جامعة تونس المنارUniversité de Tunis El Manar Département de Génie Civil Projet de fin d’études Présenté par Mohamed Oussama Ghodbane Pour l’obtention du Diplôme National d’Ingénieur en Génie Civil « Etude du second pont de Ziguinchor-SENEGAL » Sujet proposé par : Date de Soutenance : STUDI 13 Juin 2012 Devant le Jury : Président : Mme. Sarra ZENZRI Rapporteur : Mr. Karim MILED Membre permanent : Mr. Mongi BEN OUEZDOU Encadreur ENIT : Mr. Mongi BEN OUEZDOU Encadreur STUDI : Mr. Eymen AWADH Année universitaire 2011-2012 Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE - Juin 2012 Remerciements Je remercie tout d’abord DIEU qui m’a donné la force et le courage de mener ce travail à son terme. Je ne saurais rédiger ce présent rapport sans au préalable adresser mes remerciements à tous ceux qui ont participé de près ou de loin à l’élaboration de ce travail. A toute ma famille pour leur amour et soutien moral tout au long de mon cursus universitaire. A mes encadreurs de l’ENIT Mr. BEN OUEZDOU et de STUDI Mr. AWADH pour leur soutien et disponibilité. Ainsi que tout le corps enseignant de l’Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis et plus particulièrement à celui du Département de Génie Civil auxquels nous devons notre formation. Mohamed Oussama Ghodbane M.O.Ghodbane ENIT ii Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE - Juin 2012 Sommaire 1. Introduction....................................................................................................................................................... 10 2. Présentation du projet ..................................................................................................................................... 10 2.1. Contexte général ...................................................................................................................................... 10 2.2. Analyse du site et de son environnement ............................................................................................ 11 2.2.1. Données Géographiques ............................................................................................................... 13 2.2.2. Données socio-économiques ........................................................................................................ 13 2.2.3. Données environnementales ......................................................................................................... 14 3. Tracé routier et aménagements ...................................................................................................................... 14 4. Conception des variantes................................................................................................................................. 18 4.1. Variante 1_Pont construit par encorbellements successifs ............................................................. 18 4.2. Variante 2_Pont à haubans ................................................................................................................... 21 4.3. Analyse multicritères et choix de la variante optimale ..................................................................... 27 4.3.1. 5. Résultat de l’analyse ....................................................................................................................... 27 Etude du pont construit par encorbellements successifs .......................................................................... 29 5.1. Conception de l’ouvrage......................................................................................................................... 29 5.1.1. Conception longitudinale ............................................................................................................. 29 5.1.2. Conception transversale ................................................................................................................ 29 5.1.3. Découpage des voussoirs............................................................................................................... 30 5.1.4. Déviateurs et entretoises ............................................................................................................... 31 5.2. Conception du câblage de la précontrainte longitudinale ............................................................... 32 5.2.1. Câblage de fléaux ............................................................................................................................ 32 5.2.2. Câbles de continuité intérieurs .................................................................................................... 33 5.2.3. Câbles de continuité extérieurs .................................................................................................... 33 5.3. Cinématique de construction ................................................................................................................ 33 5.4. Dimensionnement de l’ouvrage............................................................................................................. 35 M.O.Ghodbane ENIT iii Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL 5.4.1. Hypothèses de calcul ..................................................................................................................... 35 5.4.2. Calcul de la précontrainte de fléau et étude de stabilité ......................................................... 40 5.4.2.1. Calcul des efforts ................................................................................................................... 40 5.4.2.2. Calcul de la précontrainte .................................................................................................... 42 5.4.2.3. Disposition des câbles de précontrainte ........................................................................... 45 5.4.2.4. Stabilité des fléaux ................................................................................................................ 46 5.4.3. Dimensionnement de la précontrainte intérieure d’éclisse ..................................................... 55 5.4.3.1. Calcul de la précontrainte d’éclisse entre C0 et P1 .......................................................... 55 5.4.3.2. Calcul de la précontrainte d’éclisse entre P1 et P2 ........................................................... 57 5.4.4. Dimensionnement de la précontrainte extérieure .................................................................... 60 5.4.4.1. Calcul des sollicitations........................................................................................................ 61 5.4.4.2. Géométrie des câbles de continuité extérieure ................................................................. 64 5.4.4.3. Vérification des contraintes normales à l’ELS ................................................................ 65 5.4.4.4. Justification vis-à-vis des ELU ........................................................................................... 67 5.4.4.5. Justification vis-à-vis de l’effort tranchant ....................................................................... 71 5.4.5. Etude de la flexion transversale et locale ................................................................................... 74 5.4.5.1. 5.5. 6. PFE - Juin 2012 Efforts locaux-Diffusion des efforts de précontrainte ................................................... 76 Conception et dimensionnement des appuis...................................................................................... 77 5.5.1. Généralités ....................................................................................................................................... 77 5.5.2. Dimensionnement des appareils d’appuis.................................................................................. 78 5.5.3. Conception et calcul des appuis .................................................................................................. 79 5.5.3.1. Conception des appuis ......................................................................................................... 79 5.5.3.2. Calcul des appuis ................................................................................................................... 82 Conclusion ......................................................................................................................................................... 83 M.O.Ghodbane ENIT iv ............................................................................................................................................................................................................................................................. 23 Figure 4-10: Catégories de haubans [5] ............... 25 Figure 4-12: Coupe transversale d'un hauban multi-fils parallèles [5] ............................................ 28 Figure 4-16: Résultat de l'analyse multicritère ............................................................................................................... 12 Figure 2-4 : Travaux géotechniques pour le renforcement du pont [7] ....................................................... 23 Figure 4-8: Conception du pont à haubans [13] .................. 18 Figure 4-2: Pré dimensionnement de la section transversale sur appui et à mi travée [1] .................................................................................... 27 Figure 4-15 : Poids de chaque critère de décision .......................................................................... 25 Figure 4-13: Coupes transversales types d'un câble TMC [5] ................... 15 Figure 3-2: Raccordement routier au droit du pont de Ziguinchor [7] ......................................................................................... 13 Figure 3-1 : Profil en travers du pont et équipements [7] ............................... 15 Figure 3-3 : Les variantes de tracé en plan [7] ......................................................................................................................................................Ghodbane ENIT v .............................................. France) [15] ........ 24 Figure 4-11: Haubans MTP protégés individuellement ou collectivement [5]........................ 22 Figure 4-7: Section transversale du pont à haubans ...............................................................................................Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE ..............................................................Juin 2012 Liste des figures Figure 2-1: Plan de situation [Google Maps] .... 26 Figure 4-14 : Configuration des haubans [13] ....................... 28 M............................................................... 11 Figure 2-2: Zone Projet [Google earth] ........... 17 Figure 3-5 : Carrefours aménagés au début et à la fin du projet [7] ................................................................ 21 Figure 4-4 : Coupe longitudinale de la variante pont à haubans .................................................................................................O...................................................................................................................................................................................................... 23 Figure 4-9: Pylônes en forme de A (Pont de Normandie...................................................................... 19 Figure 4-3: Caractéristiques géométriques du voussoir sur pile (VSP) et de clavage ....... 18 Figure 4-1: Eléments d'un pont à haubans [13] ..................................................................................... 22 Figure 4-6: Caisson large braconné [1] ..... 16 Figure 3-4 : Profil en long de la variante 4 du tracé en plan [7] . 21 Figure 4-5: Caisson large à hourdis supérieur nervuré précontraint [1] ..................................................................................................................................... 12 Figure 2-3 : Dégradation de l'appui en caisson [7] ................................................................................................................................... ............................................................................................................................................................................ 30 Figure 5-3 : Emplacement des déviateurs et entretoises [1] ............................................................................................................................ 29 Figure 5-2: Coffrage d'un VSP (Ouv de franchissement de la rivière Guadiana.. 49 Figure 5-14: Efforts à considérer en situation accidentelle [8] .................................................................................... Mourao...................................................... 33 Figure 5-7: Etapes de construction [19] ........ 32 Figure 5-5 : Emplacement des câbles de continuité intérieurs et bossage d'ancrage [1]................................................................. 46 Figure 5-11: Haubanage provisoire durant la construction du fléau (Pont de Millau..Juin 2012 Figure 5-1 : Coupe longitudinale de l'ouvrage .................... 50 Figure 5-15: Géométrie du système de clouage [1] ................................................................. Portugal) [16] ..................................................... France) [20] ..................O.............................. 65 Figure 5-28 : Contraintes admissibles de traction et de compression en phase d’exploitation [6] ........................ 62 Figure 5-24 : Eléments de superstructure ... 45 Figure 5-10: Voussoirs sur pile avec ces câbles de clouage [1] .................................................................................................................................... 59 Figure 5-22 : Diagramme de moment du au gradient thermique ∆T=12°C ............... 32 Figure 5-4: Types de câblages [14] ..................................... 64 Figure 5-26 : Câblage de précontraint au niveau de la section de clavage ............................................................................................................................................................................................Ghodbane ENIT vi ...................................................................... 51 Figure 5-17: Basculement du fléau avec surtension des câbles [1] .................. 59 Figure 5-23 : Garde corps de type S8 [18] .................................................................................................................... 65 Figure 5-27 : Coupe en élévation du câblage ....................................................................................... 51 Figure 5-16: Efforts dans les câbles et réaction d'appui [1] .......... 33 Figure 5-6 : Appuis et portées ...................................................................................................................................................................................................................... 57 Figure 5-20 : Moment sur appui du à l'équipage mobile et le voussoir de clavage entre P 1 et P2................................................................. 68 M.................................................. 47 Figure 5-12: Clavage d'une travée arrière avec contre poids et sur encorbellement [1] .............................................. 56 Figure 5-19 : Coupe transversale au droit du voussoir de clavage entre C0 et P1 ................... 66 Figure 5-29 : Courbe d'interaction effort normal moment fléchissant [6] ......................... 52 Figure 5-18 : Diagramme du moment fléchissant dû à la charge Q.................................... 58 Figure 5-21 : Diagramme de moment fléchissant du à la combinaison de F et P ............................................. 45 Figure 5-9 : Tracé peigné des câbles de fléaux .....................................Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .......................................................................................... 34 Figure 5-8 : Détail du gousset supérieur . 47 Figure 5-13: Effort à prendre en considération en situation normale [8] .................................... 62 Figure 5-25 : Câblages de précontraint extérieur sur appui................................................. ....................... Tunis)............................................................................ 70 Figure 5-31 : Plan de ferraillage du tablier sur appui et au niveau de clavage ............................................................................... 76 Figure 5-33 : Aciers du bossage inférieur [1] ........................................................ Tunis) .........................Juin 2012 Figure 5-30 : Diagramme limite de déformation d'une section et les contraintes correspondantes [6] ...Ghodbane ENIT vii ..................................O................................................................... 78 Figure 5-36 : Conception de tête de pile ............................ 81 Figure 5-38 : Coupe schématique d'un coffrage glissant [12] ................................ 77 Figure 5-34 : Disposition de l'appareil d'appui (Echangeur ESSALAMA RN9....................Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .................................................................................................... 76 Figure 5-32 : Bossage des câbles intérieurs [1]......... 78 Figure 5-35 : Pose de l'appareil d'appuis et acier de frettage (Echangeur ESSALAMA RN9................................ 79 Figure 5-37 : Coffrage grimpant [17] ................................. 82 M............. ................................................ 71 Tableau 5-17 : Ferraillages de la section transversale sur appui et à mi travée ....................................................................................................................... 64 Tableau 5-9 : Coefficients de majoration des charges ..................................................................................................... 50 Tableau 5-4: Calcul du nombre de câbles de clouage ............................... 34 Tableau 5-2 : Moments dus aux différents chargements au niveau de l'appui............... 67 Tableau 5-12 : Vérification des contraintes normales de compression et de traction en MPa .........................................................................................................O... 63 Tableau 5-8 : Moment du à la précontrainte Pm ...............................................Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .......................................................... 54 Tableau 5-6 : Calcul des efforts intérieurs dus à la superstructure........................................................... 53 Tableau 5-5 : Calcul de la section des cales .............................................................................................................................................................. 63 Tableau 5-7 : Sollicitations Maximales au droit des sections sur appui P2 et mi travée P1 P2.............. 65 Tableau 5-10 : Contraintes normales limites en compression ..................................................... 43 Tableau 5-3 : Calcul des sollicitations appliquées sur le fléau .........................................................................Ghodbane ENIT viii ................................................. 67 Tableau 5-11 : Valeurs des moments fléchissant en t........................................................................................................................................................ 75 M................................... 68 Tableau 5-14 : Détermination des armatures passives .........................................................m sous les différentes combinaisons ...... 67 Tableau 5-13 : Sollicitations de calcul à l'ELU au droit des 02 sections de calcul ..Juin 2012 Liste des tableaux Tableau 3-1 : Valeurs des PHEC [7].... 70 Tableau 5-16 : Effort tranchant calculé au niveau de l'appui P2 ......... 17 Tableau 5-1 : Cinématique de construction .................................. 69 Tableau 5-15 : Vérification à l'ELU .......................................... O.Ghodbane ENIT ix .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .Juin 2012 Annexes Annexe 1 : Analyse multicritère et choix de la variante de franchissement Annexe 2 : Conception et caractéristiques de la section transversale Annexe 3 : Dimensionnement de la précontrainte de fléau Annexe 4 : Dimensionnement de la précontrainte extérieure Annexe 5 : Etude de la flexion transversale et locale Annexe 6 : Conception et dimensionnement des appuis M. En effet.Contexte général Le contexte du projet s’intègre dans la politique du Sénégal à désenclaver la Casamance et les régions à proximité à travers la réhabilitation et la reconstruction de plusieurs axes routiers. ce rapport traitera l’étude d’un projet d’ouvrage d’art « Second pont de Ziguinchor-Sénégal ». c’est un ouvrage d’art qui se situe sur un axe routier qui joint la région de Ziguinchor au capital du Sénégal. Les ponts objet de l’étude sont situés dans la commune de Ziguinchor pour le pont d’Emile BADIANE. 2. Diverses parties vont être abordées .Introduction Le développement économique d’une région nécessite la mise en place d’un réseau routier permettant le désenclavement 1 de la région et de la doter d’un atout majeur pour attirer les investissements.Juin 2012 1. Comme il a été dit précédemment.1. dans la commune de Bignone pour le pont de Baïla (à 53km de Ziguinchor ville) et dans la commune de Diouloulou pour le pont Diouloulou (à 85km de Ziguinchor ville). Le financement de ce projet est assuré par l’Union Economique et Monétaire Ouest Africaine (UMEOA) et s’inscrit dans le cadre du fond d’aide à l’intégration régionale. les ouvrages objet de l’étude se situe sur deux routes nationales (RN 4 et 5) permettant de traverser le Sénégal jusqu’à la Guinée Bissau.O. le maitre d’ouvrage l’ « Agence des Travaux et de Gestion des Routes (AGEROUTE Sénégal) » lance un projet qui consiste à l’étude de 3 ouvrages d’art se situant sur les axes routiers RN4 et RN5 qui sont le second pont de Ziguinchor. On utilisera à cet effet le logiciel « CSI Bridge » pour la modélisation et le calcul de l’ouvrage. le Pont de Baila et le Pont de Diouloulou.Ghodbane ENIT 10 . Le projet objet de l’étude s’intègre dans ce contexte. on commencera par présenter des variantes de franchissement puis l’analyse multicritère entre des alternatives proposées et la partie la plus importante du rapport qui est la conception et le dimensionnement de la variante de franchissement retenue.Présentation du projet 2. 1 Désenclaver : dégager ce qui est isolé M. Dakar d’où l’importance de l’impact de ce projet sur la population et l’économie de la région. De ce fait.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . M.Juin 2012 Figure 2-1: Plan de situation [Google Maps] L’objet de mon projet de fin d’étude PFE est la conception et le dimensionnement du second pont de Ziguinchor (Figure 2-1).Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .Ghodbane ENIT 11 .Analyse du site et de son environnement Le second pont de Ziguinchor (pont d’Emile Badiane) objet de ce rapport constitue un point capital pour la ville de Ziguinchor puisque il représente le seul accès à la ville pour l’important flux venant du nord.2. Tout ce qui sera traité dans ce rapport concernera ce projet.O. 2. Juin 2012 Figure 2-2: Zone Projet [Google earth] Ce pont a été construit vers les années 70.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Figure 2-3 : Dégradation de l'appui en caisson [7] M. des campagnes d’auscultation et de diagnostic menées en 2001 et 2005 ont montrées une très grande dégradation de l’ouvrage au niveau des éléments en contact avec l’eau.O.Ghodbane ENIT 12 . Des travaux de restauration et de confortement sont déjà lancés. Ceci est dû à la forte augmentation de la salinité du fleuve de la Casamance surtout que les matériaux utilisés pour la réalisation de l’ouvrage existant sont plus adaptés à un milieu doux. en effet la région dispose de 3 types de transport : Transport maritime : le plus important de la région . Les frontières de cette région sont respectivement par le : Nord : la République de Gambie .Données Géographiques Ziguinchor est une région du sud de Sénégal.48% de la population vient ensuite les catholiques. M. L’économie de sa part repose principalement sur l’agriculture et la pêche avec un développement de la vocation touristique de la commune de Ziguinchor. La religion la plus pratiquée dans la région est l’Islam avec 74. ce secteur constitue un maillon important dans l’économie régional et un facteur de lutte contre la pauvreté. Ouest : l’Océan Atlantique.1.Données socio-économiques La région de Ziguinchor est divisée en 3 départements : Bignoma. Cette économie est soutenue par un réseau d’infrastructures et de transport .Juin 2012 Figure 2-4 : Travaux géotechniques pour le renforcement du pont [7] 2. Le trafic repose sur le transport de marchandises (produits agricoles.O. En 2004. 2.2. forestiers et halieutiques) et des passagers.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .Ghodbane ENIT 13 . 88 navires ont été enregistrés. Elle est d’une grande diversité ethnique dont Diola l’ethnie dominante.2. elle couvre une superficie de 7339 km 2.2. Sud : la République de Guinée Bissau . Est : la Région de Kolda . Oussouye et Ziguinchor. On définit par la suite le type de l’axe routier qui est pour ce projet une voie rapide urbaine à caractéristiques non autoroutières de type U80 assurant un bon niveau de confort aux véhicules circulant à 80 km/h. Aménagement. 2. Transport terrestre : le réseau routier est long de plus de 1000 km et composé de : 192 km de routes nationales entièrement bitumées .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .Données environnementales La ville de Ziguinchor est très riche en biodiversité. Exploitation – CETUR CG : Carrefours Giratoires – les Carrefours plans sur Routes Interurbaines – SETRA Ayant défini les normes de référence auxquelles on se référera . Une étude du trafic est nécessaire à ce stade de conception. Certains tronçons du tracé routier passeront par des zones forestières ce qui nous conduit à prendre des mesures d’atténuation des impacts sur l’environnement.3. On note que le débit de saturation d’une voie est de l’ordre de 2000 uvp 2. L’étude a mené à une section de 2x2 voies. 3.Ghodbane ENIT 14 .2 km bitumés .7 km de routes départementales dont 44. L’essentiel des passagers sont des touristes avec une certaine clientèle local. Les normes et les règles techniques qui ont été adopté pour la conception de la route sont : ICTA VRU : Instructions sur les conditions Techniques d’aménagement des Voies Rapides Urbaines – CETUR Voirie Urbaine : Guide général de la Voirie Urbaine – Conception. on commence par définir la géométrie transversale d’une section courante de la route qui est conditionnée par l’intensité du trafic sur l’axe étudié.O. en effet 16% de la réserve forestière du pays se localise dans la région de Ziguinchor. 514.2. 16 km de voiries municipales entièrement bitumées.Tracé routier et aménagements On présentera dans cette partie les différents aménagements routiers présentés par le bureau d’études.Juin 2012 Transport aérien : la forte vocation touristique de la région a permis la construction d’un second aéroport au Cap-Skirring. Cette catégorie de voies urbaines satisfait les objectifs suivants : Relations fonctionnelles avec un site très urbanisé . uvp : Unités de Véhicules Particulières 2 M. 128 km de routes régionales dont 71 km bitumés . Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . les corniches. La figure 3-1 traduit le profil de raccordement routier avec le profil sur le pont. 02 terres plein latérales. 01 terre plein central. Le profil est constitué de 2x2 voies.O. Intégration éventuelle de contre allées et d’aménagements pour piétons ou deux roues. GBA. A ce stade d’étude les profils en travers type proposés par le bureau d’études sont présentés ci-dessous. 02 pistes cyclables et 02 trottoirs.Juin 2012 Trafic d’échanges et local important . Figure 3-2: Raccordement routier au droit du pont de Ziguinchor [7] Figure 3-1 : Profil en travers du pont et équipements [7] M. Points d’échanges fréquents assurant une bonne intégration de la zone traversée . les gardes corps S8 et finalement les lampadaires. Le profil de l’ouvrage (figure 3-2) présente de plus la conception transversale de la chaussée. les différents équipements du pont tel que : DBA. les trottoirs.Ghodbane ENIT 15 . En second lieu. On se proposera dans ce rapport d’étudier le projet par rapport à une autre variante (variante 4) du tracé et ceci pour diverses raisons qui sont : En premier lieu.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . La voie navigable est à grande gabarit (catégorie A) . elle présente un rectangle de navigabilité de 20. épargner le maitre d’ouvrage de lancer d’autres études concernant la réhabilitation du pont de Tobor (situé au nord du pont de Ziguinchor).Juin 2012 Concernant le tracé en plan . Le calage du pont est déterminé par la navigabilité que par les niveaux des Plus Hautes Eaux Connus.5 m permettant le passage des navires de transport de marchandises et de personnes. l’étude hydraulique et hydrologique menée par le bureau d’études à donner dans le M. permettre une bonne exploitation du fleuve de Casamance surtout pour le transport fluvial qui constitue une alternative pour le développement de l’économie de toute la région de Ziguinchor puisque la variante 4 nécessite un tirant d’air de 20. Le profil en long présente une déclivité de 5% au niveau des deux rampes d’accès et un tirant d’air de 20.Ghodbane ENIT 16 . En effet.5 m avec une ouverture de 70 m.5 m pour assurer une sécurité lors de passage des navires sous l’ouvrage. quatre variantes ont été proposées par le bureau d’études pour le franchissement du fleuve de la Casamance.O. (Figure 3-3) Figure 3-3 : Les variantes de tracé en plan [7] Une étude multicritères a mené le concepteur à choisir la 1ère variante d’aménagement (tracé du coté N-E de l’ouvrage actuel. Juin 2012 tableau 3-1 les valeurs des Plus Hautes Eaux Connues (PHEC) pour des périodes de retour de 100 et 200 ans.8 200 ans 247. Les vitesses d’approche pratiquées . Les données principales à considérer en vue de l’aménagement des carrefours sont : La fonction de l’itinéraire et la nature du trafic qui l’emprunte .Ghodbane ENIT 17 .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .0 279. M.9 208. Les conditions de visibilité en plan et en profil en long. ces aménagements ont une importance capitale pour les routes situées en milieu urbain . L’intensité des différents courants . De plus certains points doivent être pris en considération qui sont la circulation piétonnière. l’implantation des panneaux de signalisation et le marquage au sol. Ils doivent permettre un écoulement des débits de circulation dans des conditions normales de sécurité. Tableau 3-1 : Valeurs des PHEC [7] T (ans) Cotes probables (cm) Borne Inf (cm) Borne Sup (cm) 100 ans 234.60 297.2 217.O.2 Figure 3-4 : Profil en long de la variante 4 du tracé en plan [7] Le dernier point à étudier concerne l’aménagement des carrefours plans. Variante 1_Pont construit par encorbellements successifs L’ouvrage consiste en un ensemble de 11 travées dont 09 travées intermédiaires de 110 m et 02 de rive faisant 66 m de portées totalisant ainsi une ouverture de l’ouvrage de 1122 m. 4.Juin 2012 Figure 3-5 : Carrefours aménagés au début et à la fin du projet [7] 4.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .Ghodbane ENIT 18 . Ce choix est motivé par le fait d’avoir des travées identiques permet de faciliter l’exécution. on obtient M. les éléments d’un pont à haubans sont les pylônes. En effet. Figure 4-1: Eléments d'un pont à haubans [13] Une étude multicritères permettra de choisir la variante la plus optimale qui sera retenue dans la suite de l’étude. les haubans et le tablier.O.Conception des variantes On se proposera de présenter deux variantes de franchissement : La première variante est un pont construit par encorbellements successifs dont la portée principale est de 110 m La 2ème est un pont à haubans de portée principale de 300 m .1. 16 l 22 0. l l 16 0. elle est formée par deux caissons monocellulaires de largeur chacun 13 m et séparés par un joint de dilatation. la résistance à l’effort tranchant impose une épaisseur minimale de l’âme égale Ea 0.45 hp 100 4 l 7. La section transversale est de largeur 26 m.8 m L’épaisseur des âmes Ea . La hauteur du tablier est variable.26 l D’où 500 Ea = 0.O.5 m M.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Figure 4-2: Pré dimensionnement de la section transversale sur appui et à mi travée [1] Règles de pré dimensionnement On commence en premier lieu par déterminer les épaisseurs du tablier en caisson au niveau du voussoir sur pile (VSP) et du voussoir de clavage respectivement h p et hc.Ghodbane ENIT 19 .2 3 hc l 100 50 3 La portée l = 110 m D’où hp = 6.5 l 0.Juin 2012 des fléaux tous identiques ce qui simplifie la conception des matériels de pose ou de bétonnage et améliore les rendements.6 m hc = 2. Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . au niveau de la partie centrale. Concernant l’épaisseur de l’hourdis sur appui.25 x B C = 3.5 m Ec = 0. En effet.36 m e4 = 0. 24 cm en cas de barrière normale BN4.O. D’où Ep = 0. elle est maximale vu la limitation en état limite de service de la compression au niveau de la fibre inférieure.Juin 2012 Néanmoins il faut vérifier (condition d’enrobage et du bon bétonnage) que : Ea 2 V e 2 d Avec V = 7 cm L’épaisseur de l’hourdis supérieure au niveau de l’extrémité e 1 .25 m Les épaisseurs e2.45 m e3 = 0.25 m ENIT 20 . e3 et e4 e2 1 1 à C 7 8 e3 0. Dans le cadre du projet.1 D e4 M.25 m C = 0. 23 cm en cas de barrière normale BN1 . dépend du système de retenue : 16 à 18 cm en cas de garde de corps . le système de retenue fixé par le maitre d’ouvrage est de type garde corps S8 donc e1 = 18 cm L’épaisseur de l’hourdis inférieur Elle est maximale en appui (Ep) et minimale au milieu de la travée (Ec). l’épaisseur doit être minimale le plus possible pour diminuer le poids propre du caisson ceci dit elle doit résister aux efforts de flexion transversale.Ghodbane 25 D D à 25 35 e2 = 0. des études montrent qu’on puisse atteindre des portées de 1500 m dans un proche avenir .Ghodbane ENIT 21 . Le tablier peut être construit soit par encorbellement soit sur un échafaudage au sol au niveau des travées de rive si l’ouvrage est à proximité du sol.2. Figure 4-4 : Coupe longitudinale de la variante pont à haubans M.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Ces ouvrages présentent une facilité de réalisation puisque ils sont autoportants durant les différentes étapes de construction. Vue la largeur importante du tablier (26 m) et pour minimiser les problèmes de torsion dus aux charges dissymétriques on optera pour une suspension latérale.O.Variante 2_Pont à haubans Les ponts à haubans connaissent un grand développement de nos jours. L’ouvrage est formé de 05 travées dont 03 travées principales de portée 300 m et 02 de rive faisant 105 m de portée totalisant une ouverture de 1110 m.Juin 2012 Figure 4-3: Caractéristiques géométriques du voussoir sur pile (VSP) et de clavage 4. elle a une hauteur constante h égale à 2.8 m .Juin 2012 Pré dimensionnement du tablier Concernant la section transversale du tablier. tablier rigide h l 50 àl 100 Nouvelle conception .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .Ghodbane ENIT 22 .5 m. Les élancements Conception ancienne . Caisson 2. tablier souple h l 500 La hauteur du tablier est déterminée à partir des élancements évoqués ci-dessus en respectant certaines hauteurs minimales tel que : Dalles 0.5 m. Plusieurs variantes sont envisageables tel que le caisson à bracons en béton ou métallique. Figure 4-5: Caisson large à hourdis supérieur nervuré précontraint [1] Figure 4-6: Caisson large braconné [1] M. Bipoutre mixte 1.O.8 m . le caisson large avec un hourdis supérieur nervuré et précontraint transversalement soit le caisson à 2 âmes intermédiaires parallèles. Figure 4-7: Section transversale du pont à haubans Concernant la hauteur des pylônes et la longueur de la travée de rive. Figure 4-8: Conception du pont à haubans [13] Les pylônes ont la forme d’un A et une hauteur de 60 m à partir du nu supérieur du tablier. des grandeurs de pré dimensionnement sont proposés (Figure 4-7).Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . France) [15] M.Juin 2012 La solution la plus optimale serait un caisson à deux âmes intermédiaires parallèles vu la simplicité d’exécution et le coût relativement faible par rapport aux autres propositions où un soin particulier doit être pris en compte dans la réalisation des bracons ou dans la mise en place de la précontrainte transversale dans le cas de la section à hourdis supérieur nervuré.O.Ghodbane ENIT 23 . Figure 4-9: Pylônes en forme de A (Pont de Normandie. Les torons ont : diamètre nominal T15. 3 CIP : Commission Interministérielle de la Précontrainte M. les catégories des haubans sont définies selon les armatures élémentaires utilisées (fils ou torons) ainsi que les principes de protection des haubans contre la corrosion. allongement relatif sous charge maximale Agt supérieur ou égal à 3.5% .Ghodbane ENIT 24 . ils peuvent être protégé individuellement ou collectivement par un dépôt métallique et une gaine injectée. On présentera brièvement dans la suite ces caractéristiques.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . gaine d’anticorrosion en polyéthylène à haute densité (PEHD).2 ou T15. classe de résistance frg 1770 ou 1860 MPa . Figure 4-10: Catégories de haubans [5] L’article 9 du précédent document décrit en détail les caractéristiques des différentes catégories de haubans ainsi que leur protection.Juin 2012 Câblage des haubans Selon les Recommandations de la Commission Interministérielle de la Précontrainte du SETRA [5].7 .O. Les torons sont conformes à la norme NF A 35-035 (révision 2000) agrées par la CIP 3. MTP : les haubans sont constitués de torons parallèles ancrés individuellement . module d’élasticité du faisceau de torons de l’ordre de 190 GPa ± 5% . module d’élasticité de faisceau de fil de 7 mm de l’ordre de 200 GPa ± 5%.Ghodbane ENIT 25 . Le câble mono toron est constitué de fils élémentaires enroulés en hélice autour d’un fil d’âme en plusieurs couches successives.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Figure 4-12: Coupe transversale d'un hauban multi-fils parallèles [5] TMC : les haubans à torons multicouches sont constitués d’un ou plusieurs câbles mono torons. classe de résistance frg 1670 ou 1770 MPa .O.Juin 2012 Figure 4-11: Haubans MTP protégés individuellement ou collectivement [5] MFP : les armatures des haubans sont des fils revêtus lisses. Ils ont les caractéristiques suivantes : diamètre nominal 7 mm . Un câble TMC a un diamètre extérieur qui varie de 20 à 150 mm selon le projet. Les caractéristiques des fils élémentaires ronds et profilés des haubans TMC sont : M. Un revêtement de protection par un dépôt métallique de Zinc ou d’un alliage Zinc Aluminium de classe A .O. On propose la conception en harpe. 1670. Allongement relatifs total après rupture supérieur à 4%. En ce qui concerne la configuration de haubans plusieurs conceptions se présentent tels que les haubans en harpe ou en éventail (Voir figure 4-14). Figure 4-13: Coupes transversales types d'un câble TMC [5] L’ancrage des câbles des haubans se fait dans les deux sens c'est-à-dire l’ancrage câble-tablier et câblepylône.Ghodbane ENIT 26 .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Pour les grands ouvrages l’ancrage est toujours fixe en comparaison avec les ancrages réglables pour les petits ouvrages. elle permet par rapport aux autres configurations une bonne répartition du poids du tablier entre les haubans.Juin 2012 Un diamètre nominal des fils ronds ou hauteur nominale des fils profilés comprise entre 2 et 8 mm . M. 1770 ou 1860 MPa . Classe de résistance frg des fils 1570. 15 m tablier mixte . le concepteur doit se munir d’un outil d’aide à la décision multicritères qui l’aidera à trouver la solution optimale. Pont à haubans de portée centrale 300 m. L’espacement est de 8 à 12 m pour tablier en béton . 4. métallique ou mixte. 4. nous avons choisi dans ce rapport d’utiliser la méthode AHP (Analytic Hierarchy Process) vue sa simplicité et surtout la disponibilité d’un moyen informatique qui est le logiciel Expert Choice basé sur cette méthode.1. Plusieurs méthodes se présentent.Juin 2012 Figure 4-14 : Configuration des haubans [13] Enfin. Critères de décision et l’Analyse) de ce paragraphe sont développés dans l’annexe 1 Les alternatives de franchissement sont : Pont construit par encorbellements successifs de portée principale 110 m . Tous les détails (Présentation de la méthode.3.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . l’espacement entre les haubans dépend de la nature du tablier en béton.O.Analyse multicritères et choix de la variante optimale La partie suivante représente la phase la plus importante dans l’étude d’un projet là où le concepteur doit choisir la variante qui respecte le plus les critères de décision qu’il a défini au préalable. De ce fait.3.Ghodbane ENIT 27 . 20 m tablier métallique.Résultat de l’analyse L’établissement de la matrice de comparaison binaire entre les critères et le calcul des jugements a donné le résultat suivant : M. ceci dit on choisira la variante encorbellement pour les raisons suivantes : M.9%) .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .Juin 2012 Figure 4-15 : Poids de chaque critère de décision On constate à partir de cet histogramme qu’on a donné un poids important au critère technique par rapport aux autres.Ghodbane ENIT 28 . Figure 4-16: Résultat de l'analyse multicritère On constate de cette analyse que les pourcentages pour les 02 alternatives proposées sont proches (encorbellement 51. L’analyse conduit par le logiciel fournie le résultat suivant (Figure 4-15).1% . pont à haubans 48.O. le critère impact sur l’environnement est lui aussi important vu les qualités environnementales du site du projet. elle passe de 6.Conception de l’ouvrage 5.6 m sur appui jusqu’à 2.1. Figure 5-1 : Coupe longitudinale de l'ouvrage 5. On s’intéressera dans ce qui suit à l’étude détaillé de la variante « Pont construit par encorbellements successifs de portée principale 110 m » 5.O. Ceci permettra d’une part de réduire M. l’ouvrage faisant sujet d’étude est constitué de 09 travées intermédiaires de portée 110 m et 02 de rive de 66 m.8 m au niveau du voussoir de clavage. La hauteur du tablier est variable (variation parabolique) .1.1. un ouvrage de l’ampleur d’un pont à haubans nécessite des fonds d’investissement important de même que le coût d’entretien annuel et surtout la présence d’entreprise et de main d’œuvre qualifiées pouvant effectuer dans les règles de l’art les opération d’entretien et dans le cas extrême d’éventuel réparation.Conception longitudinale Comme il a été évoqué précédemment.Conception transversale Vue la largeur importante de l’ouvrage et la variation de la hauteur du tablier.2.Etude du pont construit par encorbellements successifs 5. L’ouvrage est simplement appuyé au niveau des appuis.Ghodbane ENIT 29 .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . il est de bon usage pour le maitre d’ouvrage AGEROUTE de faire participer les entreprises locales dans ce projet surtout pour favoriser la concurrence cependant les ponts à haubans nécessite certains équipements et un savoir faire dont à mon avis les entreprises locales n’en disposent pas.Juin 2012 En premier lieu le facteur entretien. la solution la plus économique et techniquement envisageable c’est d’avoir un tablier à deux caissons monocellulaires faisant chacun 13 m de large et séparer par un joint de dilatation.1. En second lieu. 2) Voussoir de clavage Ces voussoirs sont réalisés à l’aide des équipages mobiles. Portugal) [16] Les VSP4 doivent mesurés au moins 8 m pour pouvoir supporter les deux équipages mobiles. On distingue principalement 3 types de voussoirs qui sont : 1) Voussoirs sur pile Ce type d’élément peut être coulé sur place ou préfabriqué. Une intention particulière doit être portée sur l’heure de bétonnage afin d’éviter que des effets thermiques ne se manifestent entre le moment de prise du béton et la mise en tension des premiers câbles d’éclisses.Ghodbane ENIT 30 .1. et d’autre part de faciliter considérablement l’exécution. 5. Dans le cas où le voussoir est préfabriqué. Comme les VSP.3.O. il est construit à l’aide de coffrages spécifiques.Juin 2012 considérablement les phénomènes de retrait du béton. Dans le cas où le voussoir est coulé sur place. la première consiste à réaliser l’hourdis inférieur. 4 VSP : Voussoir sur pile M. il est impossible vu son volume important de le déplacer avec des engins de transport et de pose de voussoirs et donc il est généralement découpé en 02 à 03 parties assemblés par précontrainte.Découpage des voussoirs Le découpage des voussoirs est régi par plusieurs paramètres qui sont essentiellement le mode de construction que ce soit par préfabrication ou coulé sur place. ils sont exécutés en une seule phase.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Mourao. Les détails de la section transversale sont présentés dans l’Annexe 2. Ces voussoirs sont exécutés en 02 étapes . Et peut être influencé dans certains cas par des motifs architecturaux tels que la répartition uniforme des nervures transversales et des bracons ou aussi des éléments de corniches et des BN4. les goussets et les pieds d’âmes et la deuxième représente le reste de la section plus l’entretoise. la longueur des voussoirs de clavage dépend de la technique mise en œuvre. Figure 5-2: Coffrage d'un VSP (Ouv de franchissement de la rivière Guadiana. leur longueur est inférieure à celle des voussoirs courants. Lorsqu’ils sont coulés sur place. Deux techniques de réalisation sont envisageables . il est fréquent pour les ouvrages de grande portée et largeur d’ancrer 02 paires de câble par voussoir.5 à 4 m et peut atteindre 5 m. le nombre de voussoirs dépends du nombre de câbles de fléaux dimensionné par le calcul. soit préfabriqués et on doit considérer dans ce cas la limitation du poids de ces voussoirs puisque leur mise en place nécessite l’emploi d’engins spécifiques qui ont une capacité limitée. Et en second lieu la transmission de la composante verticale des câbles de précontrainte extérieure déviés au niveau du VSP et du flux de cisaillement des âmes et de l’hourdis dus aux efforts tranchants et à la torsion du tablier aux appareils d’appuis et piles. En ce qui concerne les voussoirs préfabriqués. soit coulés sur place à l’aide d’équipages mobiles et pour cela on doit tenir compte du temps de bétonnage et de réduire le nombre de voussoirs.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . La distance entre les axes des déviateurs et des appuis est de l’ordre de L/3 à L/4. cependant il se peut qu’on phase d’exécution cette valeur change en dépit des équipages mobiles mis en œuvre par l’entreprise d’exécution. Découpage des voussoirs Voir Annexe 2 Tableau 4 5. Les déviateurs sont disposés au niveau des travées centrales pour assurer la déviation du tracé des câbles de précontraintes extérieures. La longueur d’un voussoir courant varie de 2. On choisira dans le cadre de ce projet une longueur de 4 m. En effet.O. Les entretoises sont des éléments conçus au niveau des appuis (piles (VSP) et culées). Il est d’usage qu’en phase d’avant projet.Déviateurs et entretoises Outre éléments indispensables sont à considérer à l’intérieur des voussoirs qui sont les déviateurs et les entretoises. leur longueur ne dépassant pas 15 à 20 cm.1. le voussoir doit être assez large pour pouvoir démonter le coffrage intérieur de l’équipage et de l’évacuer. Ils ont pour rôle de support d’ancrage pour les câbles de précontrainte extérieure et de la diffusion de leurs efforts.Juin 2012 La longueur minimale étant de 2 m . M. 3) Voussoir courant Les voussoirs courants constituent la partie essentielle du fléau.4.Ghodbane ENIT 31 . Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .1.Ghodbane ENIT 32 . afin d’assembler les voussoirs et reprendre les moments négatifs dus au poids propre des fléaux et aux charges de chantier. Ces câbles sont logés au niveau des goussets de la fibre supérieure afin de s’opposer efficacement aux moments négatifs.2. De nos jours. on obtient ainsi 03 types de précontrainte ayant chacun un rôle précis qui sont les câbles de fléaux et d’éclisses qui sont à l’intérieur du béton et les câbles extérieurs au béton. En service. Ils subissent des déviations verticales lors de leur ancrage et des déviations horizontales. une technique nouvelle est apparue celle de la précontrainte mixte où les câbles sont logés à l’intérieur et à l’extérieur du béton.O. seulement ils doivent être rectilignes dans la traversée des joints.Conception du câblage de la précontrainte longitudinale Dans l’ancienne conception de la précontrainte. tous les câbles étaient à l’intérieure du béton.2.Câblage de fléaux Les câbles de fléaux ont principalement deux rôles : En phase de construction. M.Juin 2012 Figure 5-3 : Emplacement des déviateurs et entretoises [1] 5. ces câbles participent avec les câbles de continuité extérieure à la reprise des moments négatifs dus aux charges permanentes et d’exploitation. Et donc. Figure 5-4: Types de câblages [14] 5. 2. on présentera les étapes de construction de l’ouvrage puisque ces étapes conditionnent le calcul des câbles de précontraintes par la suite.Câbles de continuité extérieurs Les câbles de précontrainte extérieures ont pour rôle de reprendre les surcharges d’exploitation et de superstructures. ils sont placés au niveau de la partie centrale des travées courantes et dans les extrémités des travées de rive. rectiligne par tronçons.3.2.O.Juin 2012 5. Le dimensionnement des ces câbles doit prendre en considération le phénomène de retrait après clavage et les effets thermiques.Cinématique de construction Dans ce paragraphe. Ils sont dimensionnés à l’ELS et doivent respecter : Les contraintes de cisaillement admissibles en réduisant l'effort tranchant Les contraintes normales admissibles Les câbles sont déviés par les entretoises sur piles et par des entretoises intermédiaires (déviateurs) en travée.3.2. 5. Rappelons que l’ouvrage est formé de 11 travées (09 centrales et 02 de rive) ainsi on dispose de 12 appuis dont 02 culées et 10 appuis intermédiaires. ce qui conduit à un tracé polygonal.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .Ghodbane ENIT 33 .Câbles de continuité intérieurs Les câbles de continuité intérieurs ou câbles d’éclisses ont pour rôle de reprendre les moments positifs. Ils se situent dans les goussets inférieurs et sont ancrés dans des bossages inférieurs entre l’âme et l’hourdis inférieur. Figure 5-6 : Appuis et portées M. Figure 5-5 : Emplacement des câbles de continuité intérieurs et bossage d'ancrage [1] 5. Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . mise en tension des câbles d’éclisses 19 Construction du fléau sur P5 20 Clavage P4 P5 . mise en tension des câbles d’éclisses 9 Construction du fléau sur P9 10 Clavage P10 P9 . mise en tension des câbles d’éclisses 17 Construction du fléau sur P7 18 Clavage P8 P7 . mise en tension des câbles d’éclisses 15 Construction du fléau sur P4 16 Clavage P3 P4 .O. mise en tension des câbles d’éclisses 7 Construction du fléau sur P2 8 Clavage P1 P2 . mise en tension des câbles d’éclisses 13 Construction du fléau sur P8 14 Clavage P9 P8 . mise en tension des câbles d’éclisses 23 Clavage P5 P6 . mise en tension des câbles d’éclisses 24 Mise en tension des câbles extérieurs ENIT 34 . mise en tension des câbles d’éclisses 21 Construction du fléau sur P6 22 Clavage P7 P6 . mise en tension des câbles d’éclisses 11 Construction du fléau sur P3 12 Clavage P2 P3 .Ghodbane Tâches à réaliser 1 Construction du fléau sur P1 2 Construction de la partie coulée sur cintre près de C0 3 Clavage C0 P1 4 Construction du fléau sur P10 5 Construction de la partie coulée sur cintre près de C1 6 Clavage C1 P10 .Juin 2012 Figure 5-7: Etapes de construction [19] Tableau 5-1 : Cinématique de construction Phasage M. BPEL 91 modifié 99 Bulletin technique n°4.T.Juin 2012 5.Ghodbane ENIT 35 . Cette étape consiste à dimensionner les différents éléments de l’ouvrage (tablier et appuis) et faire les vérifications nécessaires en appliquant les règlements en vigueur BAEL ainsi que BPEL 91 modifié 99. on passe au dimensionnement de l’ouvrage.Hypothèses de calcul L’objet de ce paragraphe est de présenter les hypothèses des différentes caractéristiques des matériaux qui vont être employé dans le cadre du projet ainsi que les règlements à utiliser pour dimensionner l’ouvrage. BAEL 91 modifié 99 Fascicule 62 titre I Section II : Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages en béton précontraint suivant la méthode des états limites. 5. calcul et épreuves des ouvrages d'art Fascicule 62 titre I Section I : Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages en béton armé suivant la méthode des états limites.1. édition 1974.4. Setra.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . inférieur = 3 cm La fissuration est considérée préjudiciable M. En utilisera dans cette partie également un outil informatique permettant la modélisation de l’ouvrage et faciliter la détermination des sollicitations surtout que la majorité des calculs sont menés en hyperstaticité. Le projet est établi sur la base des règlements et documents généraux suivants : Fascicule 61 titre II du C.O.4.3 MPa Ei = 39125 MPa Ev = 13160 MPa Enrobage des aciers : 4 cm Hourdis : Enrobage des aciers supérieur = 3 cm . annexé à la circulaire n°71-155 du 29 Décembre 71 : Conception.C. Appareils d’appui en élastomère fretté Les caractéristiques des matériaux pour les différents éléments structuraux sont : Voussoirs en béton précontraint Dosage 450 Kg/m3 fc28 = 45 MPa ftj = 3.G.Dimensionnement de l’ouvrage Après l’étape de conception de la variante de franchissement retenue. Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .O.Ghodbane ENIT 36 .1 MPa Ei = 32164 MPa Ev = 10819 MPa Enrobage des aciers : 5 cm La fissuration est considérée très préjudiciable Semelles Dosage 350 Kg/m3 fc28 = 25 MPa ftj = 2. la contrainte de traction est limitée à 167 MPa Les pieux Béton dosé à 400 Kg de ciment fc28 = 25 MPa ftj = 2.1 MPa Ei = 32164 MPa Ev = 10819 MPa Enrobage des aciers : 5 cm La fissuration est très préjudiciable.05 : coefficient qui tient compte des difficultés de bétonnage liées à la géométrie de fondation Ev = 9926 MPa Ei = 29779 MPa M.2 : coefficient qui tient compte du mode de mise en place dans le sol ainsi que des variations possible de sections k2 = 1. f c lim k1 k2 k1 = 1. f c 28.Juin 2012 Appuis (piles et culées) Dosage 350 Kg/m3 fc28 = 25 MPa ftj = 2.1 MPa fclim = 25 MPa fc : résistance conventionnelle du béton fc inf f cj . Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE - Juin 2012 Enrobage des aciers : 7 cm Contrainte limite de compression du béton à l’ELS : bc 0,6 f c 11,9 MPa Avec fc28 : résistance caractéristique à la compression f cj j f c 28 4,76 0,83 j ft28 : résistance caractéristique à la traction f tj 0,6 0,06 f cj Eij : module de déformation longitudinale instantanée Eij 11000 3 f cj Ev : module de déformation longitudinale différée Ev υ : coefficient de Poisson υ Eij 3 ELS 0 ELU 0 Déformation due au retrait du béton en fonction du temps Avec r t r t t 9 rm εr : retrait final égale à 2.10-4 t âge du béton en jour rm : rayon moyen de la pièce B : aire de la section droite rm B U U : périmètre en contact avec l’air ambiant Contraintes normales limites A l’ELU: fbu : résistance de calcul du béton f bu γb = 1,5 combinaisons fondamentales 0,85 f c 28 b = 1,15 combinaisons accidentelles M.O.Ghodbane ENIT 37 Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE - Juin 2012 θ: coefficient qui dépend de la durée d’application des charges ; il est égale à = 1 pour t > 24 h = 0,90 pour 1 h ≤ t ≤ 24 h = 0,85 pour t < 1 h En situation d’exploitation ELS : En classe II et quand la précontrainte est représentée par sa valeur probable ; on a Combinaisons Contrainte limite de compression σadm,cp Contrainte limite de traction en dehors de la section d’enrobage σadm,tr Contrainte limite de traction en section d’enrobage σadm,tr Rare 0,54.fc28 - 1,5.ft28 - ft28 Fréquente 0,54.fc28 - 1,5.ft28 0 Quasi-permanente 0,45.fc28 - 1,5.ft28 0 En situation de construction: les contraintes limites sont les mêmes que sous combinaisons rares en situation d’exploitation. Aciers de précontrainte Les câbles utilisés seront formés de torons T15S de 150 mm² de section, de classe 1860 TBR (très basse relaxation). Les caractéristiques de ces câbles sont : Module d’élasticité Ep = 190 000 MPa Résistance à la rupture garantie fprg = 1860 MPa Limite d'élasticité conventionnelle garantie fpeg = 1655 MPa Tension à l’origine σi = 0,8 x fprg = 1488 MPa Rentrée d’ancrage g = 8 mm Relaxation à 1000 heures ρ1000 = 2,5 % M.O.Ghodbane ENIT 38 Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE - Juin 2012 µo = 0,43 Armatures passives Les caractéristiques des aciers sont des aciers de haute adhérence de nuance FeE 400 Module d’élasticité des aciers Es = 200 000 MPa Limite d’élasticité garantie fe = 400 MPa Coefficient de fissuration η = 1,6 Coefficient de scellement ψs = 1,5 Longueur de scellement ls = 40.Φ avec Φ le diamètre de la barre d’acier Résistance de calcul A l’ELS Fissuration préjudiciable FP 2 3 s min f e ; max( 0,5 f e ;110 f t 28 ) Fc28 = 25 MPa, σs = 201 MPa Fc28 = 45 MPa, σs= 252 MPa Fissuration très préjudiciable FTP s 0,8 Avec ζ = contrainte limite dans le cas de la FP Fissuration peu préjudiciable Pas de limitations sur A l’ELU Fed f su Avec fe s γs : coefficient partiel de sécurité égale à 1,15 ; combinaisons fondamentales fsu = 347,8 MPa 1 ; combinaisons accidentelles fsu = 400 MPa M.O.Ghodbane ENIT 39 Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE - Juin 2012 Retrait, température La valeur du coefficient de dilatation thermique du béton et des aciers de toute nature est fixée dans les calculs à λ = 1.10-5 par °C. Les raccourcissements unitaires suivants seront pris en compte : Effet des variations thermiques de courte durée : εθ = ± 4.10-4 Effet des variations thermiques de longue durée : εθ = ± 3.10-4 Effet du retrait : εr = + 4.10-4 Contexte sismique D’après les renseignements que dispose le Consultant, le site intéressé par le présent projet n’est pas répertorié comme étant sismique. Il sera considéré comme un site à sismicité négligeable. 5.4.2.Calcul de la précontrainte de fléau et étude de stabilité Cette partie sera traitée en deux grandes parties, la 1ère consiste au dimensionnement de la précontrainte de fléau et de la vérification des contraintes normales au niveau des deux fibres manuellement. En second lieu, on étudiera la stabilité du fléau sous différentes combinaisons. Les calculs sont développés dans l’Annexe 3. 5.4.2.1.Calcul des efforts Efforts dus au poids propre du fléau La hauteur du tablier varie paraboliquement et donc on doit tenir compte de cette variation dans le calcul du poids du fléau. De plus, on doit prendre en considération le poids du déviateur (placé à 1/3 de l’axe de l’appui) et l’entretoise Ped au niveau de l’appui. Les efforts V et M au niveau de l’appui sont V l f S p 2 Sc M pp l f S p 5 Sc M.O.Ghodbane ENIT lf l 2f 12 3 Ped L 3 40 O. (b : largeur du hourdis supérieur du caisson 13 m) Le moment dû à Qc2 le long du fléau est M Qc 2 x2 l 2f Qc2 lf x 2 2 t m Au niveau de l’appui M Qc 2 Qc2 M.5 t/m3 Efforts dus aux charges de chantier Charges de chantiers connues Qc1 Cette charge est constituée par le poids de la charpente de l'équipage mobile qui représente environ 65 % de son poids total et 35 % le coffrage. on prend le poids de l’équipage mobile P em = 50 t appliqué au bout de l’avant dernier voussoir dex = 2 m de voussoir de clavage.Juin 2012 Avec Sp et Sc respectivement les sections au niveau de l’appui et de voussoir de clavage lf l lVc 2 54m Ped = 30 t .Ghodbane ENIT l 2f 2 41 .05 x b = 0.65 t/ml. Poids volumique γ = 2. lVc = 2 m . A ce stade de l'étude la longueur finale des voussoirs n'est pas connue. M Qc1 l f d ex x Pem Avec dex = 4/2 = 2 m Charges de chantier aléatoires Qc2 et Qc3 On tient compte pour les charges aléatoires de 02 systèmes : Les divers matériels de chantier assimilés à une surcharge uniformément répartie de Qc2 = 0. l = 110 m .05 t/m² Soit Qc2 = 0.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Cela implique que la contrainte normale dans la fibre supérieure σsup soit supérieure à la limite de traction définie dans cette fibre. Qc3 = 5 + 0.4. Elle représente le poids des rouleaux de câbles.5 t Le moment du à Qc3 le long du fléau est M Qc 3 Qc 3 l f x lv t m Au niveau de l’appui : M Qc 3 Qc3 l f lv Avec lv : longueur du voussoir courant A ce stade de l'étude la longueur finale des voussoirs n'est pas connue. phase de construction et utilisant la valeur probable de la précontrainte. Charges supplémentaires Qsu C’est une charge répartie ascendante de 20 kg/m² sur un demi-fléau présentant l'effet du vent. etc.5 b) (t) appliquée en bout de fléau.O.Ghodbane ENIT 42 . sup t M. des compresseurs.Juin 2012 Une charge concentrée Qc3 égale à (5 + 0.02 x 13 = 0. nous prendrons l v = 4 m. Soit Qsu = 0.26 t/ml Le moment du à Qsu le long du demi-fléau est x2 l 2f M Qsu Qsu lf x 2 2 Sur appui M Qsu Qsu t m l 2f 2 5.2.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .Calcul de la précontrainte La justification de la précontrainte est effectuée selon le BPEL 91 modifié 99 en classe II.5 x 13 = 11.2. 7 -575 -379.96 Le nombre de câble est calculé en s’assurant que la contrainte de traction dans la fibre supérieure ne soit pas dépassée par l’effort normal développé par les câbles de fléaux. elle est prise égale à : e0 v 2 g Avec Φg diamètre de la gaine de précontrainte égale à 8 cm.fprg et subissent 10 % de pertes instantanées et 5 % de pertes différées jusqu'à la fin de la construction du fléau donc les pertes totales en phase de construction sont estimées à 15%.89 t Pour la portée étudiée. M v I P 1 e0 v B I f tj P ≥ 6686.0.Ghodbane ENIT 43 .18 -2600 -947.O. on utilisera des câbles 12T15S de classe 1860-TBR.66 t M. Putile 1 0. v et I les caractéristiques mécaniques de la section sur pile e0 : l’excentricité des câbles moyens par rapport à la fibre supérieure en supposant une disposition des câbles sur deux lits . On suppose que ces câbles sont tendus à 0.9 f peg 0 Avec S est la section d’un câble 12 T15S . S = 12 x 150 = 1800 mm2 σpo = 1488 MPa Putile = 227.8 f prg.08 -34290.15 p0 S p min 0.m) -29789.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .Juin 2012 Avec sup P M v P e0 v B I I t f tj B. Tableau 5-2 : Moments dus aux différents chargements au niveau de l'appui Types de charges Poids propre Mpp Qc1 Qc2 Qc3 Qsu Total Moment M (t.8. v’ : caractéristiques mécaniques de la section étudiée e0 : excentricité du câble moyen de précontrainte par rapport au centre de gravité de la section P : valeur probable de la précontrainte Contenu du calcul manuel effectué à l’ELS. Les détails concernant Le calcul des efforts au niveau des différentes sections La précontrainte et le nombre de câble par âme La vérification des contraintes limites au niveau des deux fibres Sont développés dans l’Annexe 3. Qsu) B. des charges du chantier et de l’effort de précontrainte.8 t On aura à vérifier en phase de construction.O.66 = 6829.6 x fc14 = 23. Qc2. le respect des contraintes normales limites au niveau des deux fibres supérieure et inférieure engendrées par l’application du poids propre du fléau.14 MPa Mpp : moment du au poids propre du fléau Mcc : moment du aux charges de chantier (Qc1. M. Putile (total sur appui) = 30 x 227. Les équations des contraintes sont : v M pp v v ' M pp v ' I I M cc v P P e0 v t I B I M cc v ' P P e0 v ' comp I B I Avec comp 0.Juin 2012 Soit un nombre de câbles N égale à 30 câbles donc le découpage des voussoirs à ce stade de calcul est vérifié.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . dans les différentes sections du fléau. toutes les contraintes normales (dans les fibres supérieure et inférieure) au droit des 12 sections du fléau sont vérifiées.9 x 0.Ghodbane ENIT 44 . v. Qc3. I. réalise les déviations en plan sur la longueur exacte du voussoir. Figure 5-8 : Détail du gousset supérieur Les câbles de fléau subissent des déviations verticales et en plan dans le gousset supérieur . Figure 5-9 : Tracé peigné des câbles de fléaux M. le tracé : utilise toujours les mêmes points de passage au niveau des joints afin d'utiliser un masque unique . La nouvelle conception du câblage utilise un tracé dit « peigné » (Figure 5-9) afin de faciliter l’exécution puisque cette conception permet de systématiser les tracés.2. En effet.3.4.Ghodbane ENIT 45 .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . ces déviations doivent être dissociées les une des autres dans la mesure du possible.O. évite les tronçons courbes au droit des joints . limite les déviations en plan et donc les pertes par frottement . on détermine leur emplacement dans le gousset supérieur du caisson là où ils sont logés.Juin 2012 5.Disposition des câbles de précontrainte En ayant calculé le nombre de câbles de précontrainte nécessaires à reprendre les efforts subis par le fléau . Il existe principalement 6 procédés de stabilisation des fléaux sur les piles : Clouage par précontrainte : ce procédé est le plus utilisé en phase de construction pour des portées inférieures à 120 m. Ce déséquilibre est du principalement à 02 situations critiques qui sont : 1èr cas : une situation normale de construction .O. 5.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . l’entreprise d’exécution est tenue avant la construction du premier fléau de présenter des plans précis et cotés indiquant tous les systèmes de stabilisation mis en œuvre. Des combinaisons fondamentales qui traitent le 1èr cas d’instabilité et des combinaisons accidentelles pour le 2 ème cas. des charges de chantier et du vent ascendant sur l'un des demi fléaux.4. le fléau ne doit pas décoller de ses appuis provisoires . le système d’appui définitif et la conception des piles.Stabilité des fléaux La phase de construction pour les ponts construits par encorbellement successifs est une phase durant laquelle des instabilités de fléau (basculement par rapport à l’appui) peuvent apparaitre avant clavage avec le fléau adjacent ou avec la partie coulée sur cintre sur la travée de rive. liée au déséquilibre du fléau sous l'effet du poids d'un voussoir construit avant son symétrique. il est nécessaire d’assurer la stabilité du fléau par rapport à la pile qui le supporte. Une remarque importante est à prendre en considération . 02 familles de combinaisons d’action sont à envisager. Et donc.4. Dans le premier cas. Figure 5-10: Voussoirs sur pile avec ces câbles de clouage [1] M. Divers procédés de stabilisation des fléaux sont utilisés pour remédier à ce problème (qui seront énumérés par la suite). dans le second.2.Juin 2012 On constate aussi que la plaque d’ancrage des câbles se situe dans la jonction âme-gousset afin de limiter l’encombrement dans l’âme et ainsi de limiter leur épaisseur. elle consiste à tendre des armatures verticales de précontrainte afin de cloué le voussoir sur pile sur l’appui.Ghodbane ENIT 46 . Le choix du procédé est conditionné principalement par la conception de l’ouvrage. leur qualité et leur tolérance et qui doivent être validés par le bureau d’étude. Cette méthode s’avère la plus économique. 2ème cas : une situation accidentelle qui correspond à la chute d'un équipage mobile ou d’un voussoir préfabriqué Afin d’étudier ce problème. la travure. un léger décollement est toléré avec une surtension limitée des câbles assurant le clouage du fléau sur la pile. Cette méthode est très utilisée pour des portées supérieures à 100 m et lorsque les dimensions des têtes de pile sont réduites et ne permettent pas de donner un entraxe suffisant aux câbles de clouage. France) [20] Clavage de la travée de rive : pour des ouvrages comportant des travées de longueur inégales ou des travées courtes . Concernant l’haubanage provisoire. Cette méthode est appliquée pour des hauteurs du tablier au dessus de sol inférieur à 15 m donc principalement appliquée en site terrestre pour des portées supérieures à 100 m. A faible hauteur.Juin 2012 Palées provisoires : ce procédé consiste à augmenter l’entraxe des cales d’appuis provisoires en les plaçant sur des palées provisoires métalliques ou en béton. Figure 5-11: Haubanage provisoire durant la construction du fléau (Pont de Millau.Ghodbane ENIT 47 . le demi fléau le plus long est construit en sur encorbellement et donc on profite du poids de la travée arrière pour compenser le déséquilibre. la stabilité des demi-fléaux est assurée par le clavage sur les petites travées. Câbles extérieurs ou haubanage provisoire : les câbles de clouage sont disposés à l’extérieur de la pile.O. en site aquatique. la technique est envisageable à condition d’appuyer les palées dans le batardeau sur la semelle de la pile. Ils sont ancrés dans les premiers voussoirs en encorbellement et passant à l’extérieur du fût de pile. les câbles peuvent être ancrés dans des massifs contre poids à terre ou rassemblés dans la semelle de la pile (site aquatique). il est utilisé pour résister aux sollicitations dynamiques dues au vent pour les ouvrages de grande hauteur et portée ou pour des ouvrages modestes dans des sites exposés.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Figure 5-12: Clavage d'une travée arrière avec contre poids et sur encorbellement [1] M. En effet. Le poids du fléau et la position de son centre de gravité peuvent être approchés par les formules de Krawsky puisque la hauteur du caisson varie paraboliquement et l'épaisseur du hourdis inférieur linéairement ceci dit il n’inclut pas les poids des déviateurs et entretoises.44 P (t) d (m) Le moment Mg est donc M g P D Ped l 3 Avec l : longueur total du fléau Charges variables d’exécution Ces charges sont disposées de façon à produire l'effet le plus défavorable. soit 50 t.Juin 2012 Encastrement sur pile : on encastre le fléau sur pile de façon définitive et donc le calcul de stabilité se restreint aux calculs de résistance du fût et des fondations de la pile. Actions et combinaisons d’actions Charges permanentes C’est le poids propre G du fléau calculé avec un poids volumique (γb = 2.5 t/m3) et évalué à partir des coupes transversales retenues.O. On verra dans la suite les actions ainsi que les combinaisons d’actions à prendre en considération pour le dimensionnement des câbles de clouages et des cales de stabilisation. Notons B1 la section du voussoir sur pile et B0 la section de clef.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . auquel s’ajoute le poids de l'entretoise sur pile égale à 55 t et le poids des déviateurs des câbles de continuité externe Ped égale à 30 t. Le poids du demi-fléau situé du côté du déséquilibre est majoré de 2% Gmax alors que le poids de son symétrique est minoré de 2% Gmin.Ghodbane ENIT 48 . Cette charge s'applique à une distance d ex = 2 m de l'extrémité du voussoir en cours de M. Charges de chantier connues Qc1 Il s'agit du poids de l'engin de l'équipage mobile évalué à la moitié du poids d'un voussoir courant. on a : P B1 2 B0 l f Avec d 3 B1 5B0 l f 4 B1 2 B0 lf : longueur du demi-fléau égale à 54 m 1174 24. On s’intéressera dans l’étude de stabilité des fléaux au procédé de clouage par précontrainte puisque il s’intègre avec les objectifs de ce projet. Cette charge répartie est ascendante et s'applique sur un demi-fléau.Ghodbane ENIT 49 . aux petits engins de chantier (par exemple compresseurs). toute charge mobile pendant une ou plusieurs phases de déplacement de l'équipage est susceptible de chuter. etc.5 t appliquée en bout de fléau.2 t/ml. aux personnels. Charges de chantier aléatoires Qc2 et Qc3 Ces charges de chantier aléatoires correspondent aux matériaux stockés sur le tablier (par exemple rouleaux de câbles).65 t/ml sur un demi-fléau une charge concentrée Qc3 égale à 11. donc la chute de l'équipage mobile en cours de déplacement QA est prise en compte avec un coefficient de majoration dynamique de 2 pour tenir compte de l'énergie accumulée par la déformation du demi-fléau concerné par la chute. (L'équipage de gauche est vide et l'équipage de droite porte un voussoir). Figure 5-13: Effort à prendre en considération en situation normale [8] M. Qc1max et Qc1min représentent les valeurs caractéristiques que l'on introduit de la façon la plus défavorable en majorant et minorant Qc1 respectivement par 6 et 4%. dans le but d’avoir le cas de charge le plus défavorable. Combinaisons d’actions La justification des fléaux doit être effectuée vis-à-vis de l'ELU d'équilibre statique.Juin 2012 bétonnage. à l'extrémité du dernier voussoir coulé Effet d’un vent ascendant Qv L’effet du vent Qv est équivalent à une charge uniforme d'une intensité de 0. Combinaisons en situation normale de construction Type N : Situation normale de construction : le fléau ne doit pas décoller de ses cales d'appui provisoires.O. Actions accidentelles Pour un ouvrage coulé en place.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Ces charges sont : une charge répartie Qc2 de 0. 1 (Gmax + Gmin) + QA + (Qc1max + Qc1min + Qc2 + Qc3) A2 : 0.4 -324 -53 -212 M (t.1 (Gmax + Gmin) + 1.Juin 2012 D’après les recommandations SETRA. Voir tableaux ci-dessous Tableau 5-3 : Calcul des sollicitations appliquées sur le fléau Efforts G Gmin -2% Gmax +2% Qc1 Qc1min -4% Qc1max +6% Qc2 Qc3 Qv QA N (t) 1229 3522 1204 3452 1254 3592 50 200 48 -192 53 212 7.5 575 -2.O.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .m) Combinaison N1 2839 9667 Combinaison N2 2360 8258 Combinaison A1 2771 9395 Combinaison A2 2280 7987 ENIT 50 .m) M. les combinaisons sont : N1 : 1.8 1264 11.Ghodbane N (t) M (t.25 (Qc1max + Qc1min + Qc2 + Qc3 + Qv) N2 : 0.9 (Gmax + Gmin) + 1.25 (Qc1max + Qc1min + Qc2 + Qc3 + Qv) Combinaison en situation accidentelle Type A : Situation accidentelle de chute d'un équipage vide : le fléau peut décoller de ses cales d'appui provisoires.9 (Gmax + Gmin) + QA + (Qc1max + Qc1min + Qc2 + Qc3) Calcul des efforts appliqués sur le fléau et les combinaisons proposées. les combinaisons sont : A1 : 1. Figure 5-14: Efforts à considérer en situation accidentelle [8] D’après les recommandations SETRA. mais la surtension des câbles de clouage est limitée. M.fprg .4 m et D la distance entre un câble et l’axe de la cale opposé égale à 5 m. donc la précontrainte de clouage doit compenser la réaction de soulèvement sous l'action de M et N.fpeg) Fi : force de n câbles d’une file avec p pertes totales de 15% Situation accidentelle (combinaisons de type A) Le voussoir sur pile sous l'action de la résultante N et du moment M des charges appliquées au fléau doit rester en équilibre par surtension ∆Tg des câbles de clouage. Figure 5-15: Géométrie du système de clouage [1] Situation normale de construction (combinaisons de type N) Le fléau ne doit pas décoller. Notons E l’espacement entre les axes des 02 files de cales égales à 4. Pour déterminer la précontrainte nécessaire on suppose qu'une file de câbles est sur tendue au maximum (file de gauche).Ghodbane ENIT 51 .O. on dimensionne les câbles de clouage (Figure 5-15). 0.9.Juin 2012 Ayant calculé les sollicitations N et M pour les différentes combinaisons .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .8. Figure 5-16: Efforts dans les câbles et réaction d'appui [1] Avec n = Fi / ([1 – p] x σpo x S) σpo = min (0. lorsqu'il tourne d'un angle dα autour d'une file de cale. Fd : tension dans chaque file de câbles Fi : force initiale des câbles Ful : force maximale à l’ELU ∆Tg. ∆Td : surtensions et sous tensions de chaque file de câbles On en déduit : K 1 p p 0 2 D E E D f peg p D 2 D E 2 Avec γp égale à 1 pour les combinaisons accidentelles M. et que les câbles s'allongent ou se raccourcissent : Avec D égale à 5 m distance entre Rb et le câble sur tendu Fg.Ghodbane ENIT 52 .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .O.Juin 2012 Figure 5-17: Basculement du fléau avec surtension des câbles [1] La méthode présentée ci-dessous consiste à écrire l'équilibre des efforts appliqués au voussoir de pile. 8 553. L'article A. sa résistance caractéristique en compression peut être augmentée.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .8. Comme le béton des cales et celui du chevêtre de la pile sont frettés.Juin 2012 Calcul des câbles de clouage Le calcul se fait pour les différentes combinaisons . Tableau 5-4: Calcul du nombre de câbles de clouage Force utile de précontrainte (t) Nombre de câbles théoriques Nombre de câbles 27T15S 777.36 1.2 496.4. La surface des cales est telle qu'elle soit comprimée à fbu sous la réaction maximale Rb.8 1.Ghodbane ENIT 53 . Les câbles qui seront utilisés sont 27T15S de section S égale à 4050 mm2 .O. de classe 1860 donc σp0 = 1488 MPa et fpeg = 1655 MPa.52 1.5 696.23 du BAEL fixe cette contrainte à : ρt: pourcentage d’acier du noyau fretté f f cf f cj 1 2 t e f cj Pour ρt égale à 2% on aura : fcf = fc28 + 20 MPa fcf = 45 MPa Situation normale de construction (combinaisons de type N) La résistance en compression de la cale frettée à 2% est : M.08 0. le nombre n des câbles retenus correspond au sup des nombres de câbles obtenus par les combinaisons étudiées.97 2 2 2 2 Comb N1 Comb N2 Comb A1 Comb A2 Conclusion : on aura 02 paires de câbles 27T15S par file Dimensionnement des cales provisoires Ayant calculé la force de précontrainte de clouage nécessaire au niveau de chaque cale on peut déterminer pour les 02 types de combinaisons les surfaces des cales à adopter. 8 x 0.9 x 1. Tableau 5-5 : Calcul de la section des cales Comb N1 Comb N2 Comb A1 Comb A2 fbu (MPa) Rb (t) Surface de cale calculée (m2) Surface finale (a x b) (m2) 25.6 x 0.6 En respectant l’enrobage des frette .8 0.43 0.6 x 0.0 pour les combinaisons de type A θ = 0.5 pour les combinaisons de type N θ = 1.71 0. La fosse d’accès .85 charges de courte durée d’application Les dimensions des cales ainsi déterminées doivent être augmentées de 5 à 10 cm pour l'enrobage des frettes.7 0.5 25.5 3617 3057 3842 3287 0. Les cales avec leurs dimensions calculées ci-dessus . M.O.9 0.Ghodbane ENIT 54 .36 0. la section finale des cales aura les dimensions suivantes : (a x b) = (0.Juin 2012 Avec γb = 1. Les butées antisismiques ou en cas de risque de choc de bateaux.0) Et donc les têtes de piles sont aménagées de façon à contenir les éléments suivants : Appareils d’appuis et plots de vérinage . Et les câbles de clouage .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .6 0.8 x 0.5 25.5 25.0 charges de longue durée d’application Situation accidentelle (combinaisons de type A) La résistance en compression de la cale frettée à 2% est : Avec γb = 1. Ils sont dimensionnés pour reprendre le poids de clavage.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . l’effet de l’enlèvement des équipages mobiles et le gradient thermique. La précontrainte d’éclisses développent des moments isostatiques et hyperstatiques.5 t/m3 Vu que le problème est isostatique .O. on s’intéressera à l’étude de clavage entre la culée C0 et l’appui P1 et le clavage entre les deux appuis P1 et P2. on a au niveau d’une section donné (x = 12 m pour notre cas) Détermination des réactions RC0 et RP1 F 0 M 0 D’où RC0 = 192.22 t M x RC 0 x Q x2 2 M(x = 12 m) = 1037 t.Dimensionnement de la précontrainte intérieure d’éclisse Les câbles d’éclisses sont disposés au niveau des parties centrales des travées courantes ainsi que les travées de rive.045 m 2. 5. En utilisant les lois de RDM classique (équations de la statique). on calculera le nombre de câbles ainsi que la vérification des contraintes manuellement.Juin 2012 5.3.4. Ce poids est mobilisé après l’enlèvement des cintres.4.m M.1 t . Vu la longueur de l’ouvrage.3 (Cinématique de construction). La charge Q dû au poids propre par ml est égale à Q = S x γ = 17.1. Le voussoir coulé sur cintre est de longueur 12 m est de section constante celle de la section du voussoir de clavage S égale à 7.Calcul de la précontrainte d’éclisse entre C0 et P1 Le calcul du nombre de câbles dépend du poids propre du voussoir coulé sur cintre.3.Ghodbane ENIT 55 .61 t/ml Avec γ : poids volumique du béton égale à 2. L’ordre de clavage suit la cinématique de construction présentée dans le paragraphe §6. RP1 = 19. 6 x fc14 = 23. V11.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .7 soit 8 câbles 12T15S développant une force P total = 1821 t On aura ainsi 01 paire de câble arrêtée dans les voussoirs V12.82 ENIT 56 . v’ et I : caractéristiques mécanique de la section de clavage e0 = .66 t on aura : P ≥ 7.O.Ghodbane σ (v) (MPa) σ (-v’) (MPa) 5.0.Juin 2012 Figure 5-18 : Diagramme du moment fléchissant dû à la charge Q Le nombre de câbles de précontrainte est tel que l’effort de précontrainte P développé vérifie au droit de la section de clavage l’inéquation : M v' I P 1 e0 v ' B I t Avec B.5 Φg) = .76 0. Vérification des contraintes v M v P P e0 v comp I B I M v ' P P e0 v ' v t I B I ' Avec comp 0.5 x 0. V10 et V9.9 x 0.08) = .14 MPa M.(v’ – 1.88 m Φg = 0.08 m t -3.(1 – 1.17 MPa P ≥ 1753 t En utilisant des câbles 12T15S de force utile P utile = 227. m M. Cette phase n'influence donc pas le calcul des câbles de continuité.m Pfléau = Ncâbles x Putile = 30 x 227.29789.Calcul de la précontrainte d’éclisse entre P 1 et P2 Vérification pendant le bétonnage entre P1 et P2 (Effet du poids propre du clavage et de l'équipage mobile) La première étape du clavage peut être simulée par deux forces verticales orientées vers le bas à chaque extrémité des fléaux. ces forces représentent l'effet du poids de l'équipage mobile et du béton de clavage encore mou.O.(2600/2) – 2300. F Avec Q Vc 2 2 Q : poids de l’équipage mobile égal à 50 t Vc : poids du clavage égal à 35.Ghodbane ENIT 57 .3.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .2.Juin 2012 Les contraintes au niveau des deux fibres supérieure et inférieure sont vérifiées . Deux forces verticales F sont appliquées à chaque extrémité des fléaux orientées vers le bas .66 = 6829.18 .8 x 2.4.95 = 20148 t.6 t Les efforts et la contrainte au niveau de la fibre supérieure des appuis sont : Mc = .23 t F = 42. On vérifiera à ce stade de calcul que les câbles de fléau sont suffisants pour reprendre le poids du tablier et de l'équipage pendant la construction du clavage central.8 t Miso. Figure 5-19 : Coupe transversale au droit du voussoir de clavage entre C0 et P1 5.4 = -33390 t.fléau = Pfléau x e0 = 6829. le tablier est encore constitué de deux structures indépendantes et isostatiques. Dans cette phase. le câblage d’éclisse obtenu est donc adopté. Cette partie sera traité par le logiciel « CSI Bridge ».17 MPa σs = 40. Dans cette phase. ils développent à la fois des moments isostatiques et des moments hyperstatiques.Ghodbane ENIT 58 . M. I et v : caractéristiques géométriques du voussoir sur pile t f tj -3. la structure est hyperstatique.m B. Contrairement aux autres câbles éclisses. Ces forces représentent l'effet de l'enlèvement de l'équipage mobile et du béton de clavage (béton mou) que nous remplacerons dans un deuxième temps par une charge uniformément répartie P orientée vers le bas représentant le béton durci.O.Juin 2012 Figure 5-20 : Moment sur appui du à l'équipage mobile et le voussoir de clavage entre P1 et P2 Vérification de contrainte au niveau de la fibre supérieure s Avec M v P I B M = Mc + Miso. on applique deux forces F verticales orientées vers le haut à chaque extrémité des fléaux. Effet de l'enlèvement de l'équipage mobile Cette phase peut être décomposée en deux parties.41 MPa ≥ -3. l'effet de l'enlèvement de l'équipage mobile.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .fléau = -13242 t.17 MPa Le dimensionnement est correct On passe maintenant au calcul des câbles d’éclisses de la travée P 1-P2 qui doivent reprendre le poids propre du clavage. En premier lieu.70 t/m2 = 0. l'effet du gradient thermique. Le moment engendré par le gradient thermique Mtherm = 44.O.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL F Avec Q 2 PFE .m Figure 5-21 : Diagramme de moment fléchissant du à la combinaison de F et P Effet du gradient thermique : On a considéré un gradient de température ∆T = 12°C.44 t.045 m 2 et lvc : longueur du voussoir égale à 2 m Vc = 35.23 t Le moment au droit de la section de clavage du à la combinaison entre les forces F et P égal à MG = -242.Ghodbane ENIT 59 .Juin 2012 P Vc lvc Q : poids de l’équipage mobile égal à 50 t Vc : poids du voussoir de clavage égal à Vc B lvc B : section du voussoir de clavage 7. Ce gradient entraînera des déformations du tablier et donc des contraintes puisque le clavage rend la structure hyperstatique. Au niveau du gradient tous les éléments au-dessus de l’hourdis supérieur du caisson ont une température de 6°C alors que l’hourdis inférieur a une température de -6°C.m Figure 5-22 : Diagramme de moment du au gradient thermique ∆T=12°C M.94 t. Les efforts agissants sur l’ouvrage sont calculés à l’ELS puis on vérifiera l’ouvrage à l’ELU et les efforts tranchant au droit des appuis. P = 2 x 227. La structure étant hyperstatique au moment de la mise en tension des câbles d’éclisses.4.88 = -400.32 x -0.17 MPa Le dimensionnement des câbles d’éclisses est vérifié Et donc on aura 1 paire de câbles 12T15S arrêtés au droit du voussoir V10.32 t Miso = P x e0 = 455.23 MPa ≥ -3.88 m e0 v ' 1.m Avec L : portée de la travée égal à 110 m D’où σ = 1.Juin 2012 Calcul des câbles d’éclisses entre P1 et P2 On utilisera des câbles 12T15S développant une force de précontrainte P = 227. Ces câbles développent dans la travée centrale un moment hyperstatique Mhyper de signe contraire à celui du moment isostatique crée par la répartition de la précontrainte. la flexion longitudinale du tablier en phase d’exploitation.66 = 455. Ainsi on tracera la ligne d’influence correspondante à ces sections pour y appliqué les différents chargements.(lcal x Miso)/L = 94. ' P M G v ' P e0 v ' M Therm v ' M hyper v t B I I I I La détermination du nombre des câbles nécessite un calcul itératif qui permettra de proposer un nombre de câble et puis vérifier le respect des contraintes.4.5 g L'effort P développé par les câbles éclisses au droit du clavage doit satisfaire la limitation de la contrainte de traction dans la fibre inférieure du voussoir de clavage.O. Vu le nombre important de travée. Cette précontrainte a pour rôle de reprendre les efforts dus aux charges de superstructures et d’exploitation.Ghodbane ENIT 60 .68 t.Dimensionnement de la précontrainte extérieure On traite dans cette partie.m Mhyper = . on s’intéressera au calcul de la précontrainte au niveau de 02 sections (section médiane entre P1 et P2 et section sur appui P2). 5. M.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .71 t. Le calcul itératif a donné une répartition de 01 paire de câbles 12T15S de lcal = 26 m de longueur régnant sur 4 voussoirs de 4 m et le voussoir de clavage de 2 m.66 t et une excentricité e0 au droit de la section de clavage égal à -0. 4 t/m3.08 x 9 = 2.4648 = 1.Ghodbane ENIT 61 .62 et 0.05 x 1.05 x 2.2 x 2.4 x 2.5 t/m 3.220 t/ml M.03 x 13 = 1.061 t/ml Poids trottoir et corniches Il est déterminé pour un poids volumique de 2. La superstructure est constituée des éléments suivant : Revêtement de chaussée Cette valeur est appréciée en considérant une couche de béton bitumineux d’épaisseur 8 cm et un poids volumique de 2.5 x S = 2.5 t/m3.7 t/ml respectivement pour le DBA et le GBA.4 t/m3. Ils servent à séparer les voies de circulation de sens contraire pour le DBA et la voie de circulation routière de la piste cyclable pour le GBA. Ces éléments sont en béton armé généralement préfabriqués sur chantier.O.Calcul des sollicitations Sollicitations dues au poids propre et superstructures Le poids propre est déterminé par le logiciel « CSI Bridge » en considérant un poids volumique de 2.4 x 0. Gséparateur = 1.5 x 0.4 x 0. Gétanch = 1. Notons que la moitié du poids de séparateur DBA sera repris par le caisson étudié puisque le séparateur est partagé entre les 02 mono-caissons formant le tablier.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . elle a pour rôle de protéger les armatures du béton de la corrosion. Gchaussée = 1.01 = 1.4.Juin 2012 5.1.123 t/ml Poids DBA et GBA Ces éléments sont des séparateurs en béton. ces éléments permettent de donner une bonne vue de l’ouvrage.419 t/ml Couche d’étanchéité Cette couche est d’épaisseur 3 cm .4. Elle est constituée d’une chape épaisse à basse d’asphalte coulé à chaud en bicouche à haute température (> 200°C) de poids volumique 2. Leurs poids sont 0. Gtrott+corni = 1. Les corniches ont un rôle principal qui est l’esthétique. ils sont placés sur deux aires qui sont la terre plein centrale (TPC) pour DBA et la terre plein latérale (TPL) pour le séparateur GBA. Le poids de l’élément est égal à 0.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .005 h 0. M.95 0.Ghodbane ENIT 62 .03 t/ml.14 m Figure 5-23 : Garde corps de type S8 [18] La figure ci-dessous présente les différents éléments de superstructures de l’ouvrage.20m.O.91 m hmin = 1.0.Juin 2012 Garde corps Le système de retenue utilisé dans le cadre de ce projet est des gardes corps de types S8.05 Avec h (m) : hauteur du trottoir au dessus du sol ou de l’eau égale à au droit de la section médiane égale à 27.451 t/m2 On calculera les efforts intérieurs (moment fléchissant et effort tranchant) au droit des sections étudiées x = 121 m (section clavage entre P1 et P2) et x = 176 m (section au droit de l’appui P2) dus au surcharges de superstructure par le logiciel « CSI Bridge ».854 t/ml = 0. Figure 5-24 : Eléments de superstructure Conclusion : le poids total des éléments de superstructures est égal à : Gtot = 5. L’hauteur minimale de cet élément est déterminé par : hmin inf 1. Récapitulation des efforts dus aux différentes surcharges au droit des 02 sections de calcul Tableau 5-7 : Sollicitations Maximales au droit des sections sur appui P2 et mi travée P1 P2 Superstructure Charge de trottoir qtr Charge Al Charges des pistes cyclables Gradient thermique ∆T = 12°C M (t.1).53 64.16 505.813 Sollicitations dues aux surcharges routières Les surcharges routières à prendre en compte sont les suivantes : Système de charge Al Charge sur trottoirs qtr Charges sur les passerelles et les pistes cyclables Système de charge Bc Système de charge militaire Mc120 Dans l’étude de la flexion longitudinale.m) T (t) M (t.47 -807.Ghodbane ENIT 63 .73 54.44 173.73 54.32 11.37 Section sur appui P2 -31893.22 446.O.m) T (t) M (t.4 1464.4 1464.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .928 1841.m) T (t) M (t.39 -70.m) Section de clavage entre P1 et P2 8746.65 16. charge de trottoir qtr (charge général) et les charges des pistes cyclables puisque ils sont des surcharges uniformément réparties sur toute la longueur de la travée par rapport aux systèmes B et Mc qui sont des camions et des chars placés localement.88 32.m) T (t) Clavage P1 P2 (x = 121 m) 8746.71 174.813 4661.Juin 2012 Tableau 5-6 : Calcul des efforts intérieurs dus à la superstructure M (t. Les effets du système B ainsi que Mc sont prépondérant au niveau de la flexion transversale qui sera traitée par la suite. vu la longueur importantes des travées . On sera amené à ce stade à tracer les lignes d’influence des moments fléchissant et des efforts tranchants au droit des sections à étudier (Voir annexe 4 A4.55 341. les surcharges qui seront appliquées sont la charge Al.77 M.m) T (t) M (t.928 Appui P2 (x = 176 m) -31893.57 5. Cette valeur permet de laisser un espace de 0.65 Section sur appui P2 11942 Les deux figures ci dessus présente la disposition des câbles de précontraint extérieur sur appui et au niveau de clavage.Juin 2012 5.2. Figure 5-25 : Câblages de précontraint extérieur sur appui M.Géométrie des câbles de continuité extérieure Le tracé des câbles de précontrainte extérieure obéit à certaines règles qui sont : Longitudinalement. Au droit de la section de clavage de plus l’épaisseur de l’hourdis inférieur (0. on ajoute 15 cm du nu de béton.25 m).667 m des axes des piles également la même distance pour les 02 travées de rive.47 = 3604.m) Section de clavage entre P1 et P2 -4226.47 = 5046.4.10 m entre la gaine du câble de précontrainte et le dessus du hourdis inférieur. Transversalement.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . au niveau de voussoir sur pile le câble moyen est excentré de la fibre supérieure de 0.25 m (épaisseur de l’hourdis supérieur).4.O.Ghodbane ENIT 64 . On aura au niveau de la section de clavage 5 paires de câbles 19T15S et 7 paires sur appui P2 d’où Pm (clavage)= 10 x Putile (1 câble 19T15S) = 10 x 360.7 t Pm (appui)= 14 x Putile (1 câble 19T15S) = 14 x 360.6 t Tableau 5-8 : Moment du à la précontrainte Pm M (t. on prévoit des déviateurs intermédiaires placé à 1/3 des travées centrales soit 36. M.5 0 Surcharge (Al) Surcharge trottoir (qtr) En ayant calculé les sollicitations maximales pour les différents cas de charge (tableau 5-6).Ghodbane ENIT 65 .3. Tableau 5-9 : Coefficients de majoration des charges ELS ELU Poids propre (G) 1 1.35 Précontrainte (Pm) 1 1 1. On définit tout d’abord avant les combinaisons les coefficients de majoration des charges à l’ELS et l’ELU (tableau 5-8).4.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . les contraintes dues à la flexion longitudinale sont vérifiées à l’ELS sous différents combinaisons (rares.O.4. quasi permanentes et permanentes).Vérification des contraintes normales à l’ELS Selon le BPEL 91 révisée 99.6 Gradient thermique (∆T) 0.Juin 2012 Figure 5-26 : Câblage de précontraint au niveau de la section de clavage Figure 5-27 : Coupe en élévation du câblage 5.2 1. La vérification est effectuée au niveau des deux sections de calcul : clavage entre P1 P2 et au droit de l’appui P2.6 1 1.6 Surcharge pistes cyclables (al) 1.2 1. on détermine par la suite les différentes combinaisons à l’ELS à partir du fascicule 61 titre II pour la vérification des ponts routes en phase d’exploitation. elle est de la forme G + Pm au niveau des 02 sections de calcul.O. la vérification des contraintes normales est effectuée en classe II au niveau des sections non fissurées.Ghodbane ENIT 66 .6{Al (T2+T4) + qtr (T2+T4) + al (T2+T4)} C2 : G + Pm + 0.Juin 2012 Combinaisons rares Section de clavage P1 P2 Section sur appui P2 C1 : G + Pm + 1. Figure 5-28 : Contraintes admissibles de traction et de compression en phase d’exploitation [6] M. La figure 5-28 présente les limites des contraintes de traction et de compression au niveau des sections d’enrobage et hors enrobage.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Contraintes normales limites Après la définition des différentes combinaisons.5 ∆T Combinaisons fréquentes Section de clavage P1 P2 Section sur appui P2 C1 : G + Pm + 0.2{Al (T2+T3+T5) + al (T2+T3+T5)} + qtr (T2+T3+T5) + 0.6{Al (T2+T3+T5) + qtr (T2+T3+T5) + al (T2+T3+T5)} Combinaisons quasi-permanentes Pour la combinaison suivante.5 ∆T C2 : G + Pm + 1.2{Al (T2+T4) + al (T2+T4)} + qtr (T2+T4) + 0. 982 -19951. les valeurs limites des contraintes normales de compression définis précédemment sont minorés de 10%.04 10.22 -0.51 7. D’où : Tableau 5-10 : Contraintes normales limites en compression Situation Exploitation Combinaisons Rare Fréquente Quasi permanente Contraintes limites en compression 0.4 Tableau 5-12 : Vérification des contraintes normales de compression et de traction en MPa Combinaisons Rare Fréquente Quasi permanente σComp σTrac σComp σTrac σComp σTrac Section de clavage entre P1 et P2 17.4.4.Juin 2012 Puisque les calculs de la précontrainte sont menés avec la valeur probable P m .4.m sous les différentes combinaisons Combinaisons Rare Fréquente Quasi permanente Section de clavage entre P1 et P2 7278.18 On constate que toutes les contraintes normales au droit des deux sections de calcul vérifiées manuellement respectent les limites exigées par le règlement de la classe II de calcul de la précontrainte.54.86 0.fcj 0.83 1. qui est indispensable pour : Prévenir un risque de dépassement des charges caractéristiques (prises en compte dans les calculs aux ELS) M.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .3 MPa Tableau 5-11 : Valeurs des moments fléchissant en t.882 5934.35 2.54.77 14.fcj On rappel que La résistance caractéristique à la compression du béton fc28 = 45 MPa La résistance caractéristique à la traction ft28 = 3.26 0.51 -1.fcj 0.Ghodbane ENIT 67 .529 4520.349 -23500.77 6. 5.94 Section sur appui P2 9.O.45.Justification vis-à-vis des ELU La vérification des contraintes à l’ELS est complétée par une justification à l’ELU.077 Section sur appui P2 -26708. G + Pm + 1.G + Pm + 1.m) M. plastification des matériaux) sous ces charges et donc l’essentiel est d’éviter l’effondrement des ouvrages L’objet de la vérification à l’ELU est de vérifier que les sollicitations calculées se trouvent dans une enveloppe de moments extrêmes représentant un domaine de sollicitation que peut subir l’ouvrage.35. en effet des phénomènes irréversibles peuvent apparaitre (fissuration.53 ENIT 68 .80 Section de clavage P1 P2 113. que nous désignerons par S* n’entrainent pas l’apparition d’un état-limite ultime dans la section et qu’elles restent inferieures ou égales aux sollicitations résistante que nous désignerons par Srés.Juin 2012 Examiner le comportement des structures sous charges majorées.O. il faut s’assurer que les sollicitations agissantes réglementaires de calcul.{Al (T2+T4) + qtr (T2+T4) + al (T2+T4)} Section sur appui P2 1. Les combinaisons de charge pour chaque section s’écrivent sous la forme : Section de clavage P1 P2 1. Autrement.6.{Al (T2+T3+T5) + qtr (T2+T3+T5) + al (T2+T3+T5)} Tableau 5-13 : Sollicitations de calcul à l'ELU au droit des 02 sections de calcul MELU (MN.Ghodbane Section sur appui P2 -405. S* ≤ Srés Figure 5-29 : Courbe d'interaction effort normal moment fléchissant [6] Sollicitations de calcul Nous nous intéressons à la détermination des moments ultimes sollicitant sous combinaisons fondamentales.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .35.6. Cette section résulte de la plus sévère des considérations suivantes : Ferraillage de peau (article 6. il suffit de partir d’un diagramme de déformation limite de la section diagramme passant par l’un des pivots). en zone tendue pour les classes II et III.32 du BPEL).006872 Clavage P1 P2 1.1.77 0. Le moment ultime limite à chercher est donné par l’expression : Mu.Ghodbane ENIT 69 .463 1. un minimum d’armatures passives longitudinales assure la limitation de l’ouverture des fissures. donc leur réversibilité au droit de la section d’enrobage.26 5. et pour toutes les classes.ep – As x σs x es M.31 des Règles BPEL) .Juin 2012 Section minimale d’armatures passives longitudinales Puisque le calcul de précontrainte est mené en classe II.003456 Calcul des sollicitations résistantes Pour obtenir une sollicitation limite de flexion composée qui entraine l’apparition d’un état-limite ultime dans la section. de remonter aux contraintes par l’intermédiaire des diagrammes contraintes-déformations de calcul et de déterminer la sollicitation résistante qui équilibrent ces contraintes. on admet des tractions modérées dans le béton.0068125 14HA25 0.1. Aussi bien en classe II qu’en classe III.18 - - - - 0.003384 11HA20 0.σpm).O.3917 0. dont la section A s est donnée dans le cas de la précontrainte par cette formule : NB f Bt t tj 1000 f e Bt As Avec Bt (m²) : aire de la section du béton en traction σBt (MPa) : valeur absolue de la contrainte maximale de traction NBt (MN) : résultante des contraintes de traction correspondantes Ces trois quantités sont évaluées à l’ELS sous la combinaison rare sur la section du béton supposée non fissurée en classe II.Ap x (σp . ces contraintes se calculent sur la section non fissurée. que nous qualifierons de non-fragilité (article 6. d’au moins 3 cm²/m Ferraillage minimal .24 2. sur toute la périphérie des sections.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .lim = B(x) x eB(x) x fbu . Tableau 5-14 : Détermination des armatures passives Asmin (m2) Acier passif σBt (MPa) Z (m) b (m) NBt (MN) Bt (m2) Asréel (m2) Appui P2 (entièrement comprimé) 2. 00% 2.35% 1.5482% 0.7574% 1439.1866 934.4 0.0068% 0.0564% 0.42 107.564 0.5108 5046.4383 0.0072 0.01 0.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .95 6.8571 0.Juin 2012 Figure 5-30 : Diagramme limite de déformation d'une section et les contraintes correspondantes [6] Avec B (x) : aire de la surface hachurée (figure 5-30) eB(x) : excentricité de son centre de gravité par rapport à G es et ep: excentricité des armatures passives et actives par rapport à G comptées algébriquement Tableau 5-15 : Vérification à l'ELU Pm (t) ep (m) dp (m) Ap (m2) As (m2) ds (m) εb εs εs/εb ∆''εp x (m) y (m) σpm (MPa) εpm σbpm (MPa) ∆'σp (MPa) ∆'εp εp εpe σp (MPa) σs (MPa) B(x) (m2) M.7574% 1439.13 347.00% 2.Ghodbane Section de clavage P1 P2 Section sur appui P2 4060.9679% 14.02 -0.006872 4.0389% 3.8571 0.01 0.35 0.397 ENIT 70 .80 73.92 2.35% 1.4919% 21.9493 1.5478 5638.56 0.6 2.6 2.83 7.1071 0.83 3.08 0.13 347.O.98 0.003456 2.054 0. 4.5816 -2.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL N* (MN) Nu (MN) eB(x) (m) es (m) M* (MN.4.80 412.99 Vérifié 2.6{Al (T2+T3) + qtr (T2+T3) + al (T2+T3)} M.O.Justification vis-à-vis de l’effort tranchant Le but de la vérification de l’effort tranchant est de dimensionner les armatures des âmes et d’en déduire le tracé des câbles au niveau des sections sur appuis (lieu où la flexion n’est pas prépondérante). le dimensionnement des armatures passives destinées à reprendre les efforts dus à la concomitance de la flexion et de l'effort tranchant et la vérification des contraintes de compression dans les bielles Calcul des sollicitations Le tableau ci-dessous présente les différentes valeurs de l’effort tranchant des surcharges de superstructure et d’exploitation.58 Vérifié 58.35.16 Les combinaisons rares à l’ELS et l’ELU qui donnent l’effort tranchant maximal sont les suivantes : G + Pm + 1.Juin 2012 46.Ghodbane ENIT 71 . 5.04 158.56 Vérifié 1. L’ELU n'est pas dimensionnant vis-à-vis de la flexion longitudinale.47 32.53 114.22 Vérifié Les sollicitations sont vérifiées donc les armatures passives sont suffisantes le long de la section longitudinale de l’ouvrage.5.364 405.813 -670.60 173.m) Mu (MN.22 16.m) PFE .G + Pm + 1.69 118.4768 -0.2{Al (T2+T3) + al (T2+T3)} + qtr (T2+T3) 1. Tableau 5-16 : Effort tranchant calculé au niveau de l'appui P2 Section au droit de l’appui P2 Superstructure Précontrainte Pm Charge Al Charge de trottoir qtr Charges des pistes cyclables VG (t) VP (t) VAl (t) Vqtr (t) Val (t) 1464. la limitation de la fissuration par cisaillement-traction du béton A l’ELU. La justification sous les sollicitations tangentes consiste à vérifier : A l’ELS.4271 113. On peut justifier les contraintes tangentes vis-à-vis des ELS dans l´hypothèse de déformations élastiques et linéaires des matériaux.888 Par la suite.57 ELU 16.2.2 (BPEL 91 révisé 99).O. I réd Vréd Avec Vréd : effort tranchant sollicitant bn (y) : largeur totale nette à l'ordonnée y S (y) : moment statique à l'ordonnée y (la partie située au-dessus de l’axe des z passant par l’ordonnée y) IGz : inertie de la section sur pile Vred (MN) bn(y) (m) S(y) (m3) IGz (m4) τréd (MPa) 10. les contraintes tangentes et normales doivent vérifiées les conditions d’intégrité suivante selon l’Article 7.Juin 2012 VP2 (MN) ELS 10.3932 80. BPEL 91 révisé 99). f tj f tj 3 x t 2 f 2 tj 2 k ' f cj x t f tj x t x t f cj 3 k = 0.6047)/12 = 4. Pour un ouvrage classique à deux âmes. Avec 2 2 x t k . le cisaillement d'effort tranchant peut s'écrire : Sy bn y .Ghodbane ENIT 72 . (Article 7.205 MPa σt = contrainte tangente du à la précontrainte transversale σt = 0 MPa M.8 5.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .62 Vérification des contraintes tangentes à l’ELS La vérification à l’ELS est faite sous l’hypothèse d’un béton non fissuré ce qui implique un comportement élastique linéaire du matériau.187 0.4 k’ = 0.57 0.6 σx = contrainte normale à la section du à la précontrainte x ncables Pm S σx = (14 x 3.2. réd (MPa) 16.réd st x fe s τu.réd Détermination de βu Vu .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .788 ≤ 20.réd tj s n tg u 3 fe st At /st ≥ 0.788 ≤ 8.47 u arctg 1 2 2 u .62 4.réd u t cot g u C b st 1 Avec At : armatures transversales passives espacées de s t C : terme qui exprime la participation de la membrure comprimé égal à f tj/3 βu : l´angle des fissures avec la fibre moyenne du caisson tg 2u 2 u .004918 m = 0. Il faut s’assurer que : A st Ft u t cot g C b st' b st 1 En l’absence de précontrainte transversale.réd (MN) τu.405 MPa (vérifié) Pour la section sur appui P2 les 02 conditions d’intégrité sont vérifiées et donc l’épaisseur de l’âme est suffisante pour résister au cisaillement d’effort tranchant et que le précontraint transversal est inutile.40° D’où f b At u .O.réd : effort tranchant réduit à l’ELU en MPa u .red x Ainsi βu = 32. de la non-rupture des armatures transversales et des bielles de béton par les fissures.réd bn Z Vu. Vérification des contraintes tangentes à l’ELU La justification des contraintes tangentes vis-à-vis des ELU se fait avec l´hypothèse de la formation d´un treillis après fissuration du béton.492 cm Pourcentage minimal d’armatures d’âme At 0. l’expression ci-dessus s’écrit : A st u .056 MPa (vérifié) 0.Juin 2012 0.4 b st fe M.Ghodbane ENIT 73 . l’hourdis inférieur et les âmes (avec cadres d'effort tranchant si nécessaire).69 MPa (condition vérifiée) 5.85 f cj sin2 u 3 b u .492 cm Diamètre des armatures d’âme t min l . Les armatures à dimensionner sont les ferraillages transversaux et longitudinaux de l’hourdis supérieur. h b0 . Flexion locale (de l’hourdis supérieur sous les charges permanentes et locales et inférieur sous l’effet des charges de chantier lors de l’entretien) .05 cm² D’où st = 35.5 cm. Dans un ouvrage de hauteur variable. En fait. Vérification du béton des bielles 1 0.O. L’hourdis supérieur est considéré comme une dalle rectangulaire simplement appuyée à ses extrémités et qui est chargée perpendiculairement à son plan moyen.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Les sections à justifier pour un tablier en caisson monocellulaire sont l’hourdis supérieur et inférieur et au niveau des âmes.0008 m = 0.08 cm ≤ 0.Etude de la flexion transversale et locale Le but de cette partie est de dimensionner la section transversale du tablier en caisson en déterminant le ferraillage nécessaire de l’hourdis (supérieur et inférieur) et les âmes. étant plus souple que celle à la clef. les calculs en flexion transversale sont menés généralement dans la section sur pile et dans la section de clef.réd u 2 4. les tabliers en caisson sont déformables et on s’intéressera dans ce cadre là à deux types de déformations en considérant les sollicitations nées du comportement transversal. de hauteur plus importante.Ghodbane ENIT 74 . M.5 cm Donc on adopte pour les armatures transversales nécessaires à l’effort tranchant dans les deux âmes 5HA16 touts les 35. 35 10 Øt ≤ 2. Torsion (pour les âmes).47 MPa ≤ 7.4.5. Ceci permet de prendre en compte les différences de comportement entre deux sections de hauteurs extrêmes.5 cm Soit At = 5HA16 = 10. la section proche de la pile.Juin 2012 At /st ≥ 0. 2.5 cm 2HA10 tous 40 cm 7HA25 ENIT 75 .O.3 du BAEL 91.5 du BAEL 91 rend facultatif l’utilisation des méthodes plastiques et donc on utilisera un modèle élastique linéaire et la détermination des efforts dus aux surcharges concentrées sera mené par les abaques de MOUGIN. Conformément à l’Article A2. Les calculs sont détaillés dans l’Annexe 5 Tableau 5-17 : Ferraillages de la section transversale sur appui et à mi travée Hourdis supérieur Section sur appui P2 Section de clavage P1 P2 Hourdis Inférieur Ames M.Juin 2012 Le calcul peut être effectué en considérant 02 modèles de calcul : Un modèle élastique et linéaire (théorie des plaques minces.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .1. éléments finis) Un modèle plastique (méthodes des lignes de rupture) Ceci dit l’article A3.Ghodbane Ferraillage Transversal Ferraillage longitudinal 10HA32 20HA20 + 14HA25 19HA32 10HA32 + 11HA20 Ferraillage Transversal Ferraillage longitudinal 5HA16 20HA25 Ferraillage Transversal (par âme) Ferraillage longitudinal (par âme) 5HA16 tous 35. le coefficient de Poisson est pris égal à 0 pour les deux états limites ELU et ELS dans les calculs des sollicitations. Efforts locaux-Diffusion des efforts de précontrainte D'une manière générale.Juin 2012 Figure 5-31 : Plan de ferraillage du tablier sur appui et au niveau de clavage 5. on ramène le problème à un état non fissuré en considérant la force d'ancrage à l’ELS et en limitant la contrainte dans les armatures à : s 2 fe 3 Concernant les bossages des câbles.Ghodbane ENIT 76 . Figure 5-32 : Bossage des câbles intérieurs [1] M.4. la diffusion de la précontrainte est justifiée en respectant les indications de l'annexe 4 du BPEL 91 révisé 99.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . il est déconseillé d'implanter des bossages et surtout des câbles intérieurs au béton dans les hourdis inférieurs courbes ou même droits. l’apparition de fissures près de l’ancrage. Mais pour faciliter ces calculs.O.1. dans les cas de diffusion d’efforts concentrés. Et donc l'objectif des calculs est de vérifier la sécurité à rupture du béton fissuré.5. et qu'il est préférable de les disposer au droit des goussets de raccordement avec l'âme. On observe au niveau du bossage. les actions verticales dues à la charge permanente et aux charges d’exploitation (charges routières ou ferroviaires) et de permettre les mouvements de rotation (effets des charges d’exploitation et des déformations différées du béton). des aciers de couture du reste du bossage . il est important de respecter les enrobages pour assurer la parfaite intégrité du béton de ces bossages.5. des aciers reprenant la poussée au vide du câble lors de sa déviation.O.Conception et dimensionnement des appuis 5.) 5.Juin 2012 Les armatures transversales du bossage doivent coudre le bossage au reste de la section. Annexe 5 §A5. Les appareils d’appui se répartissent en trois grandes familles : Les appareils d’appui en acier.Généralités Les appuis constituent des éléments sur lesquelles repose le tablier et transmettent les charges vers la fondation. aux appuis et les fondations. ils interviennent directement dans le fonctionnement de la structure. Leur rôle est de transmettre. On s’intéressera dans la suite au dimensionnement des appareils d’appuis en élastomère fretté M. En revanche. ce sont des articulations obtenues par rétrécissement du béton.1. spécialement conçus pour certains grands ponts métalliques Les appareils d’appui en caoutchouc fretté Les appareils d’appui spéciaux ou à pot Il existe aussi d’autres types d’appareils d’appuis en béton généralement appelé appuis Freyssinet . A2. Figure 5-33 : Aciers du bossage inférieur [1] L'objectif de ce calcul est de ne pas surdimensionné le ferraillage dans cette zone . On doit disposer de 03 types d’aciers (Figure 5-33) qui sont : A1. en effet.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Le tablier repose sur les appuis à travers des éléments structuraux appelés appareils d’appui.5. des aciers en tête du bossage permettant de coudre l'ancrage à la paroi proche du caisson . (Cf.Ghodbane ENIT 77 . A3. l'excès conduisant à des difficultés de bétonnage.5. Ghodbane ENIT 78 .5. à la distorsion et la rotation.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Tunis) Le dimensionnement des appareils d’appui est essentiellement basé sur la limitation des contraintes de cisaillement qui se développent dans l’élastomère au niveau des plans de frettage et qui sont dues aux efforts appliqués ou aux déformations imposées à l’appareil d’appui. Les appareils d’appuis sont posés sur des bossages frettés et à coté de plot de vérinage. Les caractéristiques de l’appareil d’appui sont 850 x 900 x 12 (20 +5) (Cf. Figure 5-34 : Disposition de l'appareil d'appui (Echangeur ESSALAMA RN9.2. Et donc l’appareil est soumis à la compression. Annexe 6) M.O. Tunis) Figure 5-35 : Pose de l'appareil d'appuis et acier de frettage (Echangeur ESSALAMA RN9. ils sont constitués par un empilage de plaques d’élastomère (Néoprène) et de feuilles d’acier.Dimensionnement des appareils d’appuis Les appareils en élastomère fretté sont les plus répandus pour les ouvrages courants et parfois pour les grands ponts. On s’intéressera au dimensionnement des appareils d’appuis au niveau de l’appui P 2.Juin 2012 5. Un tirant d’air de 20.3.3.5.5 m entre le dessous du tablier et la tête de pile est recommandé pour faciliter ces opérations.5. il est nécessaire de prévoir une fosse d’accès sur la tête de pile (ou baignoire) permettant l’accès au tablier via les appuis pour des opérations de surveillance et d’entretien . un espace de 0. On traitera dans cette partie la conception d’un appui intermédiaire le plus élancé d’hauteur 32. Figure 5-36 : Conception de tête de pile Les équipements des piles Les piles de grande hauteur sont creuses et généralement accessible afin de permettre la surveillance et l'examen de leur intérieur.Conception des appuis La conception des têtes de piles prend en considération les dimensions des éléments à disposer sur la pile comme les appareils d’appui. les cales et les clouages. les plots de vérinage. on distingue les affouillements.8 à 1 m .Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .O. La construction d’un pont à travers un fleuve ou un cours d’eau constitue un obstacle à l’écoulement et peut générer certains problèmes au niveau des appuis.Conception et calcul des appuis L’ouvrage est constitué de 12 appuis dont 10 appuis intermédiaires et 02 culées (appui de rive).40 m. Pour cela.1. sa longueur dépend de l’entraxe des appareils d’appuis. Parmi ces problèmes.5 m est envisagé pour permettre le passage des navires sous l’ouvrage.40 m.Juin 2012 5. 5. La fosse est de largeur 1 m et de profondeur de 0. on les équipes sur toute leur hauteur d'un système comportant M. Pour les ouvrages dont l’hauteur des appuis dépasse 8 à 10 m. L’hauteur des appuis est variable avec une hauteur maximale de 32.Ghodbane ENIT 79 . O. Le coffrage est maintenu par des entretoises et donc il est indispensable de sceller ces réservations par mortier. Ce système autorise un examen régulier de l'intérieur des piles avec un niveau de précision suffisant. Entre la levée « n » et « n -1 ». des problèmes de reprise de bétonnage apparaissent entre 02 levées et ces endroits doivent être traités avec un soin particulier afin de protéger les armatures présentes dans ces zones. ce trou d'homme devra permettre l'entrée et la sortie du matériel de maintenance. Dans le cas d’appuis sur mer. les piles creuses doivent bénéficier aussi d'un éclairage qui est le même prévu pour le tablier.Juin 2012 des échelles à crinolines et des paliers de repos. Cette technique permet de réaliser des formes architecturales très développées. Enfin. De plus. il convient de prévoir un accès aux piles creuses depuis le tablier à travers la fosse de visite. il n'est pas possible de prévoir des portes à la base des piles et il convient donc de dimensionner assez confortablement le passage des piles au tablier En effet. M. en conséquence le ferraillage doit être adapté afin de contrôler les ouvertures de fissures.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . c'est aussi par cet unique passage que devra être évacuée la victime. Exécution des piles Pour les appuis de grande hauteur 02 méthodes de construction sont envisageables : Coffrage grimpant Coffrage glissant 1) Coffrage grimpant L’utilisation de ce procédé est très développée en France. Ceci dit. le retrait différentiel thermique entraine une fissuration verticale traversant par retrait empêché du béton de la levée n. On prévoit également un second accès constitué par une porte métallique située en bas des piles. En cas d'accident pendant une opération de maintenance. Le coffrage s’appuie sur la partie déjà bétonnée afin de se hisser d’une hauteur bien déterminé.Ghodbane ENIT 80 . Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . etc.6 m de hauteur. plateformes offshores. silos. Le déplacement de coffrage s’effectue de manière continue à une vitesse comprise entre 10 et 30 cm par heure.O. Cette méthode présente les avantages et les inconvénients suivants : Avantages Eviter les reprises de bétonnage ou limiter le nombre Absence de trous d’entretoises Cadence de levée rapide (4 m par jour environ) Inconvénients Possibilités de parements ouvragés limités Difficultés d’arrêter le bétonnage pour intervenir sur le coffrage en cas de problèmes de parement M.Ghodbane ENIT 81 . Les armatures verticales sont posées par des levées de 3 à 4.Juin 2012 Figure 5-37 : Coffrage grimpant [17] Coffrage glissant Les applications de ce procédé sont diverses : piles de ponts. Le béton est mis en place par des couches successives de 10 à 20 cm sur toute la longueur du coffrage et est vibré au fur et à mesure de sa mise en place. cheminées. La figure ci-dessous présente le plan de ferraillage de la section en pied de pile là où les efforts sont plus importants.Calcul des appuis En se référant à l’Annexe 6 (§A6.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE .5.Ghodbane ENIT 82 . on a dimensionné l’appui P 2 vis-à-vis de la flexion composée en vérifiant le flambement.O.2. M.4).Juin 2012 Figure 5-38 : Coupe schématique d'un coffrage glissant [12] 5. Neufs combinaisons ont été prises en considération dans le calcul des sollicitations.3. Pour conclure.O. on s’est intéressé à l’étude d’un pont construit par encorbellements successifs de portée principale 110 m.Ghodbane ENIT 83 . intérieurs d’éclisses et extérieurs) qui vont reprendre les efforts développées dans la structure. M. mise en place du clavage et finalement l’application de la précontrainte extérieure) puisque chaque phase nécessite la considération des différents types de surcharges qui s’appliquent sur l’ouvrage ainsi que les combinaisons d’actions à utiliser. ce modeste travail a été une occasion d’étudier un nouveau procédé de construction qui présente une très grande générosité par rapport à l’aspect architectural de l’ouvrage. Par la suite.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . on a commencé par la conception longitudinale et transversale de l’ouvrage ainsi que la modélisation par le logiciel « CSI Bridge » des différentes phases de dimensionnement. Une importance bien particulière a été portée sur le phasage des calculs selon les étapes de construction (construction du fléau. on s’est penché sur les différentes vérifications préconisées par les règlements BAEL et BPEL 91 modifiée 99 pour calculer par la suite le ferraillage du tablier en caisson sur appui et au niveau du clavage tel que les vérifications à l’ELS et l’ELU. on s’est intéressé au calcul des appuis et plus précisément le dimensionnement des appareils d’appuis et la pile P2. En troisième lieu .Conclusion Dans le cadre de ce projet de fin d’étude.Juin 2012 6. En premier lieu. Finalement. ayant déterminé les sollicitations agissantes au droit des sections les plus sollicitées. Le pont Radés-La Goulette était le premier en ce genre en Tunisie à être exécuter par ce procédé et j’espère qu’il soit la locomotive pour de nouveaux projets de ce type proprement tunisien réalisés par nos entreprises tunisiennes. on a calculé les différentes types de câbles de précontrainte (fléaux. 1994 [5] SETRA.Juin 2012 Références [1] SETRA. Tome 2 : Dimensionnement. Juin 2003 [2] SETRA. C-2-360 Béton Précontraint. Presses de l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées. Technique de l’ingénieur [7] STUDI. Tome 1 : Conception. Juillet 2011 [8] Mohamed BAATOUT. Projet de fin d’études. Mars 2003 [10] Mongi BEN OUEZDOU. Cours d’Ouvrages d’Art. Conception des ponts. Précontrainte Extérieure. Presses de l’Ecole Nationale des Ponts et Chaussées.VIRLOGEUX.A. Novembre 2001 [6] Robert CHAUSSIN. Recommandations de la Commission Interministérielle de la Précontrainte. ENIT.CALGARO et M.Etude du second pont de ZIGUINCHOR-SENEGAL PFE . Cours d’Ouvrages d’Art.O. Edition 2004 M. Juin 2011 [9] Mongi BEN OUEZDOU. Rapport d’Avant Projet Sommaire. Service Régional de la Prévision et de la Statistique ZIGUINCHOR. Travaux de construction du second pont de ZIGUINCHOR et de reconstruction des ponts de BAILA et DIOULOULOU. Analyse structurale des tabliers des ponts 2ème édition.Ghodbane ENIT 84 . 1994 [4] J. Ponts en béton précontraint construits par encorbellements successifs. Octobre 2008 [11] Situation Economique et Sociale Régionale. Février 1990 [3] Anne BERNARD-GELY et Jean-Armand CALGARO. Guide de conception. Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis. Conception et Etudes d’un viaduc de franchissement construit par encorbellement successifs en COTE d’IVOIRE. Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis. Haubans. Projet et Construction des ponts. O.org [16] http://www. Club Ouvrages d’Art du Grand Sud-Ouest.Juin 2012 [12] Valorisation des bétons à hautes performances dans les piles et pylônes de grande hauteur des ouvrages d’art.peri.be/unite9 M.de Moncton. 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