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Bruno QUIEVY GC5

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Chapitre 4 :Contrle des infrastructures

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Introduction

Ce chapitre traite des diffrentes infrastructures abordes durant ce PFE chez

SOCOTEC sur le chantier de la gare de Strasbourg.

Dans un premier temps, la mission de contrle sest porte sur les travaux de reprise

en sous uvre ncessaires pour rhabiliter la zone nord de la gare suite aux travaux

douverture dun troisime souterrain daccs aux quais.

Dans un second temps, une tude sur les fondations de la verrire a t mene. Cette

verrire, qui symbolise elle toute seule la transformation de la gare aux yeux du grandpublic, repose en effet sur un systme de fondation complexe et dlicat mettre en uvre.

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I. Reprise en sous oeuvre

Introduction

Dans le cadre du projet de ramnagement du btiment voyageur, un complet

ramnagement de la zone nord de la gare SNCF est effectu pour librer des espaces sans

obstacles plus importants. La rhabilitation du souterrain de service en 3me

souterrain daccs

aux quais par les voyageurs implique une restructuration de son entre dans la gare.

Fig. 4.1 : Vue gnrale de la zone des travaux de reprise en sous oeuvre

3me

souterrain

Zone de travaux

Verrire

Hall dentre

de la gare

Place de la gare

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I.1. Les travaux effectuer

Le matre douvrage dsire diminuer le nombre de poteaux dans le hall sur lequel

dbouche le nouveau souterrain daccs aux voies (3me

souterrain). Cest pourquoi, les 9

poteaux existants sont supprims puis remplacs par 4 nouveaux poteaux. La disposition

dorigine de lensemble poutres + poteaux doit tre compltement repense. Le tout devantsintgrer parfaitement autant dun point de vue structurel quarchitectural.

Les travaux consistent donc en de la reprise en sous uvre pour diminuer le nombre

de poteaux prsents et ainsi dgager un espace acceptable pour larrive des voyageurs du

TGV Est.

Cf : Plan de lexistant en Annexe 3

Le choix de ralisation du bureau dtudes sest port sur des poutres bton files 31 et

33, relies entre elles par trois poutres et supportes par 4 poteaux bton reposant sur les

fondations existantes.

Cf : Plan du projet en Annexe 4

I.2. Analyse des documents

A la lecture de la note de calculs du bureau dtudes en charge du projet, les

vrifications ont port sur les deux poutres longitudinales fil 31 et 33 reposant chacune sur

deux nouveaux poteaux et soutenues leur extrmit grce une niche dans deux poteaux en

grs existants. En effet, les rsultats du bureau dtudes semblaient montrer, dune part deserreurs de dimensionnement de ces deux poutres notamment en raison de rsultats de flche

en trave centrale aberrants (26 cm) et, dautre part des incertitudes au niveau de la fixation de

ces poutres dans les deux poteaux en grs.

I.3. Vrification du dimensionnement

Ltude sest porte sur la poutre fil 33 qui semblait subir le cas de charges le plus

dfavorable vis--vis de la disposition des autres poutres restant en place.

Le premier travail effectu fut la modlisation des descentes de charges sur les

nouvelles poutres en fonction de la structure existante restant en place : un rseau de

poutrelles unidirectionnelles avec un remplissage de votains en briques et bton arm.

Visualisation de la rpartition des efforts sur la poutre fil 33 en Annexe 5

Les diffrentes hypothses suivantes ont t prises en compte :

- Poutres longitudinales reposant sur 4 appuis rotuls- Poids volumique de la dalle existante : 2,5 T/m3- Hauteur de la dalle existante : 45 cm

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Ceci permet une modlisation de la poutre fil 33 comme suit :

Ne sont pas reprsents ici les efforts dus au poids propre de la poutre ni les efforts

dus au remplissage des votains se reportant directement sur les appuis. (Cf : Annexe 5)

Lgende :Charges permanentes : Charges dexploitation

Q1 = 4,79 T/ml E1 = 2,02 T/ml

Q2 = 18,68 T E2 = 7,88 T

Un traitement informatique laide du logiciel Koka dvelopp par le service

technique de SOCOTEC a permis de vrifier le choix de section (80 x 85HT) et de ferraillage

du bureau dtude. Cf : Note de calculs en Annexe 6

La vrification aux moments est faite aux ELU, mais une vrification de la flche en

milieu de trave centrale aux ELS est aussi prise en compte. En effet, en reprise en sous-

uvre, ce sont les dformations imposes lexistant qui peuvent tre dterminantes.

I.4. Rsultats et interprtation

A la lecture des rsultats, on constate le bon dimensionnement de la poutre auxmoments. De plus, une vrification de la flche en trave 2 laide du logiciel Flche de

SOCOTEC met en vidence une flche en milieu de trave centrale de 3,5 mm soit, environ

L/2200, nettement infrieur au rapport souhait de L/500. Ceci permet de valider le choix du

bureau dtudes vis--vis des dformations pour les lments existants. (La flche aberrante

annonce par le bureau dtude provenait en fait dune erreur de saisi dinertie)

Cependant, la vue des rapports de longueur entre la trave centrale et les traves

extrieures, il est ncessaire de vrifier le non-soulvement de la poutre sur ses appuis aux

extrmits. On constate quil y a un effort de soulvement de lordre de 4,3 T en extrmit de

trave 1 et 3 au niveau du raccord avec les poteaux grs existants (Cf. Note de calcul en

Annexe 6).

2,8 m 7,8 m 2,9 m

Trave 1 Trave 2 Trave 3

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Pour sassurer que cet effort ne peut tre plus important, une vrification avec un cas

de charge plus dfavorable a t effectue en supprimant les charges dexploitation rparties

au niveau des traves 1 et 3. Mais, ceci entrane un effort de soulvement de lordre de 4,2 T.

Pour prendre en compte ce problme de soulvement, il faut raliser la niche de la

poutre dans le poteau en grs de la manire suivante :

Fig. 4.2 : Schma de principe raccord Poutre-Poteau

I.5. Le Contreventement

En plus de la ralisation proprement dite des travaux de reprise en sous-uvre, une

analyse plus globale de limpact de ces modifications sur la structure du btiment permet de

soulever quelques problmes sur la stabilit de lensemble, notamment vis--vis du

contreventement.

I.5.a. Historique du btiment

Aprs lachvement de la construction du btiment de la gare en 1883, les nombreuses

transformations successives au court du XXme

sicle ont modifi la structure.

Ceci est particulirement vrai pour le contreventement Est / Ouest qui a t fortement

rduit dans la partie nord de la gare o le projet du troisime souterrain dbouche sur le hall

repris en sous uvre.

Remplissage avec un

mortier sans retrait

Poteau en grs

Sommier dassise

en lastomre

Poutre BA

30 cm

Tirant DYWINAGE

(Cf : I.5. ci-dessous)

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Fig. 4.3 : Btiment de la gare en 1883 et son contreventement

On constate qu la construction du btiment, le contreventement est / ouest est trs

prsent et trs rgulier. On retrouve 4 axes de contreventement principaux (en rouge) puis du

contreventement secondaire (en vert), ce dernier tant surtout prsent dans la zone nord o

seffectuent actuellement les travaux de reprise en sous uvre.

Une prsentation des travaux successifs dans la zone nord du btiment (zone Zoom)

depuis 1883, disponible en Annexe 7, permet de visualiser la modification progressive du

btiment au cours du XXme

sicle.

Les travaux raliss en 2006 sur louverture du 3me

tunnel, savoir le percement de la

dalle du quai n1 ainsi que les reprises en sous-uvre pour supprimer les 9 poteaux du hall

fragilisent encore en peu plus cette partie du btiment.

Fig. 4.4 : Trmie dans la dalle du quai n1

Il est donc ncessaire danalyser la structure actuelle au contreventement Est / Ouest

juste aprs louverture faite dans la dalle du quai n1 et avant les travaux de reprise en sous

uvre loccasion desquels il peut tre possible de renforcer la structure si ncessaire.

Contreventement

Zoom

N

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I.5.b. Analyse de la situation

I.5.b.1. Est / Ouest

Interprtation de la rpartition des efforts lors dune sollicitation (Vent ou Sisme)

venant de lEst.

Lgende : Action sur le btiment (Vent ou sisme)

Rpartition des pousses dans le btiment

Zone non contrevente

Trmie dalle quai n1

3me

souterrain Quai n1Axes de reprise

en sous-oeuvre

Verrire

Contreventement sollicit

Contreventement non

sollicitable (trmie quai n1)

Contreventement sollicit

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I.5.b.2. Ouest / Est

Interprtation de la rpartition des efforts lors dune sollicitation (Vent ou Sisme)

venant de lOuest.

Lgende : Action sur le btiment (Vent ou sisme)

Rpartition des pousses dans le btiment

Zone non contrevente

Trmie dalle quai n1

3me

souterrainQuai n1

Axes de reprise

en sous-oeuvre

Verrire

Contreventement sollicit

mais amoindri en 1965 et

Contreventement

supprim en 1923

Contreventement sollicit

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