des travées de rive , des tracti;ns s n n t ixêrne Q s s i b l e s ci-.ec cPrt6 inei structurer de tJb-':p, -ib ' y ' ? ,h ?y.-'* ( '
lémentaire d o n t l a ligne d'action e s t généralement distincte de celle du t a b l i e r , e t peuvent constituer un point fixe en t ê t e de l a pile-cul& s i leur longueur e s t suffisante.* I

Selon que l'ouvrage comporte ou non des dalles de transition, les dispositions à adopter p o u r les piles-culées peuvent ê t r e différent e s , t o u t au moins en ce qui concerne la partie superieure (nécessité d'un chevêtre, par exemple, lorsqu'il y a une dalle de t r a n s i t i o n ) . 1.2.5.

Le niveau du terrain naturel par rapport aux plates-formes inférieure e t supérieure peut avoir une incidence déterminante sur l a conception e t l e choix des pi les-culées. Les schémas commentés ci-dessous montrent les differents cas de niveau possibles d u terrain naturel.

CAS 1

Si la pile. culee est fondée sur semelle dans le terrain naturel, sa hauteur sera importante . On peut alors envisager de la fonder dans le remblai, sous réserve que celui. ci ait été exécuté assez longtemps a l'avance (tassements)

haut remblai

CAS 2 Une fondation sur semelle dans le terrain naturel n'entraine pas de sujetions importantes

remblai normal

La hauteur de la pile. culee sera généralement faible, si elle est fondée sur semelle et si les caractéristiques mécaniques du terrain naturel sont bonnes ou passables.

-

La donnée DALTRA du programme de calcul PP permet de considérer que l a dalle de transition constitue un point fixe ( c f . mise à j o u r no. 1 d'octobre 1975) ; dans la r é a l i t é , l a f i x i t é peut ê t r e considérée comme assurée quand l a longueur drpite de 'la dalle de transition e s t au moins égale à 2,50 m.

X

-

__ -_

- 6 -

CAS 4 déblai

l a pile.culée pourra souvent étre fondée en tête de talus, si les Caractéristiques du terrain le permettent.

1'

1.2.6.

NIVEAU DE LA NAPPE. ------------------

La présence d'une nappe dans la zone des piles-culées'ne semble pas devoir influencer la conception de leurs fondations, mais plutôt leur exécution. Ainsi , dans le cas d'une fondation superficielle, on pourra être amené à relever le niveau de la semelle à une cote légèrement supérieure à celle de la nappe, quitte à augmenter légèrement la largeur de la semelle, ou encore à prévoir un massif de béton imnerg6. 1.2.7.

NATURE ET CARACTERIST IQUES DU SOL. ...................... ----------

Si la nature du sol a peu d'incidence sur la conception et la morphologie des piles intermediaires (cf. pièce l.l.Z), il en va différemment pour les piles-culées ; celles-ci étant le plus souvent totalement enterrées peuvent,en effet ,être considérées comme une simple fondation sur laquelle s'appuie le tablier. La nature du sol conditionne le plus souvent,au départ,le choix du type de .fondation - superficielle ou profonde - et, par suite, la conception même des piles-culées, qui pourront être très différentes dans leur structure selon qu'elles seront fondées sur pieux,puits, ou semelle.

Par ailleurs, si le sol est de médiocre qualité, on peut être amené à rechercher des solutions spéciales telles que,par exempleyune fondation superficielle en tête de talus lorsque l'ouvrage est encadré par des remblais d'accès, qui devront alors être exécutés à l'avance, afin d'éviter les tassernents;cette dernière solution présente le qrand avantage de réduire au minimum le poids de terre à porter (cf. page 1). 1.2.8.

EVENTUALITE DE TASSEMEN' s. .......................

Si les caractéristiques du sol sont telles que des fondations superficielles ne mettent pas les piles-culées à 1 'abri de tassements éventuels, on pourra être amené à prevoir des fondations profondes ou à concevoir les piles-culées de man ère telle qu'elles puissentYsans dommage,subir des tassements, quitte à prévoir en outre des dispositifs pour relever le tablier.

- 7 -

1.2.9.

TYPE DE FONDATION. -----------------

Selon l e t y p e de f o n d a t i o n r e t e n u - f o n d a t i o n s u r s e m e l l e sup e r f i c i e l l e ou f o n d a t i o n profonde s u r p i e u x -, e t dans une c e r t a i n e mesure s e l o n l ' é v e n t u a l i t é de tassements, l a morphologie des p i l e s - c u l é e s p o u r r a ê t r e t r è s d i f f é r e n t e , comine on l e v e r r a p l u s l o i n : e l l e v a de l a s i m p l e semelle en t ê t e de t a l u s à l a c o n f i g u r a t i o n c l a s s i q u e comportant une s e m e l l e surmontée de colonnes r é u n i e s en t ê t e p a r un chevêtre, ou à un système de p i e u x de grande longueur surmontés d ' u n s i m p l e c h e v ê t r e .

1.2.10.

QUALITE .................................... DU REMBLAI EXECUTE A L'AVANCE.

Lorsque des r e m b l a i s d'accès s o n t exécutés à l ' a v a n c e , il e s t p o s s i b l e de f o n d e r l a s e m e l l e dans l e r e m b l a i , en t ê t e du t a l u s ; c e t t e manière de f a i r e i m p l i q u e , b i e n entendu, une q u a l i t é de r e m b l a i s u f f i s a n t e , p r i n c i p a l e m e n t v i s - à - v i s des tassements ; une moins bonne q u a l i t é du r e m b l a i p o u r r a i t c o n d u i r e à des f o n d a t i o n s profondes. En r è g l e générale, il f a u d r a donc c h o i s i r un bon m a t é r i a u de r e m b l a i , q u i t t e à 1 ' a m é l i o r e r p a r t r a i t e m e n t au ciment, p a r exemple ; mais il n ' e s t pas u t i l e d ' a l l e r au-delà de ce q u i e s t n é c e s s a i r e e t on l i m i t e r a l e m a s s i f à l a zone où e s t Jmplantée l a p i l e - c u l é e ( c f . schéma ci-dessous). On d i s t i n g u e r a même, en g e n e r a l , l a p a r t i e s u p e r i e u r e du r e s t e du m a s s i f ( c f . FOrlD 72, f a s c i c u l e 4, page 21).

partie de remblai traite ou sélec. tionné sous la pile- culée. .

1.2.11.

_ . .

CHRONOLOGIE : EXECUTION DES TERRASSEMENTS - CONSTRUC----------- DES -----PHASES ............................................ T..................... I O N DES PILES-CULEES.

Ce f a c t e u r i n t e r v i e n t l o r s q u e l ' o u v r a g e e s t encadré p a r des r e m b l a i s d'accès, ce q u i e s t l a c o n f i g u r a t i o n l a p l u s f r é q u e n t e .

T r o i s cas peuvent a l o r s se p r é s e n t e r , e t i l s r é s u l t e n t souvent d ' u n c h o i x p r é a l a b l e ; s e l o n l e cas considéré, c e r t a i n e s o p t i o n s se p r é s e n t e n t de façons d i f f é r e n t e s .

- 8 -

C ' e s t une :?lution particulièrement intéressante e t recommandable, q u i présente les avantages suivants :

- l a charge d u remblai sur 1. t e r r a i n sous-jacent, en provoquant son tassement, favorise s a consolidation dans l e temps ; c e t t e dernière sera d'autant plus complète e t efficace que l e remblai a u r a é t é construit plus t ô t ; par a i l l e u r s l e remblai lui-même aura l e temps de t a s s e r a v a n t l a construction de l'ouvrag?. I1 importe en ce cas de s ' e n assurer par des mesures, q u i permettront de t r a c e r une courbe en fonction du temps ; en cas de doute sur l a question de savoir s i les tassements seront terminés lors de l a construction de l'ouvrage, on devra prévoir des d i s p o s i t i f s de relevage d u t a b l i e r . Cette solution présente donc l'avantage de limiter l e s tassements lorsque l'ouvrage sera const r u i t , avantage d ' a b t a n t plus appréciable que l e sol sous-jacent sera de moins bonne qualité ; corrélativement, en cas de fondation profonde, les risques de frottemznt négatif e t de poussée l a t é r a l e seront grandement diminués, e t les e f f e t s q u i pourraient en r é s u l t e r largement a t t é nués. - l a présence des remblais d'accès d é f i n i t i f s f a c i l i t e r a grandement l e s opérations l i é e s à l a construction d u tablier,en permettant d'accéder commodément au chantier, e t sera avantageuse d a n s tous l e s cas où e s t envisagé 1 'établissement d ' u n remblai provisoire, souvent de qualit é médiocre, destiné uniquement à assurer ce rôle d'accès au chantier. Une option e s t à prendre sur l a fondation s i e l l e peut ê t r e s u p e r f i c i e l l e ( i l n e fondation profonde sur pieux ou puits à travers l e remblai ne pose pjs a e prsblrm p ? r t i c u l i e r eri ce cas, s i ce n ' e s t L Q Z quest i o n de longueur); deux solutions s ' o f f r e n t en e f f e t :

- fonder l a semelle dans l e t e r r a i n naturel, ce q u i implique une f o u i l l e profonde à travers l e remblai avec l e s sujétions qui en découlent ; - fonder l a semelle au-dessus du t e r r a i n naturel ; les pilesculées peuvent, en e f f e t , ê t r e fondees dans l e remblai , moyennant c e r t a i nes conditions qui seront explicitées plus loin ( c f . paqe 1 5 ) . Dans l e cas a considéré, l a première solution e s t évidemment aussi peu rationnelle que possible ; aussi donnera-t-on l a préférence à l a deuxième solution toutes les f o i s que cela sera possible. E n ce q u i concerne l a construction d u t a b l i e r , e t quel que s o i t l e mode de fondation retenu pour les piles-culées, on devra t e n i r compte du f a i t que l a présence des talus oblige __ à prévoir des dispositions part i c u l i è r e s p o u r azs-irer 1 'échafau5qe dins c e t t e z n n e . .._

Cette solution, assez pcu cûl;rànte, présente + n i i + n f n i S comme l a précédente l'avantage de disposer d ' u n remblai d'accès lors de l a construction d u t a b 1 i e r .

- 9 -

I 1 r i ' y a pas dans ce cas d ' o p : ; o n particulière pour les fonda_____ sont à prendre lors tions ; en revanche, des précautions particulières d u remblaiement a u t o u r des piles-culées : é v i t e r l e passage d'engins lourds à proximité immédiate, donc compacter avec de p e t i t s engins, e t surveiller les déplacements en t ê t e de l a pile-culée. De plus i l y aura l i e u , comme précédemment, de prévoir des dispositions particulières pour assurer l'échafaudage d u t a b l i e r dans l a zone des talus.

C'est une solution fréquemment employée (ce qui ne veut pas dire que ce s o i t l a meil leure nécessairement). Les problèmes rencontrés concernent essentiellement l e remblaiement dans l a zone des piles-culées, SOUS l e t a b l i e r ; ce remblaiement sera plus délicat que dans l e cas précédent, surtout en ce q u i concerne l e h a u t des talus. Les t r o i s cas étudiés ci-dessus représentent les solutions envi sageabl es ,assorties d ' appréciations qual i tatives . Toutefois 1 a sol ution apparaissant come l a meilleure dans l e cas d'espèce ne sera pas toujours possible e t sera alors remplacée par une moins bonne techniquement : c ' e s t ainsi que l'exécution des remblais d'accès à l'avance ne sera pas toujours possible, parce que l i é e ,par exeinple,au calendrier'des terrassements. Autrement d i t , l a chronologie des phases exécution des terrassements - construction des piles-culées sera souvent une conséquence des données premières e t d'options préalables. 1 . 2 . 1 2 . P_H_A S_E_ S _DE_ _ CONSTRUCTION 'O_ U V-R_A G- -E .- - - - _ - - - - - - - _ - _ _ _ _ -D_E _L _

Ce indépendants exemple, des de la future

facteur intervient lorsque 1 'ouvrage comporte deux tabliers qui ne sont pas construits en même teirips ; c ' e s t l e cas, p a r déviations intégrables pour lesquelles une seule chaussée autoroute e s t construite en première phase ( c f . CAT 75, fj 8.41).

uans toute la iiiesure du p u s s i u i e , I I est. m i s e i i i t : ut: L U I ~ L L I ~ I re dès l a première phase les piles-culées d u deuxième ouvrage, ces dernières étant noyées en partie ou en t o t a l i t é dans les remblais d'accès. Si les piles-culées diA deuxième ouvrage sont exécutées lors de la deuxième phase, leur exécution appelle les remarques suivantes :

- Lorsque l e franchissement est entièrement (ou presque) en déblai, i l n'y a en principe pas de problème particulier concernant les pi les-culées. - Lorsque l e franchissement comporte des remblais d'accès, ce qui e s t l e cas l e plus courant des P . I . autoroutiers, on distinguera deux cas, selon la qualité du terrain sous-jacent :

-

10

-

- S i l e terrain sous-jacent e s t bon, i l n'y a pas d'inconvénient à construire en première phase u n seul ouvrage e t les remblais d'accès de largeur correspondante ; l e type de pile-culée sera choisi en conséquence e t dépendra notamnent de l a chronologie d'exécution des terrassements.

En deuxième phase, on bourra ê t r e amené à prévoir une pileculée de type différent s i les conditions l'imposent : ce pourrait ê t r e l e cas s , par exemple, l e remblai correspondant é t a i t exécuté a v a n t constryc ion du deuxième ouvrage, alors que celui de première phase avait é t exécuté après construction du t a b 1 i e r , donc des pi 1 es-culées.

- Si l e terrain sous-jacent e s t de qualité médiocre ou mauvaise e t présente des risques sérieux de tassements, i l e s t bien préférable, e t ce peut même ê t r e une nécessité s i 1 'on veut é v i t e r de graves désordres ultérieurement, de construire à l'avance l a t o t a l i t é du remblai d'accès ; on se prémunira ainsi contre les risques de tassements inégaux entre deux remblais exécutés à des époques différentes. plate-forme definitive en l*Je phase ablier enlhre@hasa

La pile-culée à construire en deuxième phase sera, s o i t fondée sur pieux battus ou forés à travers l e remblai, soit,de préférence, fondée sur semelle superficielle à un niveau intermediaire. 1.2.13.

ANCRAGE D'UNE TRAVEE DE RIVE. ............................

A l ' i n v e r s e des cas c i t é s précédemment, i l existe des ouvrages dans lesquels les travées de rive, dont l a longueur théorique a é t é déterminée en fonction de l a configuration générale, sont trop .courtes pour Jouer correctement leur rôle mécanique (risques de soulèvements aux extrémités); c ' e s t l e cas,par exemple,de certains ouvrages à 3 t r a - . vées d o n t l a travee Crentrale assez longue exigerait,pour un bon fonctionnement mécanique,des travees de rive de longueur supérieure à c e l l e strictement nécessaire au franchissement.

La solution qui consisterait à allonger l e s travées de rive en reculant les piles-culées dans l e remblai n ' e s t guère souhaitable ; mieux vaut ancrer l e s eytrémftés du t a b l i e r dans les piles-culées, qui devront donc ê t r e étudiées en conséquence. Un t e l dispositif d'ancrage e s t décrit dans les dossiers-pilotes OM 66, pièce 3.2.4 e t PSI.DE, pièce 2.9.

-

11 -

~

. . .. .

1.2.14. PRESENCE ......................... D I UN GARDE-GREVE.

La longueur dilatable du t a b l i e r e t l'importance du t r a f i c appelé à y circuler déterminent l e type de j o i n t de chaussée à u t i l i s e r ; or certains types de j o i n t s nécessitent un assez grand "souffle", qui garde-grève à l a partie supérend inévitable l a présence d ' u n mur rieure des piles-culées. C'est donc l a morphologie de ces dernières qui se trouve concernée e t une disposition adéquate de l a partte supérieure e s t par suite à prévoir.

L ' empl oi de pl us en pl us général i se ,sur l e s ouvrages courants , d'appareils d'appui en élastomère f r e t t é , d o n t l a pose exige des conditions de mise en place particulièrement soignées e t d o n t l e remplacement éventuel e s t à envisager à plus ou moins long terme, d o i t s'accompa ner de dispositions adéquates à prévoir au niveau supérieur des piles-cu ées. Ces dispositions doivent répondre à des c r i t è r e s géométriques e t mécaniques, R* en vue d'en f a c i l i t e r l'accès e t l ' e n t r e t i e n . Elles sont détaillées duns la pièce 1.4.1.

9

1.2.16. ....................................... PRESENCE EVENTUELLE DE JOINTS A POUSSEE. Certains modèles de' j o i n t s de chaussée sont susceptibles d'engendrer une certaine poussée sur 1e garde-grève 1orsqill' i 1s se ferment ; ce dernier doit donc ê t r e dimensionné en conséquence, mais les efforts qui en résultent ne sont en general pas dommageables pour la pile-culée prise dans son ensemble. Parmi les j o i n t s en cause décrits au dossier-pilote J.A.D.E. 68, on peut c i t e r : l e j o i n t lourd H 15 D (mise à jour n o 2), les j o i n t s semi-lourds I I I e t IV, l e j o i n t léger type 3 . 1.2.17. DELAIS D'EXECUTION: --------c---------

Selon les delais d'executfon fixés, certaines solutions pourront ou non - ê t r e envisagées ; c ' e s t ainsi que l'exécution des remblais d'accès à l'avance ne sera possible que s i l e calendrier des travaux l e

-

permet ; certaines options sur les piles-culées en' dépendent.

.

- 12 -

2- CONCEPTIONS

ET CHOIX

2.1. ELEMENTS CONSTITUTIFS. On peut distinguer en principe,dans une pile-culée de type courant , t r o i s éléments bien d i s t i n c t s :

-

une fondation une partie intermédiaire ,constituée p a r des éléments verticaux. une partie supérieure, sur laquelle s'appuie l e t a b l i e r .

Dans certains cas, ces t r o i s éléments peuvent se réduire à deux ou même à un seul. A la limite, l a pile-culée l a plus simple peut ê t r e constituée par des pieux ou des puits forés dans les terres a d j a centes .(figure 1 ) , ou encore p a r une simple semelle fondée en t ê t e de talus (figure 2 ) ; l a pile-culée classique sera constituée p a r une semelle supportant des colonnes ou des poteaux, eux-même surmontés d'un chevêtre (figure 3 ) . Fig. 1

Fig. 2

Fig. 3

7 Par a i l l e u r s , les dispositions des divers,éléments sont plus ou moins l i é e s à l a structure du t a b l i e r , qui elle-même présente une assez grande variété ; s i l'on ajoute les problèmes spécifiques de raccordement avec les terres adjacentes, on s'aperçoit rapidement q u ' i l y a un grand nombre de dispositions possibles, que l ' o n ne saurait d é t a i l l e r toutes. Aussi l'étude commence-t-elle par une analyse de chacun des éléments constitutifs définis ci-dessus, ce qui permettra par l a s u i t e de constituer l a pile-culée à l a demande, en fonction du cas d'espèce, par l e choix e t l'assemblage des éléments les mieux appropriés, ces éléments ayant chacun en ce qui l e concerne des fonctions bien différentes.

I l y a lieu d'ajouter à ces t r o i s éléments, qui font partie intégrante de l a structure, deux 6léments annexes q u i , bien qu'étant extérieurs à c e t t e dernière, jouent néanmoins u n rôle non négligeable m a i s chacun bien différent:

- 13

-

- une dalle de transition, éventuellenient, d o n t l e rôle vis-àvis de l a pile-culée e s t surtout mécanique ;

- u n perré, d o n t l e rôle e s t d'assurer l a bonne tenue des terres sous l'ouvrage e t par l à même u n bon aspect d'ensemble ; ce dernier a déjà f a i t l ' o b j e t d ' u n document type (pièce 5.2. du dossier-pilote J.A.D.E. 68), mais on doit l e rattacher à l a présente étude.

2 . 2 . FONDATION.

Comme pour les p i l e s , on peut f a i r e la distinction classique entre fondations superficielles consti tuées p a r des semelles, e t fondations profondes constituées par des pieux ou des puits r e l i é s ou non en t ê t e par une semelle OU un chevêtre. 2.2.1.

FONDATIONS SUPERFICIELLES. .........................

Dans l e cas particulier des piles-culées, l e niveau de l a fondation dépend de facteurs variés e t n ' e s t pas nécessairement l i é à celui de la voie inférieure, comme dans l e cas des appuis intermédiaires. I1 e s t en e f f e t géométriquement possible de fonder l a pile-culée à u n niveau quelconque au-dessus de la voie inférieure, puisque l a fondation sera toujours enterrée ; du point de vue mécanique, e t dans l e cas où l'ouvrage e s t encadré p a r des remblais d'accès, l e choix dépendra de la nécessité de se fonder dans l e terrain naturel ou de la possibilité d ' u t i l i s e r l e remblai comme terrain de fondation, dans la mesure où ce dernier e s t exécuté à 1 'avance e t présente des caractéristiques suffisantes vis-à-vis de l a portance e t des tassements ; lorsque la voie inférieure e s t en déblai e t s i l e sol e s t de qualité convenable, l a fondation sera généralement à u n niveau intermédiaire. L'étude qui s u i t analyse les différentes dispositions envisageables en fonction des niveaux r e l a t i f s de la semelle p a r rapport au terrain naturel. 2.2.1.1.

a -

Niveau de l a semelle.

sernelle_au_n~~eau-bu-~~~~~~~-~~~~~~~.

Comme r3n l ' a v u , l e niveau d u terrain naturel n ' e s t pas l i é à celui des plates-formes ; une semelle fondGe dans l e terrain naturel pourra donc se trouver à u n niveau quelconque au-dessous ou au-dessus de l a plate-fornic clc l a v o i e inférieLw. Si 1 'on se réfère aux schémas donnés précédemment (page 5 ) , i l a p p a r a î t immédiatement que l e niveau d'une semelle fond6e dans l e terrain naturel sera très différent du cas 4.

selon q u ' i l s ' a g i r a du cas 1 , p a r exemple,ou

Les schémas ci-après montrent des dispositions adaptées à chacun des cas.

Cas 1 Remblai normal ( E 6 m )

Chevêtre

Colonnes ou poteaux

Semelle

Cas 2 Remblai moyen ( E 4 m )

Chevêtre Coionnes ou poteaux

Semelle

Cas 3 Faible remblai (, 0,80111

*Le chevêtre a un double rôle : - i l permet de rattraper un ecart d'implantation eventuel. -il facilite l e s operations en cas de relevage du tablier a l'aide de v e r i r i s

_--

1c

'

1 r

I l

Disposition 4 (cas oti oii le remblai est exécuté uiterieurement execute ultérieurement

1

Pieux verticaux sur 2 files Pieux inclinés éventuellement

4 < 0,80m

NOTA

- Les

d i s p o s i t i o n s f i g u r é e s p e h e n t comporter une d a l l e de t r a n s i t i o n , ce q u i n é c e s s i t e en ce cas c e r t a i n e s a d a p t a t i o n s ( c f . pages 3 6 e t s u i vantes).

-

Les systèmes de p i e u x r e p r é s e n t é s s o n t tous c a l c u l a b l e s p a r l e prog r a m e PP 73 ( c f . mise à j o u r no 1 d ' 0 c t a b r e 7 5 ) .

-

23

-

- S i l a fondation comporte deux f i l e s de pieux r e l i é e s p a r une semelle, l a position des pieux n ' e s t pas directement l i e e aux descentes de charges en provenance du t a b l i e r . La disposition générale e s t analnQue à c e l l e qui a é t é définie p o u r les piles ( c f . pièce 1.1.2., page 30). - Si l a fondation comporte une seule f i l e de pieux, du type pile-colonnes par exemple les pieux sont généralement disposés en -%ce des appareils d'apj2j. Cette solution apparaît comme particulièrement intéressante lorsque l e nombre d'appareils d'appui e s t de deux seulement : l e diamètre minimal s o u h a i t a b l e e s t alors de 0,80 m pour des pieux en béton armé, comme on l ' a vu precedemment ( c f . 2.2.2.4., page 2 1 ) e t l a force portante d ' u n t e l pieu, en l'absence d ' e f f o r t s de flexion, e s t de l ' o r d r e de 250 t ; c ' e s t une valeur supérieure à l a réaction d'appui maximale t o t a l e d'un t a b l i e r courant d u type PSI.DP de largeur moyenne ; s i l ' o n t i e n t compte des e f f o r t s de flexion éventuels, i l apparaît donc que dans ce cas deux pieux seulement suffisent.

Néanmoins une t e l l e disposition ne comportant que deux pieux e s t encore envisageable lorsque l e nombre d'appareils d ' a p p u i e s t supér i e u r à deux, à l a condition de prévoir un chevêtre porteur dimensionné en conséquence, e t dans l a mesure où l a largeur du t a b l i e r n ' e s t pas t r o p importante. Dans c e t t e solution l e supplément de coût provenant du chevêtre sera largement compensg par l'économie réalisée sur l a fondation, du moins s i les conditions générales de chantier ne conduisent pas à rej e t e r c e t t e solution au cas où l a réalisationd'un p e t i t nombre de pieux de plus gros diamètre d e v r a i t e n t r a î n e r l a mise en oeuvre d ' u n matériel disproportionné avec l e b u t poursuivi ; p a r a i l l e u r s , l a commodité qui en résulte lors d'un remblaiement u l t e r i e u r , j o i n t e à une meilleure résistance des pieux vis-à-vis de chocs éventuels d'engins, constituent u n élément d'appréciation non négligeable. A l a limite, on peut même concevoir une pile-culée composée d'un pieu unique de diamètre approprié surmonté d'un court chevêtre en console, un peu analogue aux appuis-marteau classiques, c e t t e disposition pourrait sans doute ê t r e appliquée à des ouvrages de largeur réduite, de biais f a i b l e e t ne développant pas de réactions importantes, t a n t v e r t i cales qu'horizontales; une r e s t r i c t i o n e s t à f a i r e cependant concernant les conditinn.; qénérales de chant;er, comme i l a é t é d i t plus haut. Les schémas : i ~ r définissent une t e l l e pile-culée,sur laquelle vient s'appuyer u n t a o i i e r en dalle nervurée de 5 à 7 in ae largeur, exerçant une réaction coiiiprise entre 150 e t 200 tonnes ( u n pieu de 1 IT de diamFtre, t

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c - Tolérances d'implantation des pieux. -----------------_-----_____ Une bonne précision dans l'implantation des f i l e s de pieux e s t nécessaire, car e l l e conditionne celle de la ligne d'appui ; toutefois, en cas d ' é c a r t , une compensation e s t toujours possible p a r la semelle de liaison lorsque l a fondation comporte deux f i l e s de pieux ; avec une f i l e unique, e l l e ne sera aut. t.arlieilerent o ~ ~ t m up ea r l e chevêtre. Les tolérances d'implantation seront définies au C.C.7.r-I. . ' peuvent ê t r e fixées comme s u i t dans l e cas d'une f i l e unique :

-

5 cm s ' i l s ' a g i t de piles-colonnes

- 5

à 10 cm s ' i l s ' a g i t de pieux forés sur toute leur longueur, à travers l e remblai ou l e terrain naturel ; l a valeur de lOcm

doit ê t r e considérée comme une limite, e t seulement dans l e cas de pieux de gros diamètre ( (f, > 8 0 cm). L'implantation des pieux d o i t ê t r e c o n t r ô l é e a 1 ' e x é c u t i o n ( c f .

plus l o i n 2.2.2.6.

5

3.1).

Semelle ou ____ chevêtre de liaison. -

Quel que s o i t l e système de pieux choisi, ces derniers seront toujours liaisonnés en t ê t e par une semelle ou u n chevêtre, d o n t l e rôle e s t multiple, à l a f o i s riiécan:jE-et f o n c o n n e l . Cette semelle (ou ce chevêtre) solidarise l'enseinble des pieux e t permet de r é p a r t i r uniformément les e f f o r t s provenant du t a b l i e r ; - lorsque les pieux sont arasés à u n niveau t r è s inférieur à celui des appareils d'appui ( c f . disposition 4 , page 2 2 ) l a semelle joue vis-à-vis de la partie supérieure de l a pile-culée l e même rôle qu'une semelle de fondation superficielle ; - lorsque les pieux sont arases à un niveau voisin de celui des appareils d'appui e t s ' i l s se presentent sur 2 f i l e s ( c f . dispositions 1 ou 2 , page 22), l a semelle assure l e transfert de charge des appareils d'appui sur les pieux. I1 en va de même du chevêtre de liaison d ' u n système de pieux dispos& sur une f i l e unique,si l e nombre de pieux e s t i n férieur à celui des appareils d'atmui ; en outre, l e chevêtre Dermet de compenser dans s w czrtèlSn9 Tesure de? +carts rventuels I ' i y t > l m t a é i c n des PUY ( c ? . disposition 3 , page 2 2 ) ; - l a semelle ou l e chevêtre9sur lesquels prend directement appui l e tablier,peut servir éventuellement pour placer des vérins en vue de soulever l e t a b l i e r (remplacement des appareils d'appui); c e t t e même configuration permet également de rF>hliser u n c a r d e - c r c e e t de r ,ccorcler sans t r o p de prot.1 C ~ T S 1 ' ouvrage aux terres environnantes.

Le dimensionnement de l a semelle se fera comiiie pour les p i l e s , selon l e s indications données à l a p i e c e 1.1.2. (page 3 u ) . 2.2.2.7.

Choix d'une solukion. -

_ I -

La question se pose plus particulièrement dans l e cas où des remblais sont exécutés après construction de l'ouvrage, qui e s t en f a i t l e plus courant, sans toujours ê t r e pour a u t a n t l e plus favorable. Le cas du déblai ou d'un remblai d'accès exécuté à l'avance sera en e f f e t l e plus souvent résolu au mieux par une solution du genre "piles-colonnes" comportant des pieux d'assez gros diamètre ; s i l e t a b l i e r n ' e s t pas t r è s large (jusqu'à 8 - 10 m. p a r exemple) , on pourra réduire à deux l e nombre de pieux, q u i t t e à les réunir p a r u n chevêtre assurant l e t r a n s f e r t de charge d'un point d ' a p p u i éventuel . t l c e * quelles l a liaison au t a b l i e r se f a i t par une articulation en section rétrécie de béton(afin de supprimer l e j o i n t e chaussée)et qui sont soumises, par conséquent, à une fraction importante de l ' e f f o r t de freinage e t à la poussée des terres sur la hauteur vue. Or! c r p a r e r a l ' e f f o r t horizontal t o t a l à l a réaction d ' a p p u i d u t a b l i e r , e t ce n ' e s t dépasse 0,15 à 0,20 (dans l e cas d'un que si l e effort charge verticale remblai de qualité moyenne) que l ' o n aura recours à des pieux inclinés, sinon l ' e f f e t d û aux e f f o r t s horizontaux peut ê t r e facilement repris p a r les pieux verticaux t r a v a i l l a n t en flexion, pourvu que leur diamètre s o i t suffisant (0,60 m au minimum).

-

2.3. PARTIE INTERMEDIAIRE. -I

Celle-ci, l e p l u s souvent constjtuée p a r des colonnes ou des poteaux,a pour rôle de transmettre à l a fondation les descentes de charge provenant du t a b l i e r . Come on l ' a vu précédemment ( c f . 2 . 2 . FONDATIm), e l l e se rencontre en association avec une f o n d a t i o n comportarit une semelle e t , en principe,lorsaue l e remblai d'accès e s t executé après construction de ï a pile-culée o u - d u ' t a b l i e r . Son importance e t sa configuration sont fonction de sa hauteur, q u i peut ê t r e variable d'une pi'le-culée à l ' a u t r e d ' u n même ouvrage (incidence du profil en lonq de l a voie portée e t du niveau des semelles) e t à 1 ' i n t é r i e u r d'une même pile-culée' (incidehce du profil en travers de l a voie portée e t du niveau des semelles s i l a pile-culée se compose de deux demi piles-culées indépendantes), les effets de ces différents paramètres étant susceptibles de se cumuler. Les schémas ci -après i 11 ustrent ces deux i nci dences.

- 26

AH

-

=p si l’épaisseur l: de la fondation

(semelle + nervure) est la même pour les deux piles- culées .

-Exemple ---(cas de la figure)

on trouve

dF=

AH =

3,90 m

1,251~1

A

--c

---

4%

a

= = =

8F

=

1,20ni

d

p..! ple

b

(cas de la figure)

33m

-on trouve

AH =

2,32m

5m

Ces deux exemples bien que représentant des cas extrêiiies montrent que la variation de hauteur peut ê t r e importante e t que l e d i mensionnement de l a section des colonnes ou des poteaux devra se f a i r e en considérant leur hauteur maximale. y

y

2.3.1. MORPHOLOGIE. -----------

Mis à p a r t l e cas de certaines piles-culées de grande hauteur ( ) 8 m), les sectionscsont constantes sur toute l a hauteur e t peuvent ê t r e c i rcul ai res (colonnes) ou rectangulaires (poteaux) ; dans l e cas des poteaux, ceux-ci sont l e plus souvent de section carrée e t disposés de manière que leurs côtés soient parallèles aux bords de l a semelle. Le choix entre une section circulaire e t une section rectangul a i r e peut ê t r e f a i t au début de l’étude e t reconsidérii au stade de l a réalisation; de toute façon i l s ’ a g i t l e plus souvent d ’ u n problsme mineur.

- 27

-

S ' i l e s t f a i t au d é b u t de l'étude, ce peut ê t r e pour des r a i sons mécaniques; c ' e s t , par exemple, l e cas d ' u n biais important, visà-vis duquel une section circulaire e s t mieux apte à r é s i s t e r à des eff o r t s de flexion déviée provenant du f a i t que les forces agissant dans u n plan horizontal ( t a b l i e r e t poussee des t e r r e s ) o n t des lignes d'action différentes; ce peut ê t r e aussi pour des raisons économiques, basees sur les coûts respectifs de coffrages pour sections circulaires e t pour sections rectangul aires. S ' i l e s t f a i t au stade de l a réalisation,ce peut ê t r e pour des raisons d'opportunité : i l peut en e f f e t f a c i l i t e r l'emploi du matér i e l de cof-frage dont dispose 1 'entreprise adjudicataire des travaux : c ' e s t ainsi que s i l ' o n u t i l i s e des coffrages classiques en bois récupérables , 1 'entreprise préférera une section rectangulaire, plus f a c i l e à coffrer ; s i , par contre, e l l e dispose à bon compte de coffrages perdus sous forme , par exemple, de gaines mijtall iques cy1 indriques constituées d'un feuillard enroulé en hélice, e l l e pourra donner la préférence à une section circulaire, en signalant toutefois au passif de ce procédé q u ' i l ne permet pas u n contrôle f a c i l e de l a bonne exécution du béton, d'après l'aspect. Si l e choix du type de coffrage n ' e s t pas déterminant e t s i des e f f e t s de flexion déviés ne sont pas à craindre,on optera pour une section rectangulaire, qui peut ê t r e avantageuse s i l a hauteur e s t importante ou dans l e cas de piles-culées apparentes. En raison du caract è r e même du choix, i l e s t conseillé aux maîtres d'oeuvre d ' ê t r e comprehensifs vis-à-vis des demandes de modifications des entreprises, sous . réserve des resultats du calcul e t de l a correspondance des sections. Quelle que s o i t l a section choisie, l'ensemble e s t l e plus souvent surmonté d ' u n chevêtre qui solidarise &n t ê t e les colonnes ou les poteaux, leur permettant ainsi de subir sans dommage l'épreuve du remblaiement ; les différents rôles du chevêtre sont analysés plus loin ( c f . page 36 ) .

-

2.3.2. ........................ DIMENSIONS - FERRAILLAGE. Les dimensions des colonnes ou des poteaux doivent t e n i r compte des aléas susceptibles de se produire lors du remblaiement ; aussi e s t i l sage de ne pas se limiter à l a section q u i s e r a i t strictement nécessaire pour r é s i s t e r aux e f f o r t s calculés en flexion composée (réactions verticales + s o l l i c i t a t i o n s horizontales). Dans l e cas d'une pile-culée de hauteur courante, de 5 m de hauteur environ, l e s dimensions minimales conseillées sont données ci-dessous (en cm). h

tle>i

O

W

poteaux

colonne

En prenant l e carré comme section de base, les différentes sections sont liées par les relations suivantes :

2 = 1,2 a

e t b . c

!X

a

2

-

28

-

I1 e s t bien entendu que ces dimensions sont données à t i t r e indicatif e t qu'elles doivent ê t r e majorées s ' i l y a l i e u , notamment lorsque l a hauteur H augmente : on tiendra compte de ce paramètre en

1 imitant inférieurement 1 a valeur du r a p p o r t diamètre hauteur . Compte tenu des conditions à respecter pour é v i t e r t o u t rl'sque de flambement, c e t t e valeur peut ê t r e fixee à l e t l ' on a donc l a condition : 10 'z

Quant au ferrai1 lage, on seprÏ36nira contre t o u t a l é a résult a n t s o i t d u remblayage, s o i t d u compactage d u remblai, s o i t de mouvements éventuels du remblai, en l e prévoyant largement : on armera donc les colonnes ou les poteaux à un t a u x voisin de 2 % sur l a t o t a l i t é de leur hauteur, même s i c e t t e valeur correspond à un surferraillage d u seul p o i n t de vue mécanique résultant d u calcul. Ce t a u x de f e r r a i l l a g e correspond en flexion simple de direction quelconque à 1 'obtention simultanée des contraintes admissibles de traction des armatures e t de compression d u b é t o n , p o u r les classes de résistance les plus courantes. 2.3.3. DISPOSITIONS. ------------

La disposition des colonnes ou des poteaux e s t l i é e à différents paramètres, d'ordre géométrique e t mécanique, q u i sont les suivants :

- Implantation

-

Espacement

- Nombre e t répartit.ion - Adaptation à l a structure portée e t au profil transversal.

Parmi ces différents paramètres, certains ne sont pas indépendants, t e l s l'espacement e t l'adaptation à l a structure portée. I1 y a lieu de distinguer l a d i s p o s i t i o n dans les deux d i r e c t i o n s suivantes :

- perpendiculairement à l a ligne d'appui - parallèlement à l a ligne d'appui. 2.3.3.1.

Perpendiculairement à l a ligne d ' a p p u i .

Les colonnes ou poteaux ne doivent pas ê t r e nécessairement cent r é s sur l a ligne d ' a p p u i : cela dépend de l a présence . ou non d'une d a l l e de transition appuyée directement sur l e chevêtre. Deux dispositions sont envisageables : ?

.-

En l'absence de dalle de transition, ................................... les colonnes ou poteaux seront centrés sur l a ligne d'appui (disposition 1 ci-contre).

---Nota - La disposition r e s t e r a i t valable dans l e cas d'une dalle de transition reposant sur l e t a b l i e r (en t i r e t é s ) .

- 29 -

En d'une dalle de transition --- présence ---1--------------------------qpwyée .............................. directement sur l e chevêtre, i l e s t conseillé d'excentrer les colonnes ou poteaux de façon à réduire les e f f o r t s de flexion dans ces derniers en équilibrant les effets provenant du t a b l i e r e t de l a dalle de transition (disposition 2 c i contre).

L'excentrement sera déterminé par 1 ' une des condi tions sui vantes : 1. - Le moment en t ê t e de la pile-culée, d û aux réactions maximale du t a b l i e r e t minimal e- de - - la - dalle de transition. d o i t ê t r e éaal en valeur absolue à celui d û - a u x réaction: maximale de l a dalle de transition e t minimale du t a b l i e r . La valeur de l'excentrement e s t alors -~ .

ET =

RTmax

.

( RDmax t RDmi n ) DT RD max t RTmin + R D m i n

t

Un exemple i l l u s t r e r a ceci, dans l e cas d'un t a b l i e r de type

PSI.DP de 10 m de largeur u t i l e e t d'une dalle de transition de 6 m de 1ongueur.

===?

Les données sont :

DT= 0,75 m e t , pour toute l a largeur de 1 'ouvrage

RTmin = 87,5 t Dalle de transition

Tab1 i e r

RTmax

l a valeur de ET e s t : ET

=

=

190,5 t ( 9 2 , l + 38,0)0,75 9 0 3 + 9 2 J t 8 L 5 + 38,d

e t l e moment en t ê t e e s t alors : El Remarque à 3

-

t

= 92,l

=

f

RDmin = 38,O t

PDmax

92,l t

=

0,239 m - 4

x(O,75-0,239)-87,5 x 0,239

=

26,l t m

S i l a longueur de l a dalle de transition é t a i t réduite

m y p u i F 5 7 - K on aurait respectivement :

{

- avec dalle de transition de 3 m RDmin

= 43,0t 16;Ot

ET = 0,13 m e t M t

15 t m

L .-

.

avec dalle de transition d e 2 (RDmin RDmax = 24,0t

ET = 0,09 m e t M

t

= 8 tm

I1 apparaît que l a valeur de ET diminue rapidement lorsque l a longueur de l a dalle de transition elle-même diminue,et i l e s t donc envisageable de négliger ce paramètre pour des faibles longueurs de l a d a l l e , au-dessous de 2 m par exemple. En reprenant l'exemple ci-dessus, e t pour la dalle de 2 m y l e moment maximal en t ê t e de l a pile-culée a u r a i t alors pour valeur : Vt = RDmax x 0,75, s o i t 18 t m , à comparer à l a valeur de 8 t m obtenue ci-dessus en excentrant l a ligne d ' a p p u i du t a b l i e r , s o i t u n supplément de 10 t m aisément repris par les colonne< ou les .Poteaux-

;

- 30

-

2. - Seulement en cas de circiilation d'engins lourds de t e r r a s sement a v a n t exécution de l a d a l l e de transition : l e moment en t ê t e de l a pile-culée d û à l a réaction maximale du t a b l i e r d o i t ê t r e égal, en valeur absolue, à celui dû aux réactions ciaximale de l a d a l l e de t r a n s i t i o n e t -minimale du t a b l i e r , e t l ' o n aura : ~~~

._ ~

RDmax x E D - RTmin x ET = RTmax x ET RDinax x DT d ' o ù ET = RDmax t RTrnax t RTmin 2.3.3.2.

Darallblepert à l a ligne d ' a p p- u i-. I

_ Dans _ - toute la mesure d u possible, on s ' e f f o r c e r a de placer l e s ou lesqoteaux au d r o i t des appareils d'appuj ; leur nombre, leur espacement e t leur répartition sont donc en principe l i é s directement à cwx des appareils d'appui. I1 s ' e n s u i t que,pour une largeur , i t i l e donnée, les dispositions peuvent ê t r e assez diverses :selon l a s t r u c t u r e , qui commande l e nombre (une d a l l e nervurée avec larges encorbellements reposera sur moins de points d'appui qu'une d a l l e simple de section rectangulaire) e t aussi selon l e b i a i s , q u i commande l'espacement. I ' c $ t~ ~ < i ~ ~ ' * ~.let . ~ * '~f ' ~ ~ ~ ad 'r >ep ~i ~? . +~1 ser:. ;jnifcrr,ip ddns 12 cr?s d 1!nc da1 i p et -n c . e rpp?r+gy;i 5 c. : s 4 iridiqué dans l a pièce 1.1.1, parie 1 6 . colonnes

7 %

~

La longueur d u chevêtre ?eut aussi influencer leur nombre e t leur espacement ; c e t t e longueur peut en e f f e t varier, pour *,ne largeur u t i l e donnée, comme on l e verra plus loin. 'On peut distinguer deux cas, selon l a largeur du t a b l i e r : - t a b l i e r de f a i b l e largeur

- t a b l i e r de moyenne ou grande largeur. (jusqu'à 8 m )

/

Le nombre de colonnes ou de poteaux peut presque toujours &re réduit à 2 , quelle que s o i t l a , 0,lO

11 -

-

(MODÈLE

E :

< 0,80

F : K :

I C 3)

0,05 a0,10

0,4

Beton

< K < 0,8 : 3,67 Lo t 0,83

Coffrages N 10,O Lo t 8,5

I

pour F=O,O5 Detail A

tg Calcul Automatique : par simulation

a >, 0,lO

(MODÈLE

I C 41

E : ,< 0,80

F : F, = F2 0,IO K : 0,4 $ K $ 0,8 :

Béton

4,O Lo.+ 1,28 )

\

Coffrages

pour F=O,IO

+ 12,O I

10,O Lo

Demi

Calcul Automatique : par

E:

< 0,80

F:

F,N

K:

0,4

0,05

F2

- plan

coupe A A

simulation

N 0,20

< K < 0,8

Béton Coffrages

: 4,O Lo

+

0,45

1

= 10,O L o + 9,s \

Calcul Automatique:

=

0,05

F2 = 0,20

par simulation

Detail C

10

pour:

FI

-

Demi face supérieure

- 13

)6M -(

9

9-

/

variante

0

E : ,< 0,80

F

:

K:

= 0,10 (i,4 < K < 0,8

Béton : Coffrages

7,55 L,

+

/Voir

2,O

Quantités calculees pour les

20,O L o + 19,O

2 volumes (avec

F = 0,101

Demi-face supérieure

Calcul Automatique :par

detail page 4 ( tolerances)

simulation

- 14

-

(MODÈLE ~ B C )

ho

E

:

0,80

F :

0,ï0

K:

O$

< K < 0,8 ' Lo -

19332

8go

Coffrages E 20,O Lo

+

12,O

t

Appui coiilposé de deux éléments disposés symétriouement

Quantités calculées pour les 2 volumes ( avec F = O J O

Demi- face supérieure

Caicui ;fu?omatique :par

simulation

,

CMODÈLE DE BASE 2A)

1!IEl E,

K:

variantes

I

< 0,80 E, >, 0,50 0,4 < K ,

0,50

K : indifferent Béton

:

Coffrages

e

3,25

Lo-

1,s .pour F=O,lO

10,O

Lo +

1,5

-

- 16 (MODÈLE DE BASE 2c)

variantes

F :

< 0,80 = 0,05

K :

indifferent

E,

Béton

E, >,

O,5O

: 3,25 Lo +0,8

Coffrages ci 10,O Lo +9,0

I

I

F Pour E,

I

0,05

'i

i

= 0,80

E, r 0 , 5 0

NOTA - Les modèles représentés ci-dessus ( Z A , ?El, 2 C ) e t ciAaprès ( 3 A , 3 B , 3 C ) sont des modèles de base, à partir desquels i l e s t possible, surt o u t à partir des modèles de base 2 A e t 3 A , de varier les formes p a r introduction de plans supplémentaires, de rainures, e t c . , . , comme cela a é t é f a i t pour les modèles de type 1 . Ces formes dérivées ne sont pas représentées i c i , car e l l e s diffèrekt assez peu de celles qui se rattachent au type 1 (pages 3 à 1 4 ) ; une adaptation e s t r??iarimoins nécessaire dans chaque cas.

Pour les modèles de base présentant à l a fois u n f r u i t d'extrémité e t un f r u i t latéral négatif (ZB, 2 C ) ou positif ( 3 B , 3 C ) , l'aspect ainsi conféré à l ' a p p u i par ces différents f r u i t s e s t généralement suffisant en soi ; i l n'y a ,lors pas lieu d e rechercher des formes dérivees de ces modèles de base.

- 17

-.

(MODÈLE DE BASE 3 A )

.

va riantes

K:

0,4

,< K
,

0,50

F :

LX

O,IO

E,

< O,SO

à0,20

K : indifferent Béton

:

3,25 Lo

-

1,75

Eo = 0,50 Pour E,

Coffrages

10,O Lo

+

1,5

= 0,80

F =O,lO

-

- 18 (MODÈLE LO

r

E, >, F = K:

E,

0,50

I

IlEl

< 0,80

0,05

indifférent

Béton

:

3,25 Lo

+

0,88

Eo I 0,SO 0,80

pour E, Coffrages :

10,o Lo

+

9,0

F =0,05

-

DE BASE

3cI

variantes

- 19

1.2. Standardisation des longueurs des voiles élémentaires. Constitution d'un appui long par la combinaison de voiles élémentaires standardisés

- 20 -

-

1.2 STANDARDISATION DES ,LONGUEURS DES VOILES ÉLÉMENTAIRES

OBJET

1.2.1.

L'objet de cette étude, qui s'applique uniquement aux pontsdalles, est de définir au mieux une lonqueur unique de voile élémentaire susceptible de s'adapter à un ensemble d'ouvrages dont la construction est prévue en série (groupements par lots), mais dont les caractéristiques géométriques sont différentes.

On distinguera successivement le cas du voile unique comportant 2 ou 3 points d'appui, ensuite celui des voiles multiples dans 1 'hypothèse d'une dalle sans encorbellements latéraux, à laquelle on peut rattacher le cas d'une dalle à larges encorbellements, comme on le verra plus loin. Les limites d'emploi courantes sont les suivantes en foncion de la largeur biaise d'intrados :

-

inférieure à 8 m - comprise entre 8 m et 10 m - supérieure à 10 m

1 seul voile 1 ou 2 voiles n voiles

La largeur droite LI de tablier à considérer pour le bon positionnement des appareils d'appui, vis-à-vis des efforts dans le tablier, est égale à la largeur de la dalle rectangulaire de même épaisseur et de même aire que la dalle réelle : on la désignera par "largeur conventionnelle d'intrados" LI. Dans le cas où les encorbellements sont faibles*on pourra indifféremment prendre pour L I la largeur utile du tablier ou la largeur de llintrados. Dans le cas où les encorbellements sont importants' cette largeur LI est définie par le schéma ci-dessous.

I I

1

(Les aires hachurees sont égales)

1.2.2. CAS DU V O I L E UNIQUE. ,

*

Cette disposition est recommandable lorsque le nombre de points d'appui est de'? ou 3 (éventuellement 4) et s i la longueur correspondante du voile reste acceptable du point de vue de l'aspect ; en effet, le catalogue des formes élémentaires qui précède fait apparaître que certaines formes de voiles ne sont esthétiques que s i le rapport lon ueur est

&

très nettement inférieur à 1. Les paramètres à prendre en compte sont définis aux deux schémas ci-après, dans le cas de 2 et de 3 points d'appui.

I

I

I

I

I

I I

1

- 2-- points -----_--d'appuis. --En reprenant les dispositions définies au paragraphe 2.2.1.4. de l a pièce 1.1.1, on peut poser :

-

LI = k (Lo sin cp

-

26)

k ayant pour valeurs extrêmes*1,4 e t 2; e t 6 9,50 et 0,25 m (avafit-becs excl UF ) . I

On obtient ainsi deux droites délimitant l e domaine d'emploi d ' u n voile de longueur donnée en fonction de l a largeur biaise. A t i t r e d 'exemple, u n voile de 4 m de longueur (Lo = 4 m ) convient pour des lar-

geurs biaises de 4,2 à 71m .-

- 3-- p--------i n t s ' d'appui. -De ' l a même façon, on peut poser : LI

sin cp

= k (Lo

-

26)

k a y a n t p o u r valeurs extrêmes:1,4 et 1,6,

e: 6 : 0 , 5 0 e t 0 , 2 5 m.

On obtient comme précédemment deux droites délimitant l e domaine d'emploi d ' u n voile de longueur donnée en fonction des lazoeurs biaises. .

Le graphique ci-dessous traduit ces dispositions. Longueur d'un 'voile unique

LO

(m)

in

* Nombre

t

de points d'appui

L

't L? /

'' 0

/

Pour les voiles de plus de 5 m de long,

*is 0

D *-

0

0

0

8,

prévoir 3 (éventuellement 4 ) appareils

' 2

0

d'appui.

/

AU delà de 10 m de largeur biaise

I

3

Nota -

prévoir en general plusieurs voiles au lieu d'un seul.

I

1 - La standardisation de la longueur des voiles uniques reste limitée. En e f f e t , on v&i't sur le graphique précédent que l a plage d'emploi d ' u n voile de longueur donnée e s t assez limitée e t que l'on sera souvent conduit, pour standardiser les longueurs des voiles uniques, à adopter plusieurs longueurs de voi1e.s ( 2 ou 3 ) ; de plus,ces longueurs seront l e plus souvent différentes de la longueur qui sera retenue peur 1es pal ées composées de pl usi eurs voi 1es.

Par exemple, u n voile de 6 m de longueur ( L = 6 m), qui convient pour des largeurs biaises comprises entre 7 , O m'et 8,8 m seulement, n ' e s t guère u t i l i s a b l e dans l e cas de voiles multiples pour lesquels l a longueilr niaxiiiiale e s t généraleilient inférieure à 5 iii. ':

"ju''

'

,.?

..;

2 - Dans l e cas d'une dalle à larges epcorbellements, l a l o n gueur d ' u n voile unique sera t r è s voisine de l a largeur biaise de l ' i n trados, en raison de l a position obligatoire des points d'appui extrêmes.

CP% DE3 V O I L E S NULTIPLES

Une t e l l e disposition e s t conseillée lorsque l e nombre de points d'appui e s t supérieur à 3 , ou lorsque l a longueur de l a ligne d'appui conduirait à des dimensions importantes pour u n voile unique. I1 e s t é galement à noter que certaines formes de voile ne sont envisageables q u 'avec des longueurs réduites , ce qui conduira frequemment , pour des questions d'aspect,à adopter ce type de solution. Dans tous les cas, chacun des voiles élémentaires reçoit deux apparei 1s d'appui seulement. Le schéma ci-dessous , qui reprend les dispositions indiquées dans la NOTICE GENERALE (ce. pièce 1.1.1 fj 2 . 2 . 1 . 4 ) , d é f i n i t les paramèt r e s à prendre en compte pour une dalle quasi rectangulaire.

(

A,

=

distance entre axes des appareils d'appui s u r un voile

XI

=

distance eutre les-appareils d'appui de deux voiles consécutifs

6

=

débord

n

=

nombre de voiles élémentaires

I

\

( ( ( (

( ( (

( 6

2

0,25 m )

P

La longueur d ' u n voile élémentaire e s t : Lo = A,

t

26

Entre les différents paramètres, on a les relations e t conditions suivantes ': ..' (1)

x,

+ hi

=LI n sin CP

avec

A,

i XI

2

4m

et XI




l

0

droit

I

I

Valeurs courantes

- Remblai t r a i t . é sbr t o u t e

sd

h= l m d z 3,50 m

hauteur

i

/

I

.

'

'

_

'

.\

Dimensions à définir. On se reportera aux indications concern a n t 1 e c a s - a Ü - d ~ b T a i - T c ~ ~ - p6â )~.e Critères - - - - - - -de- -choix - - - - Une t e l l e solution v ' e s t valable que s i l e remblai e s t exécuté assez longtemps à l'avance, afin de limiter les tassements. Elle n ' e s t intéressante que s i l a reaction d'appui maximale e s t relativement petite par rapport au poids propre d'une pile-culee classique pour laquelle les terres à porter constitlreraient la partie principale de l a charge. Elle e s t avantageuse e t parfois la seule à r e t e n i r , en cas de remblai de hauteur importante. d ' u n mur garde-grève e t leu) d ' u n e dalle de transition. Cas ----------------- --------- ..........................

I l e s t rappelé que l a larqeur B de l a fondation n ' e s t pas l i é e à la géométrie de l a partie supérieure, qui dépend notamment de la dis-

tance entre lignes d'appui du t a b l i e r e t de l a dalle de transition, mais e s t déterminée uniquement en fonction des réactions d u t a b l i e r e t de l a dalle de transition éventuelle, ainsi que des caractéristiques du terra'in. Pour cette raison, l a configuration de l'ensemble peut ê t r e t r è s divers i f i é e , comme l e montrent les schémas de la page 10. CePendant on évitera, par engraissement du sommier, les fai bles décrochements qui ne permettraient d'économiser que de petites quanti tés de béton, t o u t en compliquant coffrage e t f e r r a i 11 age.

-10-

c

d e

a210cm

Z6ne engraissée

t

I

+.I

c

B

* 2

I' .I_

-B 2

' a 2 1 0 cm

I

-

ne sera pas centréeesur l a ligne d'appui du tablier, mais e l l e sera placée de telle manière que

I

*E'=

Q *

* A

Valeurs courantes de

D1

(RD max

+ RD min) D T

- 11 -

1.2- FONDATION PROFONDE SUR PIEUX 3 dispositions courantes sont décrites ; elles sont classées suivant le nombre et l'inclinaison des files de pieux.

1.2.1- PIEUX VERTICAUX SUR 2 FILES 1 _-

r:

-- --

T.N. ou remblai

__

I I

Semelle ou sommier

---

1. Cas du deblai ou d'un r9mblai execute a l'avance.

L ._

-.

--

-

Pieux verticaux sur 2 files

~~

c-

I

2- Cas d'un remblai exécuté aprés construction de la pile. cuke ou de l'ouvrage.

"

/ Semelle

Pieux verticaux sur 2 files

1.2.2,PlEUX VERTICAUX SUR 2 FILESet PIEUX INCLINÉS .-_ - _--____

SUR 1 FILE

Semelle ou sommier

Cas du déblai remblai executé Pieux verticaux sur 2 files Pieux inclinés sur 1 file

1.2.3 - PIEUX VERTICAUX SUR 1 FILE ou PILES- COLONNES T.N. Chevêtre

Cas du déblai ou d'un remblai exécuté à I'avanc

kjgnt?-d_e_1,2,3: pieux verticaux et inclines sur 1 file

Pieux verticaux sur 1 file ou piles-colonnes

-

1.2.1

- PIEUX

12

-

VERTICAUX SUR DEUX FILES

1.

-

DEBLAI 01' REMBLAI EXECUTE A L'AVANCE.

Coupe transversale

'-1

I

I I

Elevation

'

partielle

béton de propreté . . épaisseur 2 IO

Cette disposition e s t recommandable lorsque l a voie inférieure e s t en déblai O U cue l e remblai e c t exicuté a i'avùnces -ct que les fif o r t s horizontaux sotit peu importants ( i l s peuvent ê t r e repris par l a réaction horizontale du terrain sous l a semelle). C'est l a disposition l a plus employée dans les ouvrages courants en cas de fondations profondes .

La semelle sera placée l e plus h a u t possible, compte tenu de l'espace à réserver sous l e t a b l i e r p o u ~accéder aux appareils d'apphi; e l l e e s t complétée par une nervure d o n t l e rôle, essentiellement d'ordre géométrique, e s t d'assurer l e calage des appareils d'appui au niveau requis.

Dimensions à d é f i n i r

Données

-

Niveau de l'intrados - g : diamètre ou section des pieux - L : longueur des pieux, l i é e aux données géotechniques

-

(préfabriqués béton (ou exécutés en nature des (pl ace pi eux métal R : charge t o t a l e à porter (réaction du t a b l i e r t poids propre de l a semelle t poids des pi eux). Force portante d ' u n pieu.

- g

: diamètre ou section des

pieux. - Nombre de pieux - k ! : distance entre l e s f i l e s de pi eux. - B : largeur de l a semelle - h,: hauteur de la semelle On trouvera à l a page suivante un rappel des c a r a c t é r i s t i ques des différents types de pieux e t des indications sur les dimensions transversales de l a semelle.

-

b : largeur de l a nervure. h,:

hauteur de l a nervure.

- 13

-

Le diamètre des pieux doit ê t r e considéré, t a n t ô t comme une donnée, t a n t ô t comme une dimension à f i x e r , de laqueile dépendront les dimensions transversales de l a semelle >(B e t h,) : l a semelle l a plus petite sera obtenue avec l e plus p e t i t diamètre, d o n t l a valeur e s t fixée à 0,60 m pour des pieux exécutés en place. Le diamètre est'souvent un élément d'une offre e t doit s a t i s f a i r e à diverses conditions : portance t o t a l e , nombre de pieux, coût, e t c ... I1 fera donc l ' o b j e t d'une dTscussion, d o n t on trouvera les éléments dans l a N O T I C E ' G E N E R A L E , pl'èces 1 . 1 . 2 e t 1.1.3. Quant au dimensionnement proprement d i t , on trouvera des éléments dans l e dossfer FOND 72, Fascicules 4 e t 5.

PIEUX - Le diamètre des pieux e s t l i é à leur longueur, selon l a règle suivante applicable aux pieux en b&J>~-_a_r_mle: 1 pieux préfabriqdés : 4 >, de la longueur 30 1 - pieux exécutés en place : Q 2 - de la longueur 20 I-

Pieux préfabriqués battus

l I

Longueur maximale L (m) Force ortante mo ,&e d'utiisation (1)

6

1

Pieux exécutes en place

30

40

50

60

70

80

9

12

15

12

M

16

50

90

140

140

200

250

valeur normale

3 @

La distance entre axes des deux f i l e s e s t f? =

2 , 5 !J valeur minimale

Domaine d'emploi ( c f . FOND 72, Fasiicule 4;

I

5 rn ,c, L


0 , 5

(1-

$) + d

(condition de r i g i d i t é )

''

La valeur de hS doit ê t r e t e l l e que l'ancrage c'es armatures des pieux dans l a semelle s o i t correctement assuré. Le diamètre des barres é t a n t en gros proportionnel à celui des pieux, on peut considérer que l'ancraue d'une armature HA avec crochet e s t assuré s i l a semelle a une hauteur h s au moins égale au diamètre 0 des pieux, étant entendu que les arm2tures sont terniinées p a r des crochets ou crosses d'ancrage e t implantées en nombre suffisant au d r o i t des pieux ( v o i r pièce 1 . 3 . 2 ) .

Le tableau suivant donne, en fonction du diamètre des pieux, les valeurs de la làrgeur e t de la hauteur de la semelle dans les hypothèses suivantes :

I,!= 30,706

- largeur normale : B = 5 #

- hauteur minimale:

h,= 1,5 $6-0,lO (m) pour -

30

4 cm Bm hs m

40

50

I

a =

m

d ~0,OSrn

____.______--

60

70

80

1,50

2,OO

2,50

3,OO

3,50

4,OO

0,60*

0,60*

0,6L1

3,f'O

0,95

1,iO

> 80

cm

.-~

c

t

Il

Les pieux seront dicposés sttr une beuie f i l e . -

v a l e u r minina,le absolue

Ces résultats peuvent se traduire par l a formule (approchée par excès) suivante : s mi n iilia 1 e = k , 4 01 ( 2 )

et, h s > 0 , 6 0 m

Cette dimension courante de l a hauteur de l a semelle ne pose aucun problème pour l'ancrage des armatures du pieu d a n $ l a semelle. Des é t r i e r s ne seront généralement pas nécessaires ( c f . pièce 1.3.2 Cj 4 ) .

Les schémas ci-après, é t a b l i s d'après les valeurs données au tableau précédent, montrent 1 'incidence du choix d u diamètre des pieux sur les dimensions de l a fondation e t , par s u i t e , sur son c o û t .

---Nervure _ _ - - - Elle n ' e s t pas à prévoir systématiquement-et paraît superflue

du seul point de vue mécanique lorsque les descentes de charge se font,..:) au droit des rangees de pieux( 11 ou 21sur l e schéma de droite de l a p$g,e, 0,50 m

-

-

43

S i leur hauteur dépasse 8 m , les poteaux de section constsnte pourront ê t r e remplacés p a r des voiles de section variable ( g r a n d côté perpendiculaire à l a ligne d'appui), analogues à ceux q u i o n t é t é définis pour les piles-culées noyées de grande hauteur ( c f . page 2 2 ) .

4.3 - P A R T I E SUPERIEURE.

La disposition générale e s t représentée au schéma ci-contre, e t les paramètres sont définis ci-après :

~- 3 à050*

1

Niveau du haut de la corniche

_I

I

: longueur "théorique" du

mur, uti1 isée' dans les calculs des efforts

e,: \ Face inférieure- parallele

ha :

à la trace du talus

i

d

h, : h, :

I

h, :

longueur apparente du mur en retour, mesurée entre l e nu a r r i è r e du poteau e t l a crête du talus f i n i hauteur d'accrochage sur l e poteau hauteur du chevêtre hauteur du voile frontal hc + hV

e, : épaisseur du mur épaisseur conseillée : e,

= e+2

(rn)

20

e, : épûisseur du voile frontal >, 20 cm. Le calcul des e f f o r t s e t d u ferraillage de l a partie supérieure d'une pile-culée apparente e s t exposé dans l a pièce 1 . 3 . 2 5 3.3 e t 3.4. Normalement ces calculs ne sont à effectuer que lors de l ' é t u d e d'exécution ou pour v é r i f i e r les calculs de l ' e n t r e p r i s e . x

Les cotes mentionnées par u n ++ sont des valeurs minimales recommandées pour assurer sans dépenses excessives u n enrobage suffi sant des éléments de l a pile-culée par des terres.

-

44

-

AVERTISSEMENT

Dans les exemples qui suivent :

-

les 1a.rgeurs de semelles en cas de fondations superf i ciel les ,

-

les caractéristiques géométriques des pieux (type, diamètre, nombre, longueur) dans l e cas des fondations profondes,

sont données à t i t r e purement i n d i c a t i f .

Par a i l l e u r s , les dispositions figurées de l a partie supérieure (notamwent présence ou non d'un mur garde-grève, d'une dalle de t r a n s i t i o n , de murettes l a t é r a l e s , de p e t i t s murs en retour) ne s o n t pas, sauf exception ( c f . exemple 4 ) , liées à l'exeinple représenté mais peuvent - e t doivent -, bien entendu, ê t r e remplacées par celles qui sont l e mieux adaptées à l'ouvraqe auquel e s t destinée la pile-culée. I1 e s t rappelé à ce propos qu'une disposition comportant des p e t i t s murs en retour conduit généralement à l'ouvrage l e plus économique, grâce à la réduction de longueur qui en résulte pour l e t a b l i e r , l'économie qui en résulte étant d'autant plus grande que l e t a b l i e r e s t plus large ; tout e f o i s , une t e l l e disposition n ' e s t possible qu'avec un chevêtre long.

En ce qui concerne l a longueur du chevêtre, on notera qu'un chevêtre court e s t à réserver en principe au cas d'ouvrages de laroeur modérée e t lorsqu'une disposition ne comportant que deux colonnes e s t possible ( c f ; exemple 1) ; p a r a i l l e u r s , l'adjonction de parties latérales (murettes, p e t i t s murs en retour) n ' e s t possible qu'avec u n chevêtre 1ong. Un gant-métré sommai re correspondant à l a pi le-culée représentée e s t j o i n t aux modèles, à l'exception des modèles spéciaux, e t a é t é évalué à p a r t i r des t a u x de ferraillage suivants : 70 k?/m3 pour les semelles e t les nervures, 200 kc11m3 pour les colonnes e t les poteaux, 110 kg/m3 pour la partie supérieure, e t ne comprend n i l e béton de propreté, n i les quantités relatives aux pieux.

-

SCHÉMAS

Ii

45 -

D ' E N S E M B L E D E S E X E M P L E S REPRÉSENTÉS

O

Ii

\ \

\ \

\ \

I

1 a 4 sur semelle

[ÉCHELLE:

11250)

O

\ \ \

5 a 9 sur pieux Modele spécial

I

I Pi le-cuke apparente Modele spécial t

m

I

@

!

I

. I

_

c

-

- _

_

.

1 Betons

pËGFi-1 Tablier profil 5 (LU= 7,50m ) Biais:

46---

_

0

Fondation sur semelle filante dans le terrain

0

2 colonnes cylindriques

0

Chevêtre simple court

- Semelle

et nervure

-Chevêtre

Coffraaes

9 s 65 gr ---_____

_ -

-____-_

__

Armatures ___ . ___

__

li,b m3 2,9 rn'? 2,i m3

i

m2

50 1,l

t

2-

E Iévation Coupe A A

LU/sin _ _ _ -CP _ _ -

A

I

/-

I ~

1 Chevêtre 1111 11111

11111 11111

7,50* ___ 4

I

lllll 11111

I

I t o -

simple court 1 C

rA---

1,20 E 0,3 x 4,20 N 1,8 x 4,2 6,30 = 7,50 2 x 0,60

7,50

-

(1)

Dimension déterminée en fonction de la charge à porter et des caractéristiques du sol.

Vue en plan

DOMAINE D'EMPLOI Échelle : 1/100

Ce modèle r e p r é s e n t e t y p e t r è s courant, pour gueur d i l a t a b l e modérée f i c (pas de garde-grève transition).

-

-

une p i l e - c u l é e de t a b l i e r de l o n e t à faible tran i de d a l l e de

Remblai d'accès exécuté après l ' o u vrage. Hauteur modérée du r e m b l a i ( 5 à 6 m) B i a i s 1 i m i t é à 80 gr en cas de poteaux de s e c t i m carrée.

-. -

Nombre de colonnes f o n c t i o n de l a l a r g e u r du t a b l i e r . Le cas représent é correspond à un t a b l i e r de l a r geur f a i b l e ou moyenne LU< 10 m.

__-. -

-

'

-__

-

'EXEMPLE

L

2

Tablier profil 7 ( LU = 10 m ) 1 Biais : = 85 gr

-

-_

Fondation sur semelle filante dans le terrain naturel

-Semelle e t nervure

l 6 t 4

3 poteaux de section carrée

-Chevêtre

4,2 m 3 1 1 , 5 m3

~-

-

-

_____

1

__--

~

I

___~ Chevêtre long avec garde-greve

-

4 Disposition normale -

- Poteaux

m3

Y-

2Aq

I

L

-

I

* A+

I

r-

50 x50

I

kj

et Semelle filante

1 I

'

*(

1,20 = 2 x0,60 ( >0,3~3,25) 9,lO = 2,8 x 3,25 (1)

cf. exemple 1

Variante Cas d'une dalle de transition

I

' l e

1.-

.

-

-z-

i

'9.101@30

(2)L'axe de' la ligne d'appui est excentré par rapport b celui des poteaux (ci.page 2 8 ) .

I l

J -

i

__

Ce modèle représente une pile-culée de type courant, adaptée à un t a b l i e r de grande longueur dilatable (présence d ' u n j o i n t de chaussée ouvert) sans limitation de t r a f i c ( p o s s i b i l i t é d'y appuyer une dalle de transition).

........................ Conditions d ' u t i l i s a t i o n

-

1

I

Coffrages 110 m2 j Armatures 3,3 t I -I _

Chevêtre long avec garde-grève

9

L

-

Betons

:

Rembl ai d I accès exécuté après 1 I ouvrage. Hauteur modérée du remblai ( 5 à 6 m) . Biais limi té à 80 gr (non limité en cas de col Onnes cy1 indri ques) . Nombre de poteaux fonction de l a largeur du t a b l i e r . Le cas représenté correspond à un t a b l i e r de largeur moyenne ou importante ( L U G 16 m en cas de dalle rectangul aire).

_ _ 1

1

iL 1

__

.

EXEMPLE

c1 -A

__

1

Betons Semelie et nervure

Tablier profil 7 ( LU= 10 m )

LEiais

_ _

48

(P= 100 __ - gr

0

Fondation sur semelle filante dans le terrain naturel

O

2 poteaux voiles de section variable

-

O Chevêtre long avec garde-grève -

Poteaux Chevêtre

Coffrages

i a , 4 m3 9,2 m3 130

m2

Armatures

-

Coupe A A

Elévat ion

Chevêtre long avec garde-grève 2ARE l

I

Profil asymétrique disposition 2 (cf. page 2 2 )

--

d Nervure

Vue en plan

DOMAINE D'EMPLOI Ce modèle pour t a b l i e r de l a r geur moyenne sans l i m i t a t i o n de t r a f i c représente une pi le-culée adaptée au cas d'un remblai de grande hauteur ,

........................ Conditions d ' u t i l i s a t i o n : - Remblai d'accès exécuté après

NOTA 1 .

2.

1 ' ouvrage , - Biais modéré. La disposition représentée ( 2 poteaux sur semelle f i l a?-&) e s t à considérer comme normale en cas de f o n d a t i o n superficielle sur sol moyen ou bon ; Elle convient en particu?ier lorsque l e nombre d'appareils d'appui e s t de 2 seulement. S ' i l y a davantage d'appareils d'appui ( 3 ou 4), les poteaux (toujours au nombre de 2 ) seront disposes de façon à minimiser les e f f o r t s dans l e chevêtre ( c f . page 24) e t les pot e aux. S i l e sol e s t très bon, l a semelle unique peut ê t r e remplacée pardes semelles isolées au d r o i t de chaque poteau.

1i

Tablier profil 1 (LU= 13,50 m )

0

Armatures

Modèle long avec garde-grève

2,2 t

E levation

Semelle filante modèle long avec garde-grève 2 AVE

15,lO

Cas

d'un déblai (coupe AA)

_.

Cas d'une tête de remblai truitée

25

17'

Éthelle : 1/100

Partie de remblai

I

traitee en grave-laitier

L-

3,80 03,501 (cf. p . 9 )

DOMAINE D ' E F I LOI Ce modèle représente une pile-culée pour t a b l i e r de toute larpeur,sans limit a t i o n de trafic,de type particulier réservé pour tous les cas ou les tassements prévisibles après exécution du t a b l i e r resteront faibles.

- cas normal du d é b l a i - cas d'un remblai t r a i t é de hauteur *modérée exécuté assez longtemps à 1 'avance, sur un substratum non susceptible de tasser - toutes valeurs du biais,

-50I

O

FXËMTLE 5 1

In

Tablier profil 7 ( LU= 10m) Biais:

0

Fondation sur pieux ( 2 files)

0

3 colonnes cylindriques

V = 90 gr

-

I

-

_____

___

_-_

--

. .

.-

__

O Y

.

É iévation -.Lülsin

P---

'I +E&/A\

,Chevëfre

Coffrages Armatures -I

18,7 r n 3 4 , 3 m3 10,5 m3

95

1

m2

3,3 t __--

Coupe A A

CP

--.

-

-lo&1.

1-

-. O

l

O

,'\

@L *'

Betons Semelie

-Colonnes

1

Chevêtre long avec garde- grève

-

--

1

4

+

!4

A

\'

Echalle : 1/100

1

N

t

@-

s m n ' e s t à envisager yt!e s i l'ouvra-

t e ultérieurement. En cas de déblai ou de rembl a i exécuté à 1 I avance on u t i l i s e r a de préférence un modèle d u type représenté à 1 'exemple n o 4 (som-

- 51rr------

I

11

1

I

:

Tablier profil 1 (LU=

13,50m)

V = 80 gr

Biais:

0

Fondation sur pieux ( 2 files)

0

Semelle de liaison en tête de talus

Betons 40 mz 31'4 m 3

Coffrages Ar matures

1 (Pieux

exclus)

2'2

Elévation

Modele court 1C L

r -

1L

pieux

4 60

-

Pieu4

8 pieux fores verticaux

Longueur % 8,50 m

4 60

11,40

-~

Gl

"

a-

Echelle : 1/100

Coupe

* I

l

y

sur 2 files au droit

des appareils d'appui ou : 8 pieux préfabriques battus 4 50 ou : 12 pieux Préfabriques

Vue en plan -

__

__

-0**J Z,

1'91

P *

+

' - a l I

t-

*

L i

4 battus *11,40

O w-I

A

** 3,OO

O-

2,50 2,OO

40

= 3x3,40+2*0,60 cas de pieux 4 6 0 de pieux 4 50

I

= cas = cas

de pieux 4 4 0

AA Avec garde -grève et dalle de transition

Sans garde-grève ni dalle de transition

*h

t "i

F

O.

.,-

'

*h

i dépend du ni veau de la dalle de transition.

La semelle regnera sous toute la largeur du tobliei

DOMAINE ' D I EMPLOI

Ce modèle de pile-culée, pour t a b l i e r de toute largeur, sans limitation de t r a f i c . e s t conseillé de preference au precedent lorsque cela e s t p o s s i ble.

-

Cas normal du déblai

- Cas d ' u n remblai exécuté - Toutes valeurs du biais.

à 1 'avance

I I

__ --

.-

___ Beton

-

-Chevêtre

0

Fondation sur

Biais : q

0

Chevêtre simple court

=80 gr __ -

0

___

-

- _

seul

Coffrage

2 pieux

Tablier profil 7 ( LU= 10m)

1.

Ar matures

7,8 rn3 25

o,a

rn2

I i

t

(Pieux exclus )

_. -

.

__ ~ _ _

_.i

_--

A,

i,ao

I 5,10*_ -

II

t-

2 pieux forés

I 19

longueurrz15rn

Variante

Vue en plan

avec garde-greve

Echelle

,

dalle de transition

11100

---Nota.

Dans l e cas d ' u n remblai exécuté après construction de l a pile-culée, on a affaire à des piles-colonnes (cf p e 1 7 ) .

* L'axe de l a ligne d'appui

est excentrée par rapport a celui des piles-colonnes (cf page ii)

DOMAINE D ' EMPLOI Ce modèle de pile culée Dour t a b l i e r de largeur moyenne, sans limitation de t r a f i c , e s t b 0,4 à 0,5 ht

( H v = hauteur vue de l'appui avec ( l = portée droite ' hf = hauteur du tablier

Nota - Si Ta pile est constituée par des voiles très courts ( 4 1,56 m) ou des colonnes, il y aura lieu de vérifier sa résistance vis-à-vis d'un choc de véhicule lourd ; pour cela, on se reportera à la pièce 1-3-3.

5.2. PILES-CULEES.

Des bases pour un prédimensionnement sont données dans la NOTICE GENERALE (pièce 1.1.3, page 27) ; elles sont rappelées ici pour mémoire : Cas de colonnes

0 ^ 0,60 m ,,*

Cas de poteaux

a ^ 0,50 m

b.c = a2

* hauteur maximale de l'élément considéré

On vérifie ensuite à l'aide des abaques de flexion composée que les dimensions ainsi déterminées conviennent ; pour cela, et bien que le taux de ferrai 11 âge réel soit prévu à 2 %, cette vérification se fera en considérant les sollicitations de service et un ferra il 1 âge fictif plus faible (1 % par exemple), la différence servant à résister à d'éventuels efforts supplémentaires dus au remblaiement et aux poussées des terres sur les colonnes. En ce qui concerne les poteaux des pi lès-culées apparentes, on se reportera à la pièce 1.3.2 § 3.2 qui traite plus particulièrement du prédimensionnement de la largeur des semelles et de la section à la base des poteaux.

- 32 -

6 _ PREDIMENSIONNEMENT DES APPAREILS D'APPUI

OBJET - Dans un calcul d'appui s, notamment pour le remplissage du bordereau des données du programme PP 73, il est nécessaire de connaître au préalable les caractéristiques des appareils d'appui utilisés. Dans ce but, on donne ci-après des indications pour déterminer les caractéristiques de base des appareils d'appui du type "élastomère fretté", à l'exclusion des sections rétrécies de béton, plus simples à dimensionner et pour lesquelles on trouvera des indications dans le dossier JADE 68. DETERMINATION DES CARACTERISTIQUES DES APPAREILS D'APPUI.

L'appareil d'appui est défini par ses dimensions en plan, ainsi que par 1 'épaisseur et le nombre des feuillets élémentaires. 6,1. DIMENSIONS EN PLAN.

) )

On calcule la surface minimale en admettant un taux de travail de 1' élastomère frettë de 150 bars pour les piles intermédiaires et de 125 bars pour les piles-culées. Cette surface minimale est traduite sous forme d'une dimension en plan DAP x LAP à introduire dans les bordereaux des données (LAP désigne la, longueur du grand côté, parallèle à la ligne d'appui). On s'attachera à choisir pour les dimensions DAP et LAP des sous-multiples des dimensions des plaques mères dont disposent les fabricants (900 x 1000 et 700 x 1400) (cf. JADE pièce 3.1 et Bulletin Technique n° 4 de la DOA.A) sur les appareils d'appui en élastomère fretté). On notera que le coefficient de forme = -fLAP est maximal pour un ouvrage droit et tend vers 1 (carré) lorsque l'ouvrage est très biais. Le calcul de la surface minimale ainsi définie implique la connaissance de la valeur de la réaction d'appui maximale correspondante, dont la détermination sera effectuée en pondérant les charges routières civiles non exceptionnelles et en appliquant aux différentes charges, y compris la charge permanente, un coefficient de majoration pour tenir compte de l'inégalité de réactions d'appui entre les différents appareils d' une même ligne. Si l'on utilise les résultats fournis par une note de calcul automa tique de tablier du type PSI.DA ou PSI. DP, on retiendra que ces notes fournis sent, ligne d'appui par ligne d'appui, la réaction d'appui maximale pour un ap pareil d'appui . Cette réaction est calculée en appliquant aux réactions tota les par ligne d'appui, réparties également entre les différents appareils d'appui, des coefficients de majoration pour inégalité de répartition et des coefficients de pondération.

- 33 -

En l'absence de note de calcul, on pourra évaluer la réaction d'appui totale à l'aide des abaques du chapitre 1 et l'on appliquera les coefficients de majoration correspondants, évalués par excès, en s'inspirant des indications données à la pièce 2.5 § 4.4 du dossier PSI.DP 69. Si les appareils d'appui ne sont pas régulièrement espacés, une correction est à faire sur les résultats obtenus comme il est dit cidessus et l'on pourra s'inspirer pour cela des indications données à la pièce 2.1 § 8.4 du dossier PSI.DP 69 (et § 12 de la pièce 2.1 du dossier PSI.DP 78 à paraître). 6.2. EPAISSEUR ET NOMBRE DES FEUILLETS ELEMENTAIRES.

Dans le cas des ponts courants, pour lesquels les réactions d'appui restent modérées et les rotations du tablier faibles, des feuillets élémentaires de 8 à 12 mm conviennent en général et l'on choisira une hauteur totale d'élastomère supérieure ou égale à environ 1,5 fois le déplacement absolu du tablier sous les efforts de raccourcissement élastique, retrait, fluage et dilatation thermique, qu'on peut évaluer à partir du raccourcissement unitaire ci-après : 4.10 -4 pour les ponts en béton armé 7.10-4 pour les ponts en béton précontraint.

- 34 -

7. COUTS ET QUANTITES ESTIMATION

7.1.

OBJET ET DOMAINE D ' A P P L I C A T I O N .

Le présent chaprtre a pour objet de permettre une évaluation simplifiée des coûts, éventuellement des quantités, relatifs aux différents appuis (piles et piles-culées). Cette évaluation se fera directement à l ' a i d e d'abaques ou de formules approchées lorsque les appuis sont de l'un des types standard de référence définis ci-après : - pour les piles : modèlede base 1A du catalogue déformes des voiles élémentaires (voiles rectangulaires de sections constante) (cf. pièce 1.2.2, page 3) ; - pour les piles-culées; : modèle du type courant comportant des colonnes (exemple s 1 et 2) et modèle du type à semelle en tête de talus (exemple 4) (cf. p-'sce 1,2.3 Exemples) Dans tous les cas, on se place dans l'hypothèse d'une fondation sur semelle filante superficielle. (1) Les schémas ci-dessous définissent les caractéristiques et paramètres essentiels des modèles de référence, dans le cas d'une pile et dans celui d'une pile-culée de type courant. Ces modèles correspondent à un tablier de 10 m de largeur utile, droit, ou peu biais, dégageant un tirant d'air de 5 m -

PILE-CULEE PILE 25

-1

70} 1 »

2,60

2,40

60

1

2,60

jl.50

_[.1,00

H

f

3,50

3,50

7*

^

S?

9.00

h n ah s • 0,25 B-0,15

A

:•-< n 'Si ' *• i •* B

9.80

h n «h s »0,2S B-0,175

Si l'appui diffère sensiblement de l'un des modèles standard définis ci-dessus , on procédera comme il est indiqué plus loin, page 37. (1) Dans le cas d'une fondation sur pieux, on serait amené à faire une évaluation distincte : - soit de la fondation dans le cas d'une pile (la partie vue restant la même) ou d'une pile-culée de type courant (exemples i et 2) ; - soit de l'ensemble dans le cas d'une pile-culée d'un autre type.

- 35 -

7.2. COUTS.

Les coûts sont établis avec la même base de prix unitaires que le document-type EST 67 ; il conviendra de les rattacher aux conditions économiques locales et du moment en utilisant le coefficient d'actualisation !/!„. défini p. 2 du document EST 67. 7.2.1. ÇgyjS_RAPPgRTES_A_LA_LgNGyEyR_DE_LA_SEMELLE.

Dans le cas d'appuis de l'un des types standard définis cidessus, il apparaît que les coûts sont sensiblement proportionnels à la longueur de l'appui ; il en résulte que chaque appui peut être caractérisé par un coût de référence rapporté à 1 m de longueur de semelle. Les coûts de référence sont donnés ci-après sous forme d'abaques et de formules approchées, pour un appui. Abaques - Ils comportent : a - Pour les pil_es : - 3 courbes correspondant chacune à une valeur fixe de D, qui est la profondeur de la fondation par rapport au niveau du terrain ; chaque courbe représente le coût de référence total Pô, le paramètre d'entrée étant la largeur B de la semelle. Compte tenu de l'allure générale des courbes théoriques dans le domaine envisagé et du degré de précision recherché, ces dernières ont été remplacées par des segments de droite présentant un point singulier à l'abscisse B = 3,0 m Les valeurs retenues pour D sont 2,0 m 3,0 m et 4,0 m. - L'indication des coûts de référence partiels, à savoir : . celui de la partie vue sur 5 m de hauteur : po~540 F/ml . celui de la partie enterrée (base des voiles et nervure), à l'exclusion de la semelle : p'o = 95.D - 10 F/ml. Ces coûts partiels sont indépendants de la largeur de la semelle. b - Pour les p]]§§:cu]ées : - 2 courbes relatives à une pile-culée de type courant, correspondant, chacune à une valeur fixe de D, qui a la même signification que ci-dessus ; chaque courbe représente le coût de référence total Pô. Les valeurs retenues pour D sont 1,5 m et 3,0 m. - 1 courbe relative à une pile-culée en tête de talus ; elle représente le coût de la seule partie en béton, à l'exclusion du remblai spécial. Comme pour les piles, les courbes théoriques ont été remplacées par des segments de droites présentant, pour les dé'ux premières, un point singulier à l'abscisse B = 3,10 m. - L'indication du coût de référence du fût seul d'une pile-culée de type courant (constituée par 3 colonnes 0 0,60 m) sur une hauteur égale à 5 m, soit 280 F/ml.

..

..

-

BE RÉFÉRENCE rapportés : à 1 m de langueur de seifieltê

_Ccûls partiels (partie vue et partie enterrée au-dessus de ta semelle). t

1

-'"

' i'i!':i'

!

' ' . '"" p

ô

•—"

j ' .I

- 37 -

7.2.2 -

OTSRAPPORTESOLlJMEDEBETN.

Si l'on prend pour base d'estimation le volume total de béton (partie vue + partie enterrée) par mètre de longueur de semelle, la formule approchée ci-après donne le coût unitaire P , du ni3 de béton de pile : F/m3 de béton ob = 35° 1 + °'05 On peut également estimer le coût d'une pile en considérant que les coûts composés du m3 de béton , c'est-à-dire y compris coffrage et armatures, sont de : P

- 300 F/m3 pour la semelle et la nervure (y compris les fouilles pour une profondeur D égale à 2 m), - 375 F/m3 pour les fûts (les coffrages interviennent pratiquement pour moitié dans ce coût). On notera que dans le cas de la pile standard de référence,le coût de la partie vue est compris entre le tiers et la moitié du coût total de l'appui.sauf si la semelle de fondation est à la fois large et profonde. El ~ Ç a §_^une_pile-culée_de_tyge_cgurant. En prenant pour base d'estimation le volume total de béton par mètre de longueur de semelle le coût unitaire du m3 de béton a pour valeur approchée : (D - B)] F/m3 de béton ob = 44° Le ccût de la partie intermédiaire de la pile-culée, pour une hauteur Hf = 5 m,est de 280 F/m rapporté à la longueur de la-semelle ou de 660 F/m3 rapporté au volume de béton. P

B2

- Ças_d^une_pi]e:culée_en_tête_de_ta]us

Sur les mêmes bases que ci-dessus, le coût unitaire du m3 de béton a pour valeur approchée : P =

375 (1 - 0,10 B)

F/m3 de béton

Ce coût ne comprend pas le remblai spécial.

Nota - Dans le cas des pi lès-culées, les coûts indiqués ne tiennent pas compte des parties latérales éventuelles (murettes ou petits murs en retour) ; on devra donc Tes ajouter. A titre indicatif,le coût global de deux petits murs en retour de 1,50 m de longueur dont le modèle est défini dans la pièce 1.2.3 (p. 37) est de 600 F environ. 7.2.3. EXTENSION_AJJL.APPUI_DI£FERENJ_DES_M?DELESJDEJE_FERENCE•

Pour estimer une pile dont la partie vue est différente du modèle standard de référence,on utilisera les coûts rapportés au mètre linéaire

- 38 -

de semelle ou au volume .de béton qui ont été établis aux § précédents ainsi que le montrent les exemples suivants : Exemple i - L'appui considéré ne diffère de l'appui standard de référence que par la hauteur vue Hv. On estimera son coût au mètre linéaire de longueur à l'aide de l'abaque de la page 36 en fonction de la largeur B de la semelle et dp la profondeur D» avec une majoration de 110 F par mètre de hauteur supplémentaire par rapport à la hauteur standard. Exemple 2 - L'appui considéré ne diffère de l'appui standard de référence que par le rapport entre la longueur des voiles et la largeur biaise d'intrados, ou plus généralement par le rapport de la surface totale des voiles à la surface de l'enveloppe de l'appui (définie pièce 1/I.2 p.1) Dans le cas de l'appui standard retenu ce rapport est de 0,52 ; lorsque ce rapport est différent il est facile d'obtenir par simple proportion le coût correspondant de la partie vue. Par exemple, soit un voile unique de largeur variable de fi. en tête à 0,62. à la base. Le rapport de la surface du voile à la surface de l'enveloppe est de 0,8 et le coût d'un tel appui peut être estimé au mètre linéaire à l'aide de l'abaque de la page 36, que l'on majorera >52 de 300 F/ml (~ 540 x °'Vti9 ) u 5 \ '^ /

0,61

Exempje 3 - L'appui diffère sur plusieurs points de l'appui standard de référence: hauteur, proportion entre les surfaces de voiles, complexité de forme et d.e coffrage. On utilisera dans ce cas les coûts unitaires de 300 F/m3 pour le béton des parties enterrées, semelle et nervures, et de 375 F/m3 pour les fûts au dessus de la nervure. Le coût du m3 de béton de fût est à majorer en cas de complexité de forme telle que la multiplication des plans, en cas d'exigences esthétiques nécessitant l'emploi de coffrages spéciaux ; il est à minorer lorsque l'épaisseur des appuis est supérieure à 0,5 m (par exemple, on pourra retenir 320 F/m3 pour un voile de 0,8 m d'épaisseur). Pour apprécier la correction à apporter au coût du béton de fût, rappelons que les coffrages interviennent pour moitié dans le coût de 375 F/m3 relatif à un voile de 0,5 m d'épaisseur. 7.3. QUANTITES. 7.3.1. QUANTITES. UNITA 1RES _DE JEFERJNpI •

Dans le même esprit que pour les coûts, on peut définir des quantités rapportées à ! m de longueur de semelle, ces quantités étant fournies pour les principaux postes relatifs aux appuis ; elles sont obtenues à partir des formules générales d'avant-mëtré données en annexe.

- 39 -

Les résultats sont traduits en abaques, les modes d'évaluation étant ceux définis au C.R.S. type de 1969. Ces quantités ont .permis d'établir les prix composés du § 7.2 précédent au moyen du bordereau de prix unitaires suivant (niveau de prix du document EST 67) : Prix n° 1 " 2 3 " 4 " 5 " 6 " 78 9 " 10 -

Fouilles pour fondations Remblaiement des fouilles Béton de propreté Béton pour semelle et nervure Béton pour fûts . Béton pour chevêtre et garde-grève Coffrages ordinaires Coffrages soignés Aciers H. A Drainage de la face supérieure

10,8 F/m3 5,4 F/m3 11,7 F/m3 126 F/m3 135 F/m3 135 F/m3 27 F/m3 35 F/m2 1,71 F/kg pour mémoire

Pour l'utilisation des abaques, le paramètre d'entrée est la largeur B de la semelle. 7.3.2 - E_XJ_EN_SJ_0_N _A_D1S_AP_PJJ IS _D IFFEFOTS J)E_S J^P_DELES_D_E JEf!1™! •

- Si l'appui considéré est notablement différent de l'un des types de référence définis au § 7.1, on procédera de la manière suivante : ǧ§_ç!lun§_Pi]§ ~ Pour un OL|vrage donné, la partie enterrée est pratiquement toujours la même ; seule la partie vue peut être différente de celle du modèle standard de référence : il suffit donc d'évaluer les quantités correspondant à cette dernière à l'aide des résultats d'avantmétré (béton et coffrage) fournis pour chacun des modèles décrits au catalogue. cT une_pile-cu]ée_- On sera amené à faire le plus souvent un avant-métré, qui pourra itre limité aux volumes de béton.

On peut utiliser en partie les résultats donnés pour une fondation superficielle, notamment dans le cas des piles pour lesquelles la partie vue reste la même ; seule la fondation est différente et l'on fera une estimation séparée pour la semelle et pour les pieux. - Semelle : Ses dimensions sont fixées à partir des caractéristiques des pieux (diamètre et nombre de files) ; on peut donc en faire un avant-métré. - Pieux :

On se reportera aux indications données dans le dossier FOND 72 (cf. Fascicule 4, en. 4 § 2.3).

ABAQUES

>

FOUILLES

.../.

Nota - Pour des valeurs de D intermédiaires, on interpolera linéairement pour obtenir les différentes quantités, à l'exception des quantités G) (3) et © dont les valeurs sont indépendantes de D. Quantités moyennes relatives au^fût (pour 3 colonnes espacées de 3,50 m, jZ> 60 et H- = 5 m), rapportées à 1 m de longueur de semelle : - Volume béton V = 0,42 m3 - Coffrage S = 2,80 m2 - Armatures P = 84 kg PILE-CULEE EN TETE DE TALUS (exemple n° 4 des MODELES) -

Béton de propreté Béton pour sommier Coffrage Armatures

1.50

1,6 m2 2,0 m3 4,4 m2 140 kg

- 44 -

7.3.3. ANNEXE_ : _EyALyATigN_DES_QyANTITES.

7.3.3.1 - Les paramètres - Ils sont définis aux schémas cidessous, dans le cas d'une pile ; on s'est placé dans l'hypothèse où la longueur de la nervure est égale à celle de la semelle.

n voiles de longueur Lo

parements irements —v Tticaux \

{ ou n' colonnes dans le cas d'une pile-culée)

Hf

( hauteur vue )

S-s 050

0,50

Dans le cas d'une pile-culée avec colonnes, le schéma général est analogue, mais L et E sont à remplacer par .7.3.3.2 - Expressions générales des quantités pour une pile. Elles correspondent au cas où il y a une nervure (cas le plus fréquent). 1 - EQuilles_ggur_fgndation V] = (B + 1) (Lg + 1)D 2 - Remb]aiement_des_fouilles - La hauteur de remblaiement Dj dépend du niveau de la plate-forme inférieure par rapport à celui du terrain ; elle est au plus égale à la profondeur de la fouille D Les schémas ci-dessous montrent deux cas de remblaiement. 1ercas : Plate-forme au-dessus du terrain

2e1?16 cas : Plate-forme au-dessous du terrain

[Niveau de la plate-forme

Niveau du terrain

SL

Niveau de la plate • forme

JZ_ Hauteur à remblayer

D1=D

WlT-h; [ B ( h s 3

+ 0 10

'

)

+bh

n] - n L o E ' C

- Bétgn_de_gro9reté : S3 = (B + 0.10)(L g + 0,10)

- 45 -

4 - Bétgn_ggur_seraejle_et_neryure

:

v. = • (B.h + b.h ) L i

5 - Béton pour fût _ — — — _ - _ _ _ _ — ---,

J

11

: Vr = n.L .E (H + c) *-j

Q

y

6 - Bétgn_pgur_cheyêtre - pour mémoire.

Ils sont arrêtés à 0,10 m au-dessous du niveau de la plate-forme (Ls+B)hs+(Ls+b)hn + n(Lo+E)(c-0.10)] 8

- S0 = 2n (L + |

-

9 - Acier_H_.A^_pgur_armatures. - Semelle et nervure : 50 kg/m3 - Fûts ' : 40 kg/m3 10 - Drainage_de_la_face supérieure - Evaluation forfaitaire. Nota - S'il n'y a pas de nervure de faire = 0

il suffit, dans les formules ci -dessus,

7.3.3.3 ~ Expressions générales des quantités pour une pile-culée.

FguiHes_QQur fondation • V I = (B + i)(L s + i)D B(h s +0,10)+b.h n l -n ^ .c

l§l§ÏP§DLde_fouilles : V 2 = Vj-L s

W

3

de propreté : S, = ~ — — —— — — ~ — o

(B + 0,10)(L

b

+ 0,10)

f

4

Béton pour semelle et nervure : V.^ = (B c \ . hs + b.hn 7)Ls

5 - Bétgn_ggur_fûts : V B = n

. Hf

6 - Bétgn_pgur_cheyêtre

V

a

= (a.h

ajouter éventuellement les murettes latéral es(ou les murs en retour) et le corbeau d'appui de la dalle de transition.

- 46 -

+2(a.hc+e.g)

(L + B ) h + ( L + b ) h ,

Ajouter éventuellement les murettes latérales (ou les murs en retour) et le corbeau d'appui de la dalle de transition. Seulement dans le cas de petits murs en retour et dans celui de pi lès-culées apparentes; à évaluer dans chaque cas. 9 - Aciers_H_.A_._pour_armatures. - Semelle. et nervure : 70 kg/m3 - Chevêtre :110 kg/m3 - Colonnes :200 kg/m3 10 - Drainage_du_chevêtre - Evaluation forfaitaire. Nota - S'il n'y a pas de mur garde-grève il suffit, dans les formules 6 et 7 ci-dessus, de faire g = 0 et a =0+ 0,10.

Les paramètres sont définis au schéma ci-contre. " P OL!r m é m o r e . 2 - B§m2l§l§'i1§D.L9'§s.f2ylll§§ ~ P° ur mémoire. '»

3

~ Béton_de_prggr§.t| :si = (B+0,10)(L + 0,10)

4 - Béton_pour_sommier_et_gard§2grèye : V^~(B H + e.g) L

ajouter éventuellement les murettes latérales et le corbeau d'appui de la dalle de transition 5 - Bétgn_pgur_fûtg - pour mémoire, 6 - Bétgn_pgur_cheyêtre - pour mémoire. 7

"- 92ffr§9§§_2!TdlD§i!r§§ '• $7 = 2 L (H+g)+(B.H + e.g) ajouter éventuellement les murettes latérale^ et le corbeau d'appui de la dalle de transit^çn,.

8 - Coffrages soignés. Cf. le cas d'une pi le-culée à colçnnes.

9 - Aciers_H,.A I _ pgur_armatures - 70 kg/m3. 10 - Drainage - Evaluation forfaitaire.

1.3.2

CALCULS

COMPLÉMENTAIRES

FERRAILLAGES

TYPES

Page 0 - PREAMBULE ET AVERTISSEMENT

1

1 - FERRAILLAGE-TYPE DES PILES

'..

1.1 - Dispositions constructives minimales 1.1.1 - Semelle et nervure 1.1.2 - Fût (s) 1.2 - Ferraillage du,Lsommier d'appui 1.3 - Ferraillage du fût dans l'éventualité d'un choc de véhicule lourd 2 - PILES-CULEES NOYEES DANS LES REMBLAIS

,

2.1 - Ferraillage~type des colonnes et des poteaux 2.2 - Chevêtre 2.2.1 - Recensement des actions 2.2.2 - Evaluation des charges 2.2.3 - Moments de flexion longitudinaux. Efforts tranchants 2.2.4 - Efforts produits par l'excentrement transversal des charges 2.2.5 - Ferraillage : 2.2.6 - Corbeau d'appui de la dalle de transition :;, 2.3 - Murs garde-grève .: 2.3.1 - Ferraillage-type des murs garde-grève 2.3.2 - Détermination des efforts appliqués au garde-grève 2.3.3 - Moments extrêmes à l'encastrement 3 - PILES-CULEES APPARENTES

3.2.2 - Dimensions des poteaux

-

9 10 11 12 12 12 15 17 21 24 25 25 26 31 32 32 33 33 38 40 40 41

,...

4 - SEMELLES SUR PIEUX 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7

2 3 5 6

32

3.1 - Prise en compte par le programme de calcul automatique — 3.1.1 - Généralités 3.1.2 - Flexibilité des appuis 3.1.3 - Données particulières à introduire 3.1.4 - Calculs complémentaires 3.2 - Prëdimens ionnement 3.2.1 - Largeur de la semelle 3.3 - Voile frontal 3.3.1 - Fonction soutènement 3.3.2 - Fonction porteuse 3.3.3 - Fonction raidisseur 3.3.4 - Ferraillage - Epaisseur. 3.4 - Murs en retour 3.4:1 - Actions et sollicitations 3.4.2 - Dimensionnenent et ferraillage

2

Généralités Ancrage des armatures au droit des pieux de rive Semelle âur deux files de pieux verticaux Semelle sur file unique Semelle sur deux pieux Résistance à l'effort tranchant Problèmes particuliers

43 43 46 48 49 52 '52 54 .... 57 57 58 59 60 61 62 63

0. PREAMBULE ET AVERTISSEMENT

Hormis les indications provisoires de son paragraphe 3.1 relatif au calcul automatique des piles-culées apparentes, la présente pièce vise à constituer un guide pour le ferraillage des piles et piles-culées au stade des études d'exécution. Sa connaissance n'est donc généralement pas nécessaire avant dévolution des ouvrages. Elle peut néanmoins être utile, notamment en cas de dispositions s'écartant des plus courantes, pour faciliter en vue de leur conception la compréhension du fonctionnement de détail des appuis; on se limitera en ce cas à un rapide survol suivi d'une lecture approfondie de certains paragraphes. A la lecture de cette pièce, on se rendra compte que le fonctionnement des appuis courants dans toute leur généralité est extrêmement complexe, en raison du qrand nombre de paramètres définissant les données de base dans chaque cas d'espèce. Pour cette rai son,on a cherché à établir des règles simplifiées comportant notamment des ferrai 11 âges minimaux. On oeut oenser que ces règles sont valables dans tous les cas courants; cenendant les tests à ce sujet ne sont pas terminés et ne le seront pas avant l'achèvement du sous dossier 3 "Exemples d'application"; dans tous les cas il restera matière à appréciation dans les cas limites. Par conséquent,!'usage de cette pièce ne doit en aucun cas dispenser de réflexion sur les dispositions à adopter; il doit par contre faciliter les réflexions. Une autre raison nous a conduit à publier ce document : il s'avère qu'un ferraillage correct des appuis de pont ne peut être obtenu uniquement par la stricte application des règlements, tant en raison des phénomènes a*ccidentels et parasites que d'un arbitraire inévitable dans la distribution interne des efforts. Le recours à des règles de l'art est donc indispensable pour procurer aux appuis la robustesse nécessaire. L'essentiel de ces règles de l'art est rassemblé dans la présente pièce, et nous espérons que sa diffusion permettra d'éviter à 1 'avenir des omissions renrettables'.

- 2-

1 . FERRAILLAGE-TYPE DES PILES

Le pVoVamme de calcul PP détermine les efforts : - d'une part dans la semelle, transversalement et longitudinalement (efforts en console et le long de la semelle), et à la base de la nervure ; - d'autre part dans les fûts, pour quatre sections horizontales (base des fûts, tiers inférieur, tiers supérieur, sommet). Ces efforts permettent de déterminer les ferrai 11 âges principaux de la semelle et de la nervure, ainsi que les ferrai 11 âges verticaux des voiles. En plus de ces ferraillages nécessaires pour équilibrer les efforts calculés par le programme de calcul PP, il convient de prévoir : - des dispositions constructives minimales (voir § 1.1 ci-après), - un ferraillage en partie supérieure des piles (sommier d'appui) pour assurer la diffusion des réactions d'appui localisées (cf. § 1.2), - éventuellement un ferraillage pour résister à un effort accidentel de choc de véhicule lourd (cf. § 1.3). Lorsqu'il y a lieu de vérifier les p-iles sous les chocs de véhicules lourds, il est conseillé de commencer par la détermination des ferraillages correspondants, ceux-ci étant très souvent prépondérants. 1.1. DISPOSITIONS CONSTRUCTIVES MINIMALES. Elles se tradtiisent >par un ferraillage minimal, dont le rôle est multiple : - il permet de limiter, dans la nervure et à la base du fût, l'ouverture et la propagation de fissures dues au retrait différentiel entre deux bétons d'âgés différents (reprise de bétonnage) ; - il s'oppose à la propagation de fissures de flexion si l ' e n semble semelle-nervure est soumis à des moments dus à l'irrégularité du sol de fondation ; - il satisfait au seuil de fragilité pour armatures HA en flexion simple dans le cas des semelles (pourcentage d'armatures égal à 0,12 %) ; - il constitue, dans le fût, un ferraillage "de peau". Le ferraillage constructif minimal des piles sera à déterminer, aies sa mise en application, par l'art. 24 "Eléments comprimés" du BAEL '|R|§lement de béton armé aux états-limites).

- 3 -

Dans l'attente de la parution du BAEL, les armatures minimales des piles doivent satisfaire aux règles ci-après. 1.1.1. SEMELLE ET NERVURE.

Signalons tout d'abord le cas particulier de la semelle de fondation en béton non armé. Celle-ci ne peut être envisagée que dans le cas d'un fût constitué d'un voile unique et à condition de donner à la semelle une hauteur au moins égale au débord de la semelle sur le fût (ou sur le soubassement), augmentée de 10 cm; de plus, la fondation doit être superficielle. Ce qui suit concerne les pourcentages minimaux d'armatures et les dispositions types de ferraillage oour les semelles en béton armé reposant sur le sol. Le cas des semelles sur pieux fait l'objet du chapitre 4. 1.1.1.1. Armatures minimales des semelles et nervures. 3

"

0.12 '/. de l'ensemble semelle- nervure

Les armatures de chaque nappe destinées à reprendre des efforts de fledans certains cas seulexion dans la semelle (armatures transst 0,25 à 0,30 «/. ment (absence de nervure, versales inférieures, armatures longide la nervure retrait gêné ) 1 retrait gêné ) tudinales sur les deux faces si la semelle a une fonction de raidisseur) / \ ' ' ' doivent avoir des sections minimales reprise / ' ' s correspondant chacune au seuil de fragilité en flexion simple. Pour une sec\ 1/ B ^ tion rectangulaire armée avec des armatures HA, ce seuil est de 0,12 %. 5* 0,12 •/. de la V>0,12% de l'ensemble Lorsqu'il y a une nervure et que l'ensemelle - nervure semelle semble semelle-nervure a une fonction de raidisseur, la section minimale des armatures longitudinales à prévoir, d'une part en face inférieure de la semelle, d'autre part en face supérieure de la nervure, est de 0,12 % rapporté à l'aire totale de l'ensemble semellenervure. •

•

r

J

h

1

c

Lorsqu'une nervure est de grande longueur, il est conseillé de prévoir un ferrai liage horizontal réparti sur tout son pourtour, en vue de limiter l'ouverture et la prooagation de fissures dues au retrait gêné par la semelle. Un pourcentage de 0,25 à 0,30 % de la nervure (en sus des 0,12 % ci-dessus) est recommandé lorsque la longueur de la nervure dépasse 15 m ; dans le cas d'une nervure de 0,60 m de largeur, ces armatures de re prise du retrait peuvent être constituées par des'0 14 HA espacés de 20 cm (sur chaque face) . Un ferraillage longitudinal de la semelle est égalèrent à prévoir dans les cas particuliers où le retrait du béton est gêné par le sol de fondation (bétonnage à pleine fouille sur un sol dur, par exemple). c - Etriers : Compte tenu des renies de dimensionnement pour la hauteur des semelles ) , les contraintes de cisaillement sont. généralement faibles, de l'ordre de grandeur de 3 fois la contrainte maxi male sur le sol de fondation. En général il ne sera donc pas nécessaire de prévoir des étriers reprenant l'effort tranchant dans la semelle.

- 4 -

Toutefois, il conviendra pour cela que la contrainte de cisaillement dans la section la plus sollicitée soit, inférieure a la valeur t donnée, en fonction du '"•:--.x û des armatures transversales de la semelle (une seule nappe d'armatures étant prise en compte), par la formule suivante illustrée par le diagramme ci-contre : T (t/m ) =• 2500VÔ soit f variable de 86,6 à 250 t/mZ (8,5 à 24,5 bars) pour GJ variant de 0,0012 à 0,01.

50

0,0012

I 0003

0,005

0,01

Cette formule a été déterminée par analogie avec celle donnant l'effort tranchant limite dans la proposition de rédaction des Recommandations particulières au calcul et à l'exécution des semelles de fonction- CFB-FIP (cf. Bulletin n° 73 du C.E.B.

1.1.1.2. - Disposition des armatures. Les schémas ci-dessous montrent quatre dispositions envisageables pour les armatures transversales ; elles ne concernent pas uniquement le ferraillage minimal, mais également le ferraillage général résultant du calcul.

sans nervure

y J-® ( Semelle : armatures I Fût

:: armatures

® + (§) (§) en attente

avec nervure

t Semelle : armatures

(A)

t Fût

(f) «n attente

: armatures

- 5 -

1.1.2. FUT

(S).

Le présent paragraphe traite des seuls fûts armés sur toute leur hauteur. L'emploi de fûts massifs non armés sur tout ou partie de la hauteur n'est cependant pas exclu, Pour les hauteurs les plus courantes correspondant à un franchissement routier, on pourra considérer comme admissible de ne pas armer sur toute sa hauteur un fût de 1 m au moins d'épaisseur, et à sa oartie supérieure un fût de 0,80 m d'épaisseur* Un sommier armé reste dans tous les cas nécessaire en tête. D'autre part, au cas où pour des raisons esthétiques les fûts sont épaissis en tête, les armatures peuvent normalement être déterminées comme si l'épaisseur était constante et égale à sa valeur minimale. - La section totale d'armatures verticales est normalement au moins égale à 0,2 % de la section totale de béton. Ces armatures verticales sont réparties au voisinage des paroi s>et la distance maximale de deux armatures sur une même face est au plus égale à 40 cm. Lorsque le fût de pile est de longueur variable (fruit aux extrémités), les armatures sont à disposer "en éventail". Ces dispositions constructives minimales sont insuffisantes dans le cas d'éléments de faibles dimensions (voiles de section inférieure à 1 m2, poteaux, colonnes),pour lesquels on prévoira une section minimale de 20 cm2 par élément (soit par exemple 10 0 16). Si l'on peut considérer 1'élément comme lié en tête et que l'on néglige l'influence favorable de l'effort normal dû à la charge permanente du tablier, un tel ferraillage permet de résister à rupture à des chocs limités de l'ordre de 15 à 20 tonnes. Cette section minimale des armatures verticales des fûts est à considérer normalement dans tous les cas, car même en l'absence de circulation au-dessous de l'ouvrage, il peut y avoir des chocs par engins de chantier; toutefois elle est fréquemment à porter à 2 % (voir § 1.3 plus loin). - Les armatures horizontales sont disposées en cours successifs plans : dans chaque cours elles forment ceinture continue sur le pourtour de la pièce et embrassent les armatures verticales. La section totale d'armatures horizontales est au moins égale à 0,05 % de la section verticale de béton,et la distance maximale de deux armatures sur une même face est au plus égale à 40 cm ; ces valeurs so'nt à porter à 0,1 % et °0 cm lorsqu'il y a lieu d'assurer la couture des ancrages rectilirmes des armatures verticales (zones de jonction par recouvrement, barres arrêtées, ...). Ces armatures peuvent être indifféremment constituées de ronds lisses, de barres à haute adhérence ou de treillis soudés. Voir de plus pièce 1.3.3 § 5.3.1c. A titre d'exemple, un ferraillage comprenant en armatures verticales des 0 12 espacés de 25 cm et en armatures horizontales des 0 8 espacés de 40 cm pourra être utilisé comme ferraillage minimal pour les voiles de 0,50 m d'épaisseur. L'espacement des 0 8 est à porter à 20 cm dans les zones de recouvrement et d'ancrage des armatures verticales. En outre, uniquement pour les fûts de grande longueur, il y a lieu de prévoir, au dessus des reprises de bétonnage, sur au moins un mètre de hauteur, un ferraillage horizontal permettant de limiter l'ouverture et la propagation de fissures dues au retrait différentiel entre deux bétons d'âges différents. On pourra, par exemple, lorsque la longueur des voiles est supérieure à 10 m, disposer des aciers HA 0 14 espacés de 20 cm, disposition «instructive retenue par les dossiers-pilotes PICF et PIPO dans le même but.

- 6 -

Les schémas ci-dessous montrent ces dispositions, dans le cas d'un voile de 0,50 m d'épaisseur comportant un fruit négatif aux extrémités. 0 8 HA

à mi-hauteur du fût

50

g 12 HA ts les 25 cm

/espacement » moyen /

^ 0 8 HA ts les 40cm

Echelle : 1/5Q reprise

(diamètre à déterminer en fonction de la longueur des voiles.)

Nota - Les armatures en attente ne sont pas représentées 1.2.

FERRAILLAGE DU SOMMIER D ' A P P U I .

Des efforts localisés non négligeables sont susceptibles de se produire à la partie supérieure des voiles de piles sous l'effet des charges verticales provenant du tablier, principalement lorsque la liaison tablier-appui est assurée par des appareils d'appuis discontinus (plaques d'élastomère fretté ou sections rétr^cies de béton). Il y a donc lieu de déterminer les efforts et le ferrai 11 âge correspondants. 1.2.1. ACTIONS ET SOLLICITATIONS.

On considère seulement le cas d'une ligne unique d'appui dans 1'axe du fût. Les deux schémas ci-dessous définissent les actions s'exerçant, à la partie supérieure d'un voile. Les forces agissantes sont constituées par les descentes de charges localisées du tablier R,, Rp> "V- Sous Vaction de ces charges, il y a risque de fissuration du béton d'une part suivant des plans verticaux, d'autre part suivant des plans obliques (ceci est effectivement constaté sur les ouvrages réalisés - cf. document POC 76 : "Pathologie des ouvrages d'art courants"^.

Plans de fissuration possibles

Zone de régularisation des contraintes

Nota: Les armatures A et B ne se cumulent que partiellement ( cf texte )

- 7-

Sauf dans le cas d'une section rétrécie de béton continue ou d'un appareil d'appui unique, il convient de disposer des armatures telles que (A) constituant un chaînage à la partie supérieure du voile et s'opposant à la fissuration suivant les plans indiqués. Des armatures (ET) de surface et d'éclatement sont à placer sous les appareils d'appui de l'ouvrage et sous les dispositifs de vérinage de tablier pour le changement ultérieur des appareils d'appui ; e"Lles limitent la fissuration sous l'action des réactions localisées. Le calcul des sollicitations locales dans les fûts des piles dues aux charges concentrées des appareils d'appui échapoe à là Résistance de Matériaux classique. Pour la justification de telles pièces, bien que plusieurs approches pourraient être envisagées, le paragraphe "FERRAILLAGE" ci-après constitue une règle forfaitaire de dimensionnement. 1.2.2. FERRAILLAGE.

1.2.2.1. Armatures de chaînage. La section du ferrai 11 âge de chaînage (A) peut être déterminée par des règles analogues à la méthode des bielles pour le calcul des armatures des semelles ou à la méthode de reprise des efforts d'équilibre général dans la zone de régularisation des contraintes (cf. chapitre III et Annexe IV de la circulaire 73.153 du 13 Août 1973 "Instruction provisoire relative à l'emploi du béton précontraint"). Cenendant, dans un but de simplification et de normalisation, il suffit en pratique de déterminer le chaînage de telle sorte qu'il équilibre un effort égal à 0,25 fois la descente de charge localisée la plus forte, calculée sous sollicitations d'utilisation. La section correspondante d'armatures aura pour valeur : A = 0,25^* a

avec

cf a = § 9^

ces armatures de chaînage seront généralement disposées en une seule nappe, ancrées aux extrémités soit par boucles à plat, soit dans le corps du fût. Pour limiter la propagation d'éventuelles fissures, l'ensemble des armatures horizontales placées sous le chaînage, sur une hauteur égal! à la moitié de l'espacement des appareils d'appui, devra pouvoir reprendre dans les mêmes conditions un effort égal à 0,125 R (diamètre conseillé : 0 ou.0 10), soit : R A h -- o 17e; max A U.Ub — a

1.2.2.2. Armatures de surface et d'éclatement. Elles sont constituées par des nappes de frettage (§) disposées au droit des appareils d'appui et dés emplacements choisis pour les vérins. Chaque frette es^t constituée par des armatures 0 8, façonnées et disposées comme il est indiqué aux schémas ci-après et comportant : - une seule nappé d'armatures orientées perpendiculairement à la ligne d'appui si le fût comporte des armatures de chaînage ou si l'aopareil d'appui est constitué par une section rétrécie de béton continue sur toute la longueur du voile1; - deux nappes d'afrmatures croisées dans les autres cas, en particulier pour les fûts ne comportant qu'un seul appareil d'appui.

- 8-

Frette

Chaînage

supérieure 0 8

\ \ ,—

\

Appareil 1

d'appui

1

l~l

ligne d'appui E" 3

•H^) Chaînage 816 ou 0 20

. .v

y

/-Fers de, construc tion éventuels s'il y a chaînage

Le fût comporte d'armatures de

ne comporte pas chaînage

E_i_

\ Frettes, intérieures 08

en tête V

en au VI 34 N°

•

_.

-

—J

Les règles qui suivent sont établies pour' les appareils d'anoui élastomère et peuvent être conservées oour les articulations en béton, lieu et place de l'article 4 2 "Articulations" du fascicule 61, titre du C.P.C. de 1970; elles ont été établies en s'inspirant de l'article "Zone d'introduction des forces de précontrainte à l'about" de l'I.P. 2 relative à l'emploi du béton précontraint. .

On disposera au droit de chaque appareil d'appui ou d'emplacement pour vérin une ou plusieurs frettes, à savoir : - une frette supérieure (de surface), dont la section totale (dans chaque direction s ' i l s'agit d'armatures croisées) est capable de reprendre un effort égal à 0,04 R ; elle est placée le olus près possible de la face supérieure de l'appui (2 cm d'enrobage). Dans le cas où, comme conseillé dans la pièce 1.4, il est prévu un bossage inférieur sous l ' a p pareil d'appui, les armatures de ce bossage remplacent cette frette et les frettes inférieures sont remontées; - une (ou des) frette (s) inférieure (s) d'éclatement, disposée (s) à une profondeur comprise entre •*• et E à partir de la face supérieure de l'appui. La section totale de ces frettes soit être suffisante pour reprendre un effort égal à : 0.25 (1-6 )R

avec 6 = j. = ^ a T ur de l'appareil d'appui E Epaisseur de 1 appui

soit en pratique : . 0,20 R dans le cas d'une section rétrécie de béton . 0,10 R dans le cas d'un appareil d'appui en élastomère frette. Cette frette inférieure n'est à prévoir que sous les appareils d'appui et si la contrainte d'éclatement est supérieure à à b (contrainte de traction de référence du béton). Par analogie avec les règles relatives aux efforts d'éclatement dans les ouvrages en béton précontraint, on pourra estimer que cette contrainte d'éclatement est égale à a ='0,5 (1 - 6 ) a'm, avec a'm = contrainte moyenne de compression du béton de la ni le. La surface couverte par les frettes est un rectangle dont les dimensions en plan sont les suivantes : . perpendiculairement à la ligne d'appui, la largeur du fût diminuée de 5 cm . parallèlement à la linge d'appui, la longueur totale du fût lorsqu'il n'y a pas de chaînage, la longueur de l'appareil d'appui ou du bossage augmentée de l'épaisseur du fût lorsqu'il y a un chaînage (cette augmentation peut être limitée à 20 cm pour les frettes situées à moins de 20 cm de la surface).

- Q -

1.2.2.3. Chevêtre. Dans le cas où les fûts de niles sont reliés en tête oar un chevêtre et suivant le rôle joué par ce chevêtre : élément norteur, élément raidisseur ..., la détermination des ferrai 11 âges pourra se faire car analogie avec ceux des chevêtrer,des oiles-culées (cf. s ?..?}. 1.3 - FEKRAILLAGE DU FUT DANS L'EVENTUALITE D'UN CHOC DE VEHICULE LOURD.

Les fûts des piles de beaucoup de ponts terrestres sont exposés à des chocs de véhicules routiers en perdition. La pièce 1.3.3. distingue, en fonction de la probabilité d'occurrence d'un choc (liée à la circulation) de véhicule routier et de la probabilité de conséquences plus ou moins graves d'une rupture de fût, des ouvrages dont les appuis sont à calculer sous le choc de véhicules routiers et ceux pour lesquels des dispositions constructives minimales en vue du choc sont suffisantes sans qu'il y ait lieu de procéder à un calcul (diamètre minimum des colonnes de 0,60 m, minimum d'armatures verticales des fûts de faibles dimensions, cf. plus haut § 1.1.2). La pièce définit les sollicitations à considérer et les vérifications à effectuer quant à la stabilité de l'appui d'une part et eu ferrai liège d'autre part. En pratique, comme détaillé dans la pièce 1.3.3, il y a également lieu de distinguer les appuis constitués de colonnes et ceux composés de voiles : . Colonnes : en cas d'emploi de colonnes, (si cet emploi est admissible), celles-ci sont généralement à armer au taux de 2 % ; en conséquence il reste seulement à choisir le diamètre en fonction de la grandeur du choc et des conditions de liaison horizontale en tête. . Voiles : les sollicitations accidentelles dues au choc peuvent être déterminantes pour les ferrai 11 âges des voiles lorsque le voile est court (longueur inférieure à 2,50 m), que l'effort normal dû à la charge permanente du tablier est faible, ou que le voile se comporte sous le choc comme une console encastrée sur la fondation. Pour la détermination pratique du diamètre des colonnes 'et du ferraillage des voiles, la pièce 1.3.3 contient au § 6.4 des abaques donnant les moments résistants sous sollicitations pondérées du second genre de différentes sections de colonnes et de voiles.

- 10 -

2. PILES-CULÉES NOYÉES DANS LES REMBLAIS

Pour les piles-culées noyées dans les remblais le présent chapitre donne : ( a - Un ferrai 11 âge-type des colonnes et des poteaux. Ce ferrai 11 âge U correspond à"des éléments standard (colonnes 0 60 cm et poteaux 50 x 50 cm) (' armés à 2 %t selon les prescriptions de la notice"Choix et conception des pi(' les-culées"(cf. pièce 1.1.3 p.28); il est complété par celui d'un poteau de (| section rectangulaire; on notera que les armatures des poteaux sont concentrées (| dans les angles, cette disposition assurant une meilleure résistance à des ef(| forts de direction quelconque. L'espacement des cadres 0 12 tous les 30 cm est (| à porter à 15 cm dans les zones de recouvrement et d'ancrage des armatures ver() ticales. ) n Pour un poteau ayant une section supérieure aux dimensions minimales U recommandées (colonne 0 60 ou poteaux 50 x 50), le pourcentage des armatures |) verticales peut être réduit sous réserve que le moment résistant sous une solM lic.itation de flexion du premier genre dans une direction quelconque soit d'au () moins 24 t™ . Ceci peut être le cas pour les poteaux des piles-culées apparen}) tes : les dimensions de ces derniers sont en effet déterminées par les sollici() tations à la base et seront le plus souvent surabondantes sur le reste de la () hauteur. b - Un mode de calcul des efforts et des ferrai 11 âges du chevêtre, ainsi qu'un ferraillage minimal- Le chapitre relatif au chevêtre est applicable également au chevêtre d'une pile intermédiaire composée: de colonnes (il est néanmoins rappelé que l'emplo"! de ce 1 oints est jé;.C''.se" : le lar^q^r- la probabilité rie choc des appuis par des yéhicules lourds atteint une certaine valeur) . .c - Un ferraillage type des murs-garde-grève de 1 à 3 m de hauteur,suivi de la méthode qui a permis de le déterminer. D

our le ferraillage de la semelle de fondation des piles-culées noyées dans les remblais,on se reportera aux indications données au § 1.1.1 pour les piles.

E DES

2.1

A _ COLONNE

FT PE SCHÉMAS DE LA CAGE D'ARMATURES

0 eo cm

DANS LE CAS DE SPIRES CONTINUES Cerces 12 tous les 30 cm ou spires continues

12 0 25

E o

o oo

Dans le cas de cerces Spires 0 12

Éch: 1/20 Éch: 1/10

B _ POTEAU

de 50 x 50 cm

10 mini

30 "• . maxi

(Distance libre entre »< ^ M fers fonction de la m n i ' grosseur des granulats

Cadre 0 12 tous les 30 cm ou spires continues

o in

3025 Au total 12025

Ech:1/10

Ech:1/20

C_ POTEAU RECTANGULAIRE

-T2 cadres identiques 0 12 tous les 30 cm

a «; 30 cm

f

b s5 30 cm

- 12 -

CHEl'ET'E. •2.2.1 -- RECENSEMENT DES ACTIONS.

Le chevêtre peut être soumis, en plus de son poids propre, à certaines des actions ci-après provenant :

- du mur garde-grève - de la dalle de transition ; - des murettes en retour ; - du tablier lorsque des points d'appui ne sont pas disposés au droit des colonnes ou des poteaux ; - des vérins utilisés pour soulever le tablier (pour le remplacement des appareils d'appui notamment) ; - du cintre lorsqu'il est prévu d'appuyer ce dernier sur le chevêtre (en principe, de telles charges ne sont pas à prévoir au projet; et les renforcements qui en résultent sont à la charge de l'entrepreneur, comme compris dans le prix du cintre). Les sollicitations correspondantes se traduisent par des moments de flexion, des efforts tranchants et des moments de torsion, ces derniers étant produits par les charges excentrées et certains efforts horizontaux (freinage et poussée d'une charge sur le mur garde-grève). Il peut s'y ajouter une traction excentrée due aux poussées sur les murettes en retour. 2.2.2 - EVALUATION DE3 CHARGES. Les unités sont le mètre et la tonne-force. 2.2.2.1 - Poids p-opre. S étant la section totale du chevêtre (y compris le gardegrève) la densité de charge correspondante est : A 1 = 2 x 2,5 S = 5 S

Le coefficient 2 tient compte du poids moyen de la partie du tablier situé au droit du chevêtre au moment de la construction. 2.2.2.2 • f/!jr a) ~ Çbar.g§§_y.erti Les charges sont produites par les roues du système B ou du système B. (seules en pratique à considérer). La densité de charge au niveau du plan moyen du chevêtre résuV te de la diffusion des effets des différentes roues ; ce calcul relève difficilement de la Résistance des Matériaux.

- 13 -

On admettra que la densité de charge au niveau du plan moyen du est égale au quotient du poids de deux roues de deux camions BC chevêtre (tandems Bt) accolés par la largeur d'encombrement d'un véhicule, soit dans le cas d 'un pont de première classe * ,-•*• = 5,27 t/ml pour Bc c. ,b eti^ 5 5 3 C t/ti;l pour Et, valeurs qu'on arrondira à 5,5 t/m et affectera d'un coefficient de majoration dynamique de 2, pour tenir compte du choc d'un essieu au droit de l'appui ; soit A ? = H t/rnl.

H

Cette charge verticale sur le garde-grève n'est en pratique à considérer que dans les seuls cas où , r-^d- les S2i;l?s sollicitations loca-

n'y 8

b) - Charges horizontales : L'effet des charges horizontales sur le mur garde-grève" (freinage,"poussées dues au poids des terres ou aux charges) est détaillé dans l'étude du mur garde-grève; on en utilise les résultats pour le calcul du chevêtre. 2.2.2.3 - Dalle de transition. Pour le calcul du chevêtre, on doit prendre en compte les effets locaux de la dalle de transition,qui sont différents des effets généraux pris en compte par Te programme de calcul automatique. h R = hauteur moyenne de chaussée sur la dalle de transition

1.50 ou 1,35

f

hp = épaisseur de la dalle de transition D-(UO

Réaction_de_charge_pemanente - On admettra que la densité de charge corfëspôn3ântë~âû"niviaù"dû~pïân moyen du chevêtre règne sur toute la longueur de ce dernier. Elle a pour valeur approximative pour hr>= 0,05 D = D(l,25

1,1 h) t/ml

Réaction des_charges_B ou_B. - Les roues sont placées comme il est indiqué sur le schéma ci-dessus,et Ton admettra, comme pour le mur gardegrève, que les roues des rangées P, et P~ sont équivalentes chacune à une charge répartie de 5,5 t/ml, assimilable à un rouleau, indéfini. Comme dans le cas du garde*grève seul , la rangée P^ est affectée d'une coefficient de majoration dynamique égal à 2, pour tenir compte du choc d'un essieu au voisinage de l'appui.

- 14 -

La charge équivalente à la rangée P? se répartit entre les deux appuis de la dalle de transition (sur le chevêtre et sur le terrain). et doit être affectée d'un coefficient de majoration dynamique qu'on peut estimer à 1,5 en cas de dalle de transition superficielle et à 1,2 en cas de dalle de transition profonde. B§§Çtion_totale - En pratique la densité de réaction maximale au niveau du chevêtre due à la dalle de transition et aux rangées de roues P et P2peut être prise égale à(15 + D) en t/ml ; D étant la longueur de la dalle de transition(en mètres ),que la dalle de transition soit superficielle ou profonde. La densité de réaction minimale correspond à une dalle de transition non chargée exerçant une action au plus égale à A,p (voir ci-dessus); on pourra le plus souvent la négliger en raison des incertitudes su>" les conditions d'appui de la dalle côté remblai. 2 . 2 . 2 . 4 - Murettes, en retour.

lm ^. =3tf

Les actions transmises par les murettes en retour au chevêtre sont très diverses et aléatoires. Les plus importantes d'entre elles sont dues à des charges variables concentrées appliquées aux murettes (analogues à la roue isolée sur trottoir).

Pour des murettes de longueur théorique au plus égale à 2,5 m, l'ensemble des actions transmises au chevê! tre peut être simulé par deux forces concentrées appliquées à 1 m de l'extrémité théorique du mur et égales respectivement à 5 tf dans le sens vertical et 3 tf dans le sens horizontal (perpendiculairement aux murettes). Ces deux forces sont largement évaluées et sont à considérer comme non concomitantes. Il en résulte que l'on pourra généralement négliger la traction excentrée dans le chevêtre due à l'action des forces horizontales appliquées aux murettes. Section d'encastrement

Pour des murettes de plus de 2,5 m de longueur on se reportera au cas des murs en retour relatifs aux piles-culées apparentes (cf. p. 52). 2 . 2 . 2 . 5 - Tablier. Le tablier n'exerce pas d'efforts sur le chevêtre lorsque les points d'appui sont disposés en face des colonnes. Cette disposition est la plus normale lorsqu'il y a plus de deux colonnes (ou poteaux), et aussi dans le cas de deux colonnes (ou poteaux) si le pont est étroit. Par contreje chevêtre est porteur lorsque les points d'appui ne sont pas disposés en face des colonnes. Nous avons retenu dans ce cas deux dispositions types, avec 2 colonnes ou poteaux et 3 ou 4 appareils d'appui ; ces dispositions sont alors en effet les plus fréquentes. Disposition i

Disposition 1 R

..

R

.

J

1,4 ï£ «

1,6 A

R

R

Charges concentrées

R

r T

A

R

T

A

R

îJ

- 15 -

2.2.2.6 - Vérins de soulèvement du tablier. Les vérins étant généralement placés à côté des appareils d'appui, ce cas de charge s'apparente au précédent si le chevêtre est porteur. Lorsque le chevêtre n'est pas porteur, les opérations de vérinage créent dans le chevêtre des efforts (efforts tranchants essentiellement) qui doivent être pris en compte pour le dimensionnement des chevêtres. ( Une option importante au stade du projet consiste à décider si (' le vérinage pourra être fait en l'absence de trafic ou sous trafic léger. Dans la plupart des cas on pourra éviter de prendre en compte le plein trafic ; néanmoins il conviendra d'évaluer toujours assez largement la charge lors du vérinage (éviter en particulier de prendre en compte moins de G + 0,25 Q). 2 . 2 . 2 . 7 - Cintre. Lorsque le cintre est appuyé directement sur le chevêtre, la charge due au cintre, au coffrage et au béton frais est assimilable à une charge répartie si l'espacement des poutrelles est inférieur à deux fois la hauteur du chevêtre..Cette réaction d'appui est en général fortement excentrée. La densité sera prise égale à la réaction d'appui d'une poutrelle, divisée par l'espacement des dites poutrelles. p

P

à,..

«p

2.2.3 - MOMENTS DE FLEXION LONGITUDINAUX. EFFORTS TRANCHANTS. On envisage deux dispositions de la pile-culée :

- avec 2 colonnes ou poteaux-, - plus de 2 colonnes. On désigne par A la somme des réactions qui, parmi les A . inventoriées en 2.2.2, sont des réactions réparties. 2.2.3.1 - Disposition à 2 colonnes.

e M

f|«— murztte en retour 1

i

e

>T
0

Effort tranchant : T

-Ai202

-A .s.2 2 A(i .o?) 1

8

= 0,5 A . e ou A . a + V r

a= 0

2'

A^ 2 10

- 16 Charges_concentrées.

Les valeurs qui suivent sont des valeurs forfaitaires dans lesquelles R désigne la réaction d'appui maximale sur un appareil d'appui. Disposition type 1

- Moment fléchissant maximal Ri ' ,t

1

f

*

e

Q/

a

>l

M=0,25e.R 2 -0,5a'(R 1 +R 3 )

RA

, Q

I

,

e

"

i Vr

H < 0

M = -(R.a1 -: V r .a)

M > 0

M = 0,2 R.e

d',

- Effort tranchant maximal : T = R + V

, a

Q

2.2.3.2 - Dispcsitinn à pl'js Ja ? colonnes. Seul est envisagé le cas d'une charge uniformément répartie car, avec cette disposition, les colonnes seront généralement placées au droit des appareils d'appui ; on négligera le poids des murettes en retour éventuelles. On pourra se contenter des évaluations sommaires données ci-après. Cas de 3 colonnes M1

'ra

a =o

M2

M0

Tmax =0,60 A.e

Q§s_de_4_cg]onnes_et_pl us. a=0

a/O

M2

jM, =-A-^

M2 M 0

- Effort tranchant maximal : T = R + V

a ,

Disposition type 2 VrJ

M = - ( R . a 1 + Vr .a)

v i

1,

a

M < 0

A

B

A

e

e

e

-AJ

2

a>

2 A

12

A

e2 10

A

«2 12

M>0 «2 ! MB -A 12

max = °'60A '

2.2.3.3 ~ Efforts ^^

t.ntaux.

Les efforts dus aux différentes charges sont récapitulés dans un tableau du modèle ci-après. On ajoutera éventuellement les sollicitations dues aux murettes en retour,qui ont pour valeurs M = - aV r T = Vr

- 17 Moments fléchissants

Nature de la charne

>0

VxV

H

II en résulte uniquement une modification des charges sur la semelle et des contraintes sous la semelle.

1

La minoration du poids des terres, qui s'exerce pratiquement sur la hauteur h, a pour valeur :

P

.a.

- - h. A . -^ . L L-

,"

j-,4-

i

B

et-

O

l~

"\ r\

le

rns\»vtj-t irt-è-

ïllUllici 1 L

s*s\\*\*r\f r\s\v\f4-^ tr\±

C.Urrco|JUiiUanL

r\ f +•

cbL

•

. .

9 M

M

U A

B

-a

t - " h'A- 2

B+a

•

4

1

u

A 0

s - "h'A-

9 a

"'8

d - Efforts totaux dus aux actions supplémentaires.

Ils sont récapitulés ci-après (pour la largeur totale) : Effort normal : NI = P - h . ~ . (B-a) . L g Moment

: M1 = Q . H - P.d - ~- (B2 - a 2 ) .

à prendre en valeur algébrique

1

Les données simulées introduites dans le calcul automatique, appliquées à des piles-culées entièrement noyées, doivent être telles que les efforts calculé^ à la base des semelles soient égaux à la somme des efforts ci-dessus et des efforts dus aux actions horizontales appliquées aux appuis par le tablier. C ' e s t ce qui fait l ' o b j e t du paragraphe qui suit.

- 37 -

3.1.3.2 - Calcul de la valeur simulée de la poussée et des charges verticales.

a - Poussée. Le programme de calcul PP prenant en compte un coefficient de minoration des efforts pour les pi lès-culées enterrées, la donnée POUST doit être évaluée de façon à annuler l'influence du coefficient minorateur (0,404) inclus dans la logique du programme de calcul.

— Q, (POUST) 1

Q réelle

I

Par ailleurs, le programme de calcul automatique considère uniquement une poussée appliquée au niveau de la face supérieure du chevêtre, ce qui correspond sensiblement à celui du point d'application de la poussée dans le cas d'une pile-culée courante entièrement noyée dans le remblai.

Soit Q, la poussée simulée POUST, appliquée à une distance H.., au-dessus de la fondation. Le moment correspondant calculé par le programme PP à la base de la semelle est alors :

0,404 (Li . H.t Comme ce moment doit être égal au moment M, déterminé en 3.1.3.1 d, on aura donc : 0,404 Q1 . Ht = M I

d'où QI = POUST =

Dans le cas où les variations de charges verticales peuvent être négligées devant la poussée des terres, la donnée POUST pourra être évaluée à : H POUST = 2,5 rp. . Q

L'effort normal calculé par le programme doit tenir compte de la modification due à N (qtn a été .déterminé r:n 3.1.3.1 d). Pour obtenir ce résultat, il suffit d'introduire au niveau des données une valeur fictive du poids volumique du remblai sur la semelle (donnée SPEC, cartes 19 et 20), déterminée de manière que le poids P. de la pile-culée entièrement noyée, calculé par le programme, soit égal à N.

- 38 -

On a donc la relation : P,1 = N = P o + N,1 PR = poids du béton ou encore : PBl , + P , = P + B . + N. avec . . du , remblai ,, . D n Dri nr nP = poids RI BO RO 1 et comme : PBQ = Pgl , il reste PR1 = PRQ + ^ En appelant V le volume du remblai sur la semelle, cette relation devient : V x SPEC = V

A+Nj, d'où

SPEC -

dans cette formule Ni est à prendre en valeur algébrique et est généralement négatif. Dans le cas où le poids des murs peut être négligé, la valeur de la donnée SPEC pourra être évaluée à : I

R -a a

SPEC = A h - B

u

H

Nota - Les calculs précédents supposent connue la largeur B de la semelle; il y a donc lieu de la déterminer au préalable par un prédimensionnement, qui peut être effectué suivant les indications du chapitre 3.2 ci-après. 3.1.4. CALCULS COMPLEMENTAIRES.

Outre la vérification soigneuse (obligatoire dans tous les cas, qu'il y ait ou non des piles-culées apparentes) de la conformité des données au bordereau des données initial, le projeteur ayant fait calculer par le programme PP les appuis d'un pont comportant des piles-culées apparentes devra effectuer les opérations de contrôle et les calculs complémentaires qui suivent. 3.1.4.1 - Dimensionnement de la semelle. S'il y a eu redimensionnement de la semelle par le programme PP, les contraintes sur le sol calculées par ce dernier sont supérieures aux contraintes effectives. L'erreur ainsi commise est en général négligeable. A titre d'exemple, lorsque la Ivhgi'eur initiale de la semelle a été doublée par le programe, l'erreur r^n-nse sur 1-3? contraintes sur ie s" atteint seulement 3,5 t/m2 dans le cas d'un voile de 3 m de hauteur. 3.1.4.2 - Flexibilité. On s'assurera que les valeurs de la flexibilité des piles-culées apparentes calculées par le programme ne sont pas trop différentes des valeurs exactes et n'entrainent pas de sous-évaluation des efforts en tête des piles. 3.1.4.3 - Poids du voile frontal et des murs en retour. Comme on Ta vu précédemment (cf. page 36 )>on peut négliger le poids du voile frontal ; quant au poids des murs en retour, il exerce un moment en tête qui se transmet intégralement à la base de la pile-culée.

- 39 -

Ce moment, appliqué aux poteaux de rive, se transmet aux autres poteaux par l'intermédiaire de l'ensemble chevêtre + voile frontal par torsion et flexion. La répartition entre les différents poteaux est complexe,et on se contentera d'ajouter à tous les poteaux de rive et intermédiaires soit un moment égal à celui dû à un mur en retour, soit zéro, et cela sur toute la hauteur des poteaux. 3.1-4.4 - Modification du poids des terres. Ce calcul complémentaire n'est à faire que s'il n'a été fait usage que de la donnée POUST,évaluée en fonction de la seule poussée des terres sur le mur. Elle se traduit par une modification des charges sur la semelle, des contraintes sur le sol et des efforts internes à la semelle. Dans l'hypothèse d'une répartition trapézoidale sur le sol de fondation, cette modification du poids des entraîne une minoration de la contrainte sur le sol en A d'environ A.h où A est le poids volumique des terres et (voile + chevêtre).

des contraintes terres à l'amont (arête avant) h le hauteur

3.1.4.5 - Efforts horizontaux apportés par le tablier. Le programme de calcul ne connaissant que des pi lès-culées enterrées a effectué une minoration dans la transmission aux fûts et à la semelle des efforts appliqués par le tablier (freinage, effet des dilatations linéaires, poussée des joints). Pour supprimer la prise en compte des coefficients minorateurs spécifiques des pi lès-culées enterrées, les efforts à la base des fûts et sous la semelle correspondant aux actions provenant du tablier doivent théoriquement être multipliés par 2,5. 3.1-4.6 - Stabilité de la pile-culée seule remblayée, sans réaction de tablier. On vérifiera que, sous l'effet de la poussée et en l'absence de réaction verticale en tête, la pile-culée ne risque pas de déversement et que la pression maximale sur le sol ne dépasse pas la contrainte admissible.

- 40 -

PREDIMENSIONNEMENT

3.2.1.LARGEUR DE LA SEMELLE.

Un dimensionnement minimal de la largeur B de la semelle peut être effectua en supposant que la réaction d'appui du tablier est nulle (ce cas se présente lorsque la pi le-culée apparente est remblayée avant construction du tablier) ou faible devant le poids des terres sur la semelle. Dans ces conditions la semelle n'est alors soumise qu'à l'effet du poids des terres et de la poussée sur la partie supérieure. Deux hypothèses de base sont à envisaqer selon la qualité du sol :

a- En limitant 1'excentrenent e = M/N a B/3, ce qui correspond, dans le cas d'une répartition linéaire des contraintes sur le sol, à un diagramme triangulaire s'étendant sur la moitié de la semelle (hypothèse admissible en l'absence de risques de tassement),la largeur B de la semelle s'exnrime oar les formules suivantes (dimensions exorimées en mètres). th H

'iJ1

3 h

(1 +

) (H - 0,6

en l'absence de garde-grève

B =

2,1 H

(0,5 + -ji-)(H - 0,6

H

2,1 ( H - h aa )

en présence d'un garde-grève de hauteur h

gg

B •Dans ces formules h, représente la hauteur sur laquelle s'exerce une poussée de's terres et H est la hauteur totale de la p i l e - c u l é e ( c f . schémas).

Dans les cas les plus usuels, en particulier pour h, voisin de 0,5 H, ces formules peuvent être remplacées par la formule simplifiée

Dans la mesure où la réaction du tablier Rj est inférieure au poids des terres sur la semelle,la contrainte sur le sol aux 3/4 de la largeur comprimée est voisine (à 5 % environ) de : Q1 ( 3 / 4 ! ) ^

6 H - 2 h,

(unités

- 41 -

b. Si 1 'on souhaite, par contre, que la sérielle de fondation reste entièrement comprimée même à vide, c'est-à-dire que la réaction sous la semelle passe à l'intérieur du tiers central (hypothèse prudente à préférer en présence de risque de tassement), la laraeur de la semelle doit être au moins égale à\/2"fois la larneur précédente, sm't : B2 =

2 h (i

Pour cette dimension de semelle la contrainte sur le sol aux 3/4 de la largeur comprimée est égale à : (3/4 B) ~ 3 H - 1,5 h,+

RB

(RT

en t/ml ,

t/m2)

c- En fonction de la contrainte admissible sur le sol de fondation et de la susceptibilité de ce sol aux tassements, les deux couples de valeurs (Bj , o^ ) et (Bp > ^ Remettent de prédimensionner la largeur de la semelle d'une pile-culée apparente. La laraeur mininale f)e 1? semelle et une valeur reprochée de la contrainte corresoondante sur le sol aux 3/4 de la largeur comprimée (contrainte de référence au poinçonnement selon FOND 72),dans le cas d'une pile-culée sans garde-grève et sans réaction de tablier, peuvent être obtenues directement par simple lecture sur 1'un des deux abaques P??e 42 (les paramètres d'entrée sont les hauteurs H et h ). M B L'abaque n° 1 correspond au cas où ïï = 1 M

R

L'abaque n° 2 correspond au cas où -rj- = -?

3.2.2. DIMENSIONS DES POTEAUX.

Comme pour la largeur de la semelle,il est commode de prédimensionner les poteaux afin qu'ils soient à même de reprendre à leur base le moment dû à la poussée des terres sans tenir compte de l'effet favorable des charges verticales. Dans ces conditions, pour un béton travaillant à 1300 t/m2 en compression par flexion,la dimension minimale d'un poteau de section carrée est donné par:

F

~ '~ 1,

e

r

1

hii

•~l

a j = 0,002 e . h1 (h1 + 3)(H f - ^

»

Si la valeur trouvée pour a est supérieure à 0,80 m, on donnera la préférence à une section rectangulaire équivalente telle que :

i

-~i i i i

en mètre

1

Hf J

b. c2 = a 3

m-

avec b

050 m

II pourra être intéressant, dans ce cas, de donner au poteau une section variable avec la hauteur.

- 42 -

(m)

ABAQUE N°1

B

B. _2_

JB 8

H (m)

Him)

- 43 -

3 . 3 - VOILE FRONTAL

Le voile frontal assure plusieurs fonctions : - une fonction soutènement vis-à-vis des terres en reportant sur le chevêtre et les poteaux l'effet des poussées des terres, - en association avec le chevêtreje voila frontal assure une fonction porteuse vis-à-vis des charges et une fonction raidisseur de l'ensemble de la pile-culée. Ces fonctions sont analysées successivement, puis des indications sont données pour le ferrai 11 âge. 3.3.1. FONCTION SOUTENEMENT. Pour le calcul des sollicitations correspondantes, le voile ou chaque élément de voile - est assimilé à une plaque rectangulaire encastrée sur trois côtés, à savoir les deux poteaux qui l'encadrent et le chevêtre, et libre sur le bord inférieur.

mmuu

niveau dc

la plate.forme

,

;* ** *. ; 2

;•

\

\\ \\ \\ \

\\ \

e

v,

Les actions à prendre en compte sont les forces horizontales qui agissent normalement au plan du voile. Elles sont produites par la poussée due au poids des terres et d'une charqe uniforme sur le remblai; le diagramme de la poussée totale est trapézoïdal et représenté ci-dessus; les valeurs limites de la poussée unitaire sont qQ su niveau supérieur du voile et q, au niveau inférieur. Pour faciliter 1'execution.il est conseillé de réaliser un ferraillage symétrique constitué d'armatures horizontales et verticales de même diamètre et de même espacement, ce qui conduit à des mailles carrées. Il en résulte que les moments résistants de la dalle sont égaux dans les deux directions et sur les deux faces.

- 44 -

La théorie de JOHANSEN sur les lignes de rupture permet de déterminer le moment de.rupture correspondant à une dalle rectangulaire encastrée sur trois côtés, libre sur le quatrième, soumise à une charge uniforme de densité p. Dans le cas où le ferraillage est symétrique et isotrope, on a deux formules donnant le moment de rupture en fonction du mécanisme de rupture. Pour h v /l v ^ 0 , 5 7 le mécanisme de rupture comprend 3 charnière positives (schéma l),et le moment de rupture est donné par l ' e x pression : p.l v .h v m =(1) 2h

Pour hv /lv ^0,57 le mécanisme de rupture comprend 2 charnières positives (schéma 2),et la relation moment-charge est alors égale à : m =-

P. lyhy

2l

(2)

(2)

(1)

Dans ces formules on prendra pour la densité p la valeur q, de la poussée au niveau inférieur du voile. Le moment résistant que doit avoir l'une quelconque des 4 nappes d'armatures du voile est donné sur 1'abaque ci-après établi dans l'hypothèse où la partie supérieure du voile est à une profondeur Z de 1,50 m par rapport à Ta plate-forme; le remblai est chargé uniformément à 1,5 t/m2,et le coefficient de poussée est de 0.5. La valeur de q est alors :

q o = 0,5(1,5 + 2,0 x 1,5) = 2,25 t/m2 d'où p = q

= 2,25 + 0,5 x 2,0 h =

t/m2

(h

en m)

- 45 -

L'abaque suivant donne, en fonction des dimensions du voile frontal qui sont la hauteur h et l'intervalle libre 1 entre deux colonnes, la valeur du moment résistant que doit avoir le voile pour les deux faces et pour les deux directions horizontale et verticale. Pour une épaisseur du voile de 0,20 m (épaisseur minimale), une section d'armatures constituées d'aciers à haute adhérence égale à 2,5 cm2/ml permet de reprendre un moment de 1 tm/ml. De plus, il est conseillé de prévoir un ferraillage minimal dans chaque direction et sur chaque face, constitué d ' a u moins 6 0 8 HA (ou 4 0 10 HA) au mètre linéaire ; ce ferraillage minimal permet de reprendre 1»2 tm/ml, dans le cas d'une épaisseur de 0,20 m. Un schéma de ferraillage est donné au paragraphe ? . ^ . 4 .

(m!

Moment résistant minim i des nappes d'armatures du voile frontal ( tm / m )

(m) En grisé : zone de ferraillage

minimal

- 46 -

3.3.2. - FONCTION PORTEUSE.

L'ensemble voile frontal-chevêtre joue un rôle porteur de support des charges. Le calcul des sollicitations appliquées à cet ensemble voile frontal-chevêtre peut être démarqué sur celui effectué pour le chevêtre seul (cf. § 2.2). 3.3.2.1. Les actions aopliquées à l'ensemble voile frontal et chevêtre sont les mêmes que celles appliquées au chevêtre : poids propre, mur garde-grève. dalle de transition, murs en retour, tablier, vérins de soulèvement du tablier, cintre. 3 . 3 . 2 . 2 . - •_ /l oments_de_flexion_]ongitudinaux. Les moments de flexion longitudinaux pour l'ensemble chevêtre-voile frontal neuvent se calculer comme pour le chevêtre (§ 2.2.1.3), et l'ensemble chevêtre-voile frontal est à considérer comme une paroi fléchie.

s La fonction porteuse ne se dissocie pas totalement de la fonction ' raidisseuse traitée plus loin, car la réoartition de charoes inéaales aopli(| quées à différents poteaux peut arbitrairement être traitée à un titre ou à (' l'autre.

_. l'ensemble voile frontal-chevêtre a également un rôle raidisseur, Si ce rôle est orépondérant devant la fonction oorteuse pour la détermination des ferraillages de flexion longitudinale du chevêtre et du voile, même si des appareils d'appui sont disposés entre poteaux. Dans tous les cas il est inutile de faire un calcul précis de l'ensemble chevêtre-voile frontal en paroi fléchie; on se contentera de disposer en face supérieure du chevêtre et à la base du voile un chaînage. On oourra donner à la section de chacun de ces chaînages une valeur égale à : A

= A i = 0,25

avec °Q = -5- °"en

R désignant la réaction maximale totale d'appui sur la pile culée et N le nombre de poteaux. Cette section sera considérée comme une section minimale compte tenu de la fonction raidisseur, et non cumulée à l'aire que l'on calculera à ce deuxipne titre. 3.3.2.3. - £ffort.s_grgdujts_[)ar_]^§xcentrenient_transyersa]_des_Lharqes. Avec des proportions courantes entre les dimensions du voile et ou du chevêtre, de l'ordre de celles de l'exemple coté ci-contre : chevêtre

la rigidité à la flexion longitudinale du seul chevêtre peut être négligée devant la rigidité de l'ensemble chevêtre et voile;

voile frontal

la rigidité à la flexion transversale du voile (flexion d ' a x e parallèle au chevêtre) peut être négligée devant la rigidité à la torsion du chevêtre.

1,50

- 47 -

Il en résulte que l ' o n peut considérer que le chevêtre seul>en plus de son rôle de membrure supérieure de paroi fléchie, est soumis à une sollicitation de torsion. Les efforts de torsion,. s'évaluent comme pour le chevêtre des piles

culées noyées (cf. § 2.2.1.4). sauf que les excentrements des charges appliquées sont à exprimer par rapport au plan médian du voile frontal. Si la face vue de la pile culée apparente ( voile frontal, poteaux, chevêtre)est constituée par un plan de coffrage unique, on comprend facilement que le chevêtre puisse être soumis à des sollicitations de torsion importantes, en particulier lorsqu'il y a une dalle de transition. Il peut alors être utile de positionner le voile frontal de manière à minimiser la torsion dans le chevêtre. Un tel positionnement du voile frontal est intéressant à la fois sur le plan mécanique et sur le plan esthëtique,au prix d'une légère complication du coffrage de la face vue de la pile-culée apparente. En ce qui concerne l'aspect esthétique, il est difficile de réussir un plan de coffrage unique de grandes dimensions,alors qu'une disposition avec le voile frontal en retrait par rapport au chevêtre et aux poteaux peut être mise à profit pour animer la pile-culée et améliorer son aspect. Cette étude d'esthétique devra porter,bien entendu,sur l'ensemble de l'ouvrage : tablier, piles vues, piles-culées apparentes,qui devront être en harmonie entre eux.

Exemple d'animation d'une

pile-culée apparente

Une variante de conception ne faisant nas annel à la résistance à la torsion du chevêtre est également possible. File consiste à considérer séparément l'ensemble voile-moitié avant du chevêtre et la noitié arrière du chevêtre comme deux poutres distinctes résistant chacune à la flexion et à 1'effort tranchant. Il convient alors de dihensionner en conséquence la moitié arrière du chevêtre. Cette variante de conception se justifie nar le fait que la torsion du chevêtre est nenée et non pas libre.

- 48 Tipv RAIDISSEUR.

3.3.3. -

Lorsque l'ensemble voile frontal-chevêtre est appelé à jouer le rôle de raidisseur pour l'ensemble de la pile-culée (cf.pièce 1.1.1 p