appareils d’appui à pot

Stra

service d'tudes techniques des routes et autoroutes

novembre 2007

Guide technique

Appareils dappui potUtilisation sur les ponts, viaducs et structures similaires

pa ge la is s bl an ch e

Guide technique

Appareils dappui potUtilisation sur les ponts, viaducs et structures similaires

collection les outils

Document dit par le Stra dans la collection "les outils". Cette collection regroupe les guides, logiciels, supports pdagogiques, catalogues, donnes documentaires et annuaires.

Ce guide a t prpar, sous la direction de Thierry Kretz, chef du Centre des techniques d'ouvrages d'art (CTOA) du Stra, par un groupe de travail compos de : Jean-Franois Derais, Stra Michel Fragnet, Stra Gilles Lacoste, Stra Yvon Meuric, Stra Florence Pero, Stra Ludovic Picard, DREIF Yves PIcard, Consultant.

Ont apport leurs conseils et fait part de leurs observations : A. Chabert, LCPC B. Plu, SNCF Ph. Deniard, SNCF M. Dauvilliers, LROP J.B. Datry, SETEC V. Mauvisseau, SETEC J. Ryckaert, SETEC J.M. Lacombe, Stra D. Lefaucheur, Stra.

Les dessins ont t prpars par Jean-Pierre Gilcart (Stra). Illustrations photos : photothque Stra.

Le prsent guide annule et remplace le guide technique "Les appareils dappui pot dlastomre. Utilisation sur les ponts, viaducs et structures similaires" de septembre 2000 (rfrence : F0033)

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SommaireChapit re 1 - Introduction .......................................................................................... 5 1.1 - Gnralits. Objet et contenu du prsent guide ..........................................................................................................5 1.2 - Domaine demploi.......................................................................................................................................................6 1.3 - Application de la norme NF en 1337-5 au contexte national franais .......................................................................6 Chapit re 2 Comp osition dun appareil dappui pot ............................................... 7 2.1 - Principes gnraux .....................................................................................................................................................7 2.2 - Les diffrents lments constitutifs .............................................................................................................................7 2.3 - Avantages et inconvnients de ce type dappareil dappui .......................................................................................11 2.4 - Cotes gomtriques importantes...............................................................................................................................11 Chapit re 3 C o mm entaires sur la norme NF en 1337-part ies 2 & 5 ........................... 13 3.1 - Prsentation..............................................................................................................................................................13 3.2 - Introduction ..............................................................................................................................................................13 3.3 - Appareil dappui pot..............................................................................................................................................13 3.4 - lment de glissement...............................................................................................................................................17 3.5 - Scurit au glissement linterface appareil dappui/structure...............................................................................18 C h ap it re 4 P r inc i pe s d e ca l cu l d u n o uvr a g e c o mp or t an t des appareils dappui pot ................................................................. 19 4.1 - Contexte rglementaire.............................................................................................................................................19 4.2 - Efforts verticaux extrmes.........................................................................................................................................21 4.3 - Efforts horizontaux longitudinaux pour les appareils dappui pot glissants .........................................................22 4.4 - Efforts horizontaux longitudinaux pour les appareils dappui pot fixes................................................................26 4.5 - Autres recommandations ..........................................................................................................................................30 4.6 - Exemples de calcul....................................................................................................................................................34 Chapit re 5 Cont rle des appareils dappui pot ................................................... 45 A n ne xe 1 A i de l a r d act i on d es C C T P ................................................................. 49 An ne xe 2 F ic hes r ca p itu la t ive s d es car act r ist iqu es des appareils dappui pot .................................................................. 53 Bibliographie ......................................................................................................... 61

Appareils dappui pot Utilisation sur les ponts, viaducs et structures similaires

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Q=================Appareils dappui pot Utilisation sur les ponts, viaducs et structures similaires

`~=N=Introduction

1.1 - Gnralits, objet et contenu du prsent guideLes appareils dappui pot dlastomre sont des produits qui ont t mis au point vers 1960 sur la base dun systme imagin, notamment, par Andra, Beyer et Wintergerst. Les premires applications en France remontent 1967 et le BT4 1 en avait fait une courte prsentation dans son dition de 1974, en indiquant les principales caractristiques de ces appareils dappui utiliss lpoque dans le but de dlimiter un possible domaine demploi de ces produits. Depuis, si les utilisations se sont dveloppes, elles lont t sans vritables bases techniques autres que celles des documentations des fabricants et en fonction des informations quils mettaient la disposition des projeteurs. Ceci a conduit, dans le cadre de la concurrence entre les fabricants, une certaine surenchre en matire de performance(s) possible(s). Cest dans un but de clarification que la norme T 47-816 avait t rdige. Depuis, les parties 1 (qui indique les principes gnraux), 2 et 5 de la norme NF EN 1337 2 , spcifiques de ces produits, sont maintenant publies et disponibles. Dans le prolongement de ces documents normatifs, il a paru ncessaire de prvoir un guide dutilisation permettant de bien replacer lappareil dappui pot dans son domaine dutilisation pour les ponts en montrant les interactions entre appareils dappui pot, dun appui un autre. Le guide publi en septembre 2000 sappuyait sur des projets de normes europennes ou en cours dlaboration et, de toutes faons, difficiles obtenir directement auprs de lAFNOR. Ceci expliquait lambigut du document qui sappuyait sur des normes futures en gestation, des documents de dimensionnement des structures eux aussi non finaliss et des normes franaises sur la vrification des caractristiques des appareils dappui. Cette situation est maintenant clarifie par la publication de toutes les parties de la norme NF EN 1337 ( lexception de la partie 8 - Appareils dappui guids et appareils dappui bloqus) et des normes de dimensionnement (tout au moins les Eurocodes utiliss dans le prsent guide). Par ailleurs, la publication des parties de la norme NF EN 1337 a conduit, la fin de la priode de coexistence (cest--dire le 31.12.2006), la suppression des normes franaises traitant du mme sujet. Lobjet du prsent guide est de constituer un complment explicitant les textes normatifs en vigueur au moment de la rdaction. Il donne les lments dapprciation par rapport ces textes, notamment en prcisant certaines spcifications importantes en cas dutilisation pour un pont. Ce document comprend les lments suivants : une description sommaire de ce type de produit et des quipements particuliers qui lui sont lis ; les principaux textes rglementaires de base ; les critres de dimensionnement que lon trouve dans les normes prpares par le CEN ; une mthodologie de calcul non pas du produit lui-mme mais de son utilisation dans un projet de pont avec un exemple pratique bas sur un cas rel ; les normes NF EN ont prvu une procdure de certification sous forme de la marque CE dont les modalits dapplication sont en cours de mise en place ; dans ce nouveau contexte, nous essayerons de donner des lments dapprciation sur le choix entre les divers produits et les points vrifier lors dune rception sur chantier ; enfin, il a t mis au point un programme pour la vrification de ce type dappareil dappui. Il fait lobjet dune prsentation.

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Ce bulletin technique n4 tait un guide qui traitait des appareils d'appui en lastomre frett. Cette publication n'est plus disponible. Cf. rfrences en bibliographie.


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1.2 - Domaine demploiLes appareils dappui en lastomre frett (AAEF) et les appareils dappui pot (AAP) reprsentent plus de 90 % des appareils dappui utiliss sur les ponts en France. Si, aux extrmes du domaine demploi, les raisons conduisant au choix de lun ou de lautre type dappareil sont assez videntes, la question est plus dlicate la frontire commune. Le choix du type dappareil dappui dpend de nombreux facteurs : descente de charge, rotation maximale, dplacements horizontaux, durabilit, cot, le type douvrage, son environnement et ses dispositions constructives. Cest pourquoi il est dlicat de pouvoir prciser le domaine demploi respectif dune technique par rapport une autre. Pour des ractions dappui limites 12 MN (calcul lELU), lappareil dappui en lastomre frett convient parfaitement. Cette valeur correspond des dimensions en plan de lordre de 700 x 700 mm. Au-del de 20 MN, les appareils dappui pot sont prfrables car ils limitent lencombrement du dispositif. Entre ces deux valeurs il est possible de conserver des AAEF, soit en augmentant les dimensions jusqu 900 x 900 mm pour les grands ouvrages, soit en accolant deux appareils dappui plus petits. Cette dernire solution nest facile mettre en uvre que pour les ponts en caisson et les ponts dalle en bton pour des raisons dencombrement de lappareil dappui. Elle est difficilement envisageable pour les ponts poutres (mixtes ou en bton prcontraint). Par contre, en cas de rotations sur appui importantes, lAAEF peut convenir, mais il faut souvent augmenter de manire significative lpaisseur dlastomre, ce qui pose dautres problmes. Dans ce cas de figure, signalons que lemploi des appareils dappui sphriques (cf. NF EN 1337-7) peut apporter une rponse technique approprie. Au niveau des dplacements horizontaux, les systmes de glissement des AAP offrent une meilleure qualit et donc une meilleure durabilit : cest donc le critre du dplacement qui va influer sur le choix. De toute faon, les contraintes de fabrications (dimensions des presses principalement) font que les plus grandes dimensions des AAEF sont limites, lheure actuelle, environ 1000 x 1000 x 300 mm pour les fabrications franaises ( ltranger on peut atteindre 1200 x 1200 x 300 mm). Le cot des AAEF est plus faible que celui des AAP. Toutefois, il ne faut pas perdre de vue que le cot des appareils dappui reprsente un faible pourcentage de celui de louvrage. En zone sismique, mme pour de fortes descentes de charges, il est prfrable de prvoir des AAEF. En effet, en labsence de point fixe, et compte tenu de la souplesse quapportent les AAEF, le comportement global de louvrage sous sisme damplitude modr est meilleur. Sous fort sisme, les AAEF se dchireront, et leur remplacement sera moins coteux que sil sagit dAAP.

1.3 - Application de la norme NF EN 1337-5 au contexte national franaisLes normes EN ne fixent pas toutes les caractristiques et laissent chaque pays membre le soin de les prciser, pour leur utilisation sur des ouvrages, par des textes nationaux. Ce texte fait lobjet dune Note dinformation Technique sur lApplication Nationale de la norme NF EN 1337 publie par le Stra 3 (dont le contenu a t, en partie, prpar par la Commission de normalisation T47A). Le contenu de ce document nest pas repris ici et le lecteur est invit le consulter et le lire paralllement la norme. Nota : le prsent guide sapplique aux ouvrages routiers. Pour une utilisation spcifique sous pont rail, il est conseill de prendre lattache des services comptents.

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Cf. rfrence en bibliographie.

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Composition d'un appareil d'appui pot

2.1 - Principes gnrauxDs leurs premiers usages, les appareils dappui pot ont t trs largement employs et ils constituent le type dappareil dappui le plus utilis aprs les appareils dappui en lastomre frett. Cette place importante est due leur principe qui permet une forte descente de charge pour un encombrement rduit, notamment en paisseur. Un autre avantage est leur simplicit de conception qui permet de rationaliser la fabrication. Le principe dun appareil dappui pot est davoir un coussin cylindrique dlastomre 4 enferm dans un pot et qui reoit la charge par lintermdiaire dun piston formant couvercle du pot. Llastomre ne peut se dformer qu volume constant ce qui lui permet de transmettre des charges leves et dautoriser les rotations imposes par la structure. Ainsi, un appareil dappui pot est constitu de trois parties principales dont chacune peut comporter des quipements particuliers. Ces trois parties, qui donnent les trois degrs de libert en rotation, sont ventuellement compltes par une quatrime dont le but est dassurer un ou deux degrs de libert supplmentaires en dplacement. Bien que de conception adapte au contexte des appareils dappui pot, le principe de cette quatrime partie se retrouve dans dautres types dappareils dappui.

2.2 - Les diffrents lments constitutifsUn appareil dappui pot comprend (figures 2.1 & 2.2) :

2.2.1 - Une partie infrieure formant le potSelon les fabricants, il existe diffrents modes dlaboration de ces pots (parfois appels aussi "virole") ce qui peut influer sur la capacit et la durabilit du produit, ceux-ci sont prsents la figure 5 de la norme NF EN 1337-5. Parmi ces modes de fabrication, la meilleure solution (et pratiquement la seule utilise dans les cas courants) consiste, en partant dune plaque en acier (lamin pour lessentiel des fabrications) de lpaisseur du pot, usiner celle-ci pour aboutir au pot. Une autre solution ralise le pot par soudage dune virole. La tenue de la virole est lie la qualit de la soudure. La norme (NF EN 1337-5, 6.2.2 d et e) a prvu une soudure pntrante, mais elle laisse aussi la possibilit de faire un montage avec une qualit de soudure non pntrante. Dans ces conditions, comme il ne semble pas que le contrle systmatique de la qualit des soudures soit envisag dans la norme, ceci nous conduit dconseiller lusage dappareils dappui avec virole soude. Enfin, dans la dernire solution, la virole est boulonne sur la platine infrieure. Dans certains cas o la condition de non cheminement ou de non glissement ne serait pas respecte, les platines des pots peuvent tre fixes par des vis ou des tiges filetes dans la structure sous-jacente ( lexclusion de tout autre mode de fixation : pattes soudes noyes dans le bton, par ex.). Dans ce cas, lors dun changement dappareil dappui pot, linconvnient dune fixation est dobliger un soulvement dune valeur permettant dchapper la fixation solidaire du bton. Pour assurer cette possibilit de dpose qui doit tre systmatique, il importe de respecter la limitation de soulvement une valeur de 10 mm fixe par la norme NF EN 1337-1 ( 7.6).

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Dans le cadre du domaine d'emploi dfini au 1, la norme ne retient qu'un coussin unique.


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Lpaisseur minimale fixe par la norme NF EN 1337-5 ( 6.2.2) pour le fond est de 12 mm. En gnral, pour les plaques usines, les fabricants ralisent des paisseurs dau moins 20 mm pour se prmunir des dformations engendres par la libration des contraintes internes enfermes dans la tle avant usinage.

Figure 2.1 : composition schmatique d'un appareil d'appui pot NB : la coupe montre un appareil d'appui pot sans sa partie glissement. Prcision : le dispositif de mesure ventuel est situ sous le coussin et la partie droite est la prise de connexion. Pour des applications particulires, on peut quiper de systmes de mesures les pots ou les couvercles afin de suivre la charge applique sur lappareil dappui ; ceux-ci sont installs au fond du pot, dans un emplacement spcifique, et permettent de suivre lvolution de la pression subie par le coussin en lastomre.

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2.2.2 - Un coussin en lastomreIl est ralis en lastomre (naturel ou polychloroprne) comme indiqu dans la norme NF EN 1337-5 ( 5.3). Il est vulcanis dans des moules aux cotes du produit fini ou dcoup (cf. cote dajustement dans NF EN 1337-5, 7.3.2). Le coussin est mis en place dans le pot qui a reu un usinage lui donnant une rugosit conforme celle fixe par la norme NF EN 1337-5 ( 7.4) ; en complment, on ajoute une graisse. Dans ces conditions, llastomre, sous les pressions quil subit, a un comportement proche de celui dun liquide.

Figure 2.2 : appareils dappui pot avec dispositif de glissement

a) appareil dappui pot avec plaque de glissement sans guidage (multidirectionnel)

b) appareil dappui pot avec plaque de glissement guidage central (unidirectionnel)

c) appareil dappui pot avec plaque de glissement guidage latral (unidirectionnel)

2.2.3 - Le piston ou couvercleCette partie, en acier, ferme la bote et confine llastomre dans son volume. La forme et les dimensions sont adaptes au pot, elles sont dfinies dans la norme NF EN 1337-5, article 6.2.3. Pour viter lextrusion de llastomre par le jeu dans la zone contact entre le piston et la paroi interne de la virole, on utilise un joint. La technologie et le matriau constitutif de ce joint sont variables dun fabricant lautre. En gnral le joint est engrav dans le coussin aprs sa mise en place dans le pot. Il est souvent en laiton. Le rle de ce joint est important pour assurer le bon fonctionnement de lappareil dappui pot, notamment en vitant des extrusions dlastomre (lun des rares dsordres que lon peut constater sur ce type dappareil dappui). Il est recommand de prvoir des plots de repres pour aider la vrification de la rotation du pot.


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2.2.4 - Les lments de glissementIls sont constitus par une feuille de PTFE 5 alvole engrave dans le dessus du piston graisse au montage, ( 5.8) sur laquelle glisse une plaque dacier inoxydable lie une platine suprieure en acier. Ces lments sont dfinis dans la norme NF EN 1337-2. Comme pour la platine du pot, les parties suprieures peuvent tre fixes la partie de la structure au contact de lappareil dappui. Pour suivre les dplacements et en permettre le relev lors des inspections des ouvrages dart, ces platines de glissement portent un rglet de mesure. Il est impratif de prvoir le rglet du ct o se trouvera, fort probablement, le visiteur. Dautre part, il est aussi hautement recommand de caler les rglets de faon homogne sur un mme ouvrage pour faciliter lexploitation.

Suivi des dplacements par rglet de mesure Pour assurer la protection du plan de glissement, obligatoire selon NF EN 1337-2, 7.3, il est recommand de demander des dispositifs de type "joint racleur". Si lon souhaite limiter les dplacements de la structure une seule direction, on met en place des systmes de guidage dont il existe deux modes usuels : latral, la plaque de glissement comporte deux retombes latrales qui viennent en bute avec le dessus du piston ; central, une clavette en relief de la partie suprieure du piston vient dans une rainure de la plaque de glissement. Il est conseill, bien que non prvu par la norme, dtancher lespace entre la plaque en acier inoxydable et son support.

2.2.5 Une protection contre la corrosionToutes les parties mtalliques (sauf dans les zones fonctionnelles de contact acier/acier et lintrieur du pot) reoivent une protection contre la corrosion conforme aux prescriptions de la norme NF EN 1337-9 ventuellement complte par des systmes en conformit avec le Fascicule 56 du CCTG et base sur lun des systmes certifis ACQPA. En cas dutilisation de mtaux de potentiels lectrolytiques diffrents il est conseill, pour viter lapparition de phnomnes de corrosion galvanique, disoler correctement les mtaux (cf. NF EN 1337-9, art 4.2). Nota : en gnral, la pose de ces appareils dappui pot est faite avec le pot en position infrieure, mais la pose avec le piston en position infrieure et le pot au-dessus est envisageable.

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PolyTtraFluorEthylne ou Tflon ou similaire.

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2.3 - Avantages et inconvnients de ce type dappareil dappui2.3.1 - AvantagesCes appareils dappui permettent des descentes de charges leves sous un encombrement limit. Les capacits courantes vont de 5 000 30 000 kN, mais dautres capacits sont possibles. Ils ralisent, grce la pression hydrostatique dveloppe, une rpartition presque uniforme des charges sur la structure. Ils engendrent des forces de rappel lastique beaucoup moins importantes que pour dautres types dappareils dappui. Ils prsentent une scurit de fonctionnement satisfaisante. Les rares dsordres 6 ports notre connaissance ont eu pour origine des extrusions dlastomre du coussin dues la dfectuosit du joint dtanchit ou parce que lappareil a subi des rotations plus importantes que celles prvues lors de sa conception. Les autres problmes sont des consquences de dfauts de pose (erreurs de calage, mauvaise implantation, ...) ou portent sur la tenue du systme de glissement : chappement du PTFE, corrosion de la plaque de glissement en acier inoxydable (sic!), peinture de cette plaque de glissement lors des remises en peinture de lossature mtallique, etc. Ceci nest malheureusement pas spcifique ce type dappareil dappui.

2.3.2 - InconvnientsLe principal inconvnient est leur capacit de rotation limite bien quelle rponde aux besoins de la majorit des ouvrages. Ils ncessitent une mise en uvre prcise et rigoureuse dun niveau inhabituel dans le domaine de la construction des ponts. Leur fabrication ncessite des investissements notables en moyens industriels, notamment les robots pour lusinage des pots et des pistons. Les tolrances de fabrication sont extrmement faibles et obligent des contrles qualit en fabrication dun niveau lev. Ceci explique que leur cot reste relativement lev en comparaison notamment avec les appareils dappui en lastomre frett. Ils prsentent un intrt technique et conomique partir dun seuil qui correspond des descentes de charges relativement leves et des dplacements importants (sous rserve de lutilisation de systmes de glissement appropris).

2.4 - Cotes gomtriques importantesIl existe quelques cotes importantes quil convient de bien relever dans les notices techniques. Ce sont celles donnes sur la figure 2.3.

Figure 2.3 : principales cotes gomtriques

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Pour plus de dtails, cf. le fascicule 13 "appareils d'appui" dont les rfrences sont donnes en bibliographie.


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Commentaires sur la norme NF EN 1337- parties 2 & 5Points essentiels considrer pour le dimensionnement3.1 - PrsentationLes normes considrer sont les normes NF EN 1337-5 pour les appareils dappui pot et NF EN 1337-2 7 pour les parties glissantes, aussi, lutilisation de ce guide ne peut se faire sans disposer, en parallle, de la partie 5 et de la partie 2 si lon traite dappareil dappui pot multi- et/ou unidirectionnel (et la note dInformation technique n 27). Leur contenu est considr par de nombreux experts (dont la France) comme non conforme lesprit de la Directive "produits de construction". Celle-ci demande des normes de performance et non des normes dcrivant les produits, ce qui est le cas. Elles constituent malgr tout une information de grande valeur et il faut savoir que leur contenu a fait lobjet, depuis plusieurs annes, dun travail important dharmonisation de la part des experts concerns des pays europens. Sur laspect technique, nous avons pens intressant de donner ici quelques commentaires dautant que les fabricants ont commenc lancer des gammes de produits en conformit avec ces normes. Lintrt des matres duvre est de bien connatre ces produits afin de les utiliser correctement et dans leur domaine demploi pour lequel ils ont t conus.

3.2 - IntroductionLobjet principal de ces normes est la fabrication et lindication des lments de dimensionnement du produit, aussi, une bonne partie de ces documents nintresse pas le projeteur. Le propos du prsent chapitre est volontairement limit au recensement des points les plus importants ou au commentaire de certaines parties de ces documents. En complment, il attire lattention sur certains choix techniques que le matre duvre doit faire.

3.3 - Appareil dappui pot(NF EN 1337-5)

3.3.1 - paisseur des aciers lamins(NF EN 1337-5 : 5.2) La limite dlasticit des aciers lamins est fonction de lpaisseur des tles la sortie du laminoir : normes NF EN 10025 (A 35.501) pour E 30 mm et, pour les paisseurs suprieures 30 mm, NF EN 10113 (A 35.505) 8 . Quand ces tles sont retailles, on peut ne pas pouvoir retrouver la limite lastique de lacier correspondant lpaisseur dorigine. Il est donc conseill au Matre duvre dexiger lindication de lpaisseur dorigine et de la nuance de lacier sur le plan dexcution de lappareil dappui pot (cette information figure dans le CCPU des tles employes).7

Il n'y a pas de marquage CE sur les parties glissantes seules. Ce sont les appareils d'appui ( pot ou autre) ayant des parties glissantes qui sont marqus CE.

8 Depuis la publication de la partie 5, ces rfrences ont volues. En effet, la norme NF EN 10025 de mars 2005 remplace la norme NF EN 10113 et prvoit dautres dsignations dacier.


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Les fabricants dimensionnent quelquefois leurs appareils dappui avec des paisseurs minimales, puis fabriquent lappareil avec des paisseurs suprieures en fonction des tles disponibles. Dans ce cas, on devra porter son attention sur la compatibilit de lpaisseur maximale de lappareil dappui pot termin avec la place prvue entre les ds dappui.

Figure 3.1 : types de contact piston/virole a) type face de contact plane

b) type face de contact courbe R max [ D/2, 100 mm ]

c) point de contact courbe et transit des efforts

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3.3.2 - Valeur de la rotation et contact pot/piston(NF EN 1337-5 : 6.1.2 & 6.2.3) Pour connatre le couple de rappel de lappareil dappui pot, il faut dissocier les rotations de longue dure (pendant la construction, y compris la prcision de pose, le retrait, le fluage, la temprature, ...), des rotations instantanes (charges dexploitation, ...). Ces valeurs sont renseigner dans le bordereau des donnes prvu par lannexe B de la NF EN 1337-1. Si ces valeurs ne sont pas connues avec prcision la date du pr-dimensionnement de lappareil dappui pot, il sera donc prudent dindiquer les valeurs par excs. La forme du contact du piston sur la virole du pot est fonction de la valeur des amplitudes de la rotation ainsi que lintensit des efforts horizontaux. La norme NF EN 1337-5 prvoit deux types de contact : " face de contact plane" et " face de contact courbe" (cf. figure 3.1). Dans la norme, le type " face de contact plane" est admis pour une hauteur de contact "w", dtermine par le calcul, strictement infrieure 15 mm (cf. NF EN 1337-5 6.2.3.1 et 6.2.3.2). Pour viter des concentrations defforts, pouvant crer une engravure du piston dans la virole, il est conseill de rserver cette disposition aux seuls appareils dappui pot multi-directionnels. Le type " face de contact courbe" est utiliser avec un rayon "R" conforme la norme NF EN 1337-5 ( 6.2.3.3) tel que R [D/2, 100 mm]. Comme la norme nvoque pas les conditions de diffusion de la contrainte de Hertz dans le bord du piston en position de rotation maximale, nous conseillons de respecter le principe de diffusion de la figure 3.1c. En gnral, la hauteur "w" obtenue est plus importante que celle prconise au 6.2.4 de la norme.

3.3.3 - Jeu pot/piston(NF EN 1337-5 : 7.3.1) La norme, suivant en cela les pratiques des fabricants, borne le jeu maximum en plan entre la virole et le piston 1 mm (si le joint est mtallique) et 0,8 mm pour les autres types de joints. Pour tenir compte de ce jeu, la rpartition des contraintes se fait selon le principe du 6.2.3 de la norme NF EN 1337-5. Cette approximation nest pas satisfaisante dans tous les cas (efforts horizontaux importants, par exemple) et il semble souhaitable dessayer de rduire cet intervalle 0,5 mm, valeur facilement ralisable par les fabricants. La vrification se fera sur la base des dimensions du piston et de la virole sur les dessins dexcution.

3.3.4 - paisseur du fond du pot(NF EN 1337-5 : 6.2.2) La norme fixe sa valeur minimale au moins 12 mm. Il doit galement rsister aux efforts dfinis au 6.2.2a de la norme NF EN 1337-5. Lattention est attire sur le fait que pour assurer une meilleure diffusion des contraintes dans le bossage (cf. 3.3.5 ciaprs), on peut tre amen majorer cette paisseur minimale. Rappel : la tle de fond de pot est obligatoirement plus paisse pour les appareils dappui pot possdant des cellules de mesure de descente de charge ou dautres dispositifs particuliers.


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3.3.5 - Surface effective de contact sur la structure(NF EN 1337-5 : 6.1.5 et 6.2.6) La norme a pris loption de fixer langle de diffusion 45 par rapport la verticale dans les composants mtalliques de lappareil dappui pot. Langle de diffusion dans la structure sera celui dfini par les rglements pour le matriau au contact de lappareil dappui pot. Un angle plus important (limit cependant 60) peut tre pris en compte si lassemblage avec le support est justifi. La norme propose une surface de contact telle que dfinie lalina prcdent mais rduite. Cette surface (infrieure et suprieure) rsulte des moments crs par le couple de rappel du coussin dlastomre et le couple rsultant des efforts horizontaux au niveau du contact piston/virole et/ou celui au niveau du systme de guidage. Pour ce calcul de surface rduite, il parat logique dutiliser les mmes mthodes que pour les plaques de glissement (cf. 4.2.2.1 du prsent guide). En absence de logiciel spcifique, on conseille dutiliser les formules proposes lannexe A de la norme NF EN 1337-2. Cest cette surface rduite qui est prendre en compte pour appliquer larticle 6.7 de lEurocode 2 (NF EN 1992-1-1) pour la justification du bton adjacent. Le centre de lappareil dappui nest donc pas le centre de la pression suppose rpartie ; cet cart peut tre significatif sur un appareil dappui pot fixe, voire mme sur un mono-directionnel.

3.3.6 - paisseur du coussin dlastomre(NF EN 1337-5 : 6.2.1.2) La norme fixe lpaisseur minimale du coussin en fonction de lamplitude des rotations reprendre dans lappareil dappui pot. Or, une gomtrie donne du coussin est lie une valeur de couple de rappel (NF EN 1337-5 : 6.1.3). La dtermination de la valeur de ce couple rsulte dessais ; mais ceux-ci ne sont faits que sur certains types dappareils dappui pot (diamtre dlastomre compris entre 500 et 600 mm : NF EN 1337-5, D2) et il ne semble pas possible dextrapoler les rsultats obtenus sur quelques appareils dappui pot toute la gamme intermdiaire ou au-del. Dans certains cas particuliers, il faudra tre vigilant sur les valeurs des couples de rappel fournis par les fabricants. Bien que non voqu dans la norme, pour certain type de joint de piston, il parat important de garder en toute circonstance lintgralit de la surface de contact entre le coussin et le piston. En effet, une perte de contact partielle peut altrer le fonctionnement du joint de piston. Cette vrification peut tre vite dans les cas courants, quand le contact est assur des pressions moyennes suprieures ou gales 10 MPa pour les appareils dappui unidirectionnels et fixes, fortement sollicits horizontalement et environ 5 MPa pour les multidirectionnels. Il conviendra cependant dtre vigilant pour la vrification concernant les appareils dappui sur cule soumis des ractions hyperstatiques et de tenir compte de lincertitude sur la valeur du couple de rappel en rotation.

3.3.7 - Tassement(NF EN 1337-5 : Annexe B) Il est rappel que lordre de grandeur du tassement diffrentiel entre les appareils dappui pot peut dpasser 1 mm et que ceci est prendre en considration pour le calcul de la structure.

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3.4 - lment de glissement(NF EN 1337-2)

3.4.1 - Choix de la position des guidages : central ou latralIl ny a pas dlments prpondrants en faveur dune disposition par rapport une autre. A priori, il est fortement dconseill davoir les plaques horizontales de PTFE au contact de la clavette.

3.4.2 - Dimension des plaques de glissementIl ne faut pas hsiter sur-dimensionner les longueurs des plaques de glissement. Ceci permettra de tenir compte des prrglages en usine dune part, des imprcisions rsultant du calcul, de la date relle de pose et de la temprature la pose dautre part. Comme il est indiqu dans la Note dinformation technique n27 9 sur lapplication nationale de la norme NF EN 1337 publie par le Stra, le 5.4 b de la norme NF EN 1337-1 doit tre interprt comme suit : "Les dplacements doivent tre augments dans les deux directions et les deux sens de 20 mm. Par ailleurs, le dplacement minimum prendre en compte est de 50 mm dans la direction principale des dplacements rsultant de louvrage". Ces valeurs ne sont pas applicables si lappareil dappui est mcaniquement bloqu. Il est conseill, en outre, de prvoir une sur-longueur de 10 cm de part et dautre (cf. 4.5.4 du prsent guide).

3.4.3 - Coefficient de frottement(NF EN 1337-2 : 6.7 & tableau 11) Il est prcis que les valeurs donnes sont fonction de p. Pour une descente de charge donne, le coefficient de frottement est calcul partir de la contrainte lELU ; ce coefficient est recalculer lELS pour le dimensionnement des appuis. Lattention est attire sur la variation notable du coefficient de frottement en fonction de la contrainte de compression sur le PTFE pour les appareils recevant de forte amplitude de variation de charge. Ainsi, en charge minimale lELU ou lELS, le frottement risque dtre fortement major. Pour simplifier, on ne tiendra pas compte du facteur correctif de 2/3, sauf justification particulire et pour les applications dans les DOM-TOM o la temprature dappui effective ne descend pas en dessous de -5C (cf. note dinformation technique srie ouvrages d'art n 27 publie par le Stra). Pour les guides, le coefficient de frottement est indpendant de la pression de contact et lattention est attire sur lexistence de valeurs trs diffrentes selon les matriaux employs.

3.4.4 - Vrification de la dformation des plaques de glissement et du piston(NF EN 1337-2 : 6.9.2) La vrification est faire systmatiquement. Nota : lincidence de ce calcul est particulirement importante par exemple dans le cas o le diamtre du PTFE est infrieur celui du coussin (L < D).

3.4.5 - Installation(NF EN 1337-2 : 9 et NF EN 1337-11) Pour la pose des appareils dappui pot, il est conseill de se rfrer la norme T 47.816-3. Cependant, pour les appareils dappui pot avec guidage, on doit prendre en considration les tolrances sur lhorizontalit de la plaque et sur lalignement du systme de guidage. La tolrance de guidage dfinie au 9 de la norme NF EN 1337-2 est de 0,3 % (cf. note dinformation technique n 27).

9



NT

3.5 - Scurit au glissement linterface appareil dappui/structureLa norme NF EN 1337-1 ( 5.2) prcise les valeurs de coefficient de frottement retenir dans les cas courants. Ces valeurs sont modifies conformment la note dinformation technique n 27 (et dans les conditions indiques dans le nota) comme suit : k/ = 0,6/1,8 = 0,33 pour un interface acier-bton, k/ = 0,4/3 = 0,13 pour un interface acier-acier (surfaces prpares). Ces valeurs ne sappliquent pas aux ouvrages ferroviaires et aux ouvrages situs en zone sismique pour lesquels il existe des recommandations spcifiques.

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Principes de calcul dun ouvrage comportant des appareils dappui pot4.1 - Contexte rglementaire4.1.1 - GnralitsCe chapitre traite des calculs relatifs aux appareils dappui pot dlastomre, que ce soit vis--vis de la justification de lappareil dappui pot ou vis--vis de la prise en compte de lappareil dappui pot dans son environnement (influence des appareils dappui pot sur les calculs des appuis, etc.). Les principales nouveauts apportes par la norme NF EN 1337-5 sont les suivantes : les efforts appliqus aux appareils dappui sont calculs lELU ; les diffrences de prise en compte des appuis souples et des appuis rigides sont plus marques ; les coefficients de frottement pour les appareils sont dduits de sollicitations ELU ; pour la rpartition des efforts horizontaux avec des forces favorables et dfavorables, la prcision dhorizontalit est nglige dans le calcul des coefficients de frottement ; la rgle de rsistance un effort horizontal de 5 % de leffort vertical maximum est supprime ; les efforts de frottement sur les dispositifs de guidage doivent tre pris en compte dans les calculs. Au-del des interrogations sur les valeurs numriques retenir (contraintes limites, rotations limites, coefficients de frottement, ...), il semble que deux points importants paraissent poser tout particulirement des problmes aux projeteurs : quelles sont les charges verticales retenir pour le calcul de leffort horizontal maximal dun appareil dappui pot glissant ? comment calculer les efforts horizontaux pour les appareils pot des appuis fixes ? Dans les normes NF EN 1337-2 et 1337-5, le calcul des appareils dappui se fait uniquement ltat Limite Ultime. Les combinaisons utiliser sont donc des combinaisons fondamentales dans lesquelles interviennent, outre les actions permanentes, les actions dues aux charges routires, aux effets de la temprature (uniforme et gradient thermique) ainsi quau vent. Ces vrifications doivent tre compltes : par des combinaisons accidentelles si les piles de louvrage sont susceptibles de recevoir des chocs de bateaux ou de poids lourds et des combinaisons sous actions sismiques si louvrage y est soumis ; dans quelques cas particuliers, par exemple pour un flau reposant en construction sur ses appareils dappui dfinitifs. Pour les calculs qui vont suivre, les combinaisons fournies par les textes suivants ont t utilises : Annexe A de la norme NF EN 1993-2 : cette annexe fournit les rgles de calcul pour les appareils dappui des ouvrages mtalliques. Elle peut toutefois tre applique tous les types de ponts, car elle doit tre transfre dans la norme NF EN 1990. Cette annexe indique, notamment, comment prendre en compte les incertitudes sur la temprature de pose des appareils dappui et comment les intgrer dans la variation de temprature de calcul Td : NF EN 1991-1-5 et son annexe nationale : cette norme prcise les valeurs utiliser pour les actions de temprature uniforme TN et de gradient thermique TM. Elle prcise galement la faon de combiner ces deux actions pour tenir compte de leur simultanit et obtenir leffet global caractristique Tk ; Annexe A2 de la norme NF EN 1990 : cette annexe dfinit les combinaisons utiliser en particulier pour le calcul des appuis et des appareils dappui.


NV

En premire approche, on peut retenir les combinaisons fondamentales donnes dans le tableau 4.1 :N + 1,35 {UDLk +TSk + q fk,comb} + 1,5 min{FW* ; 0,6 FWk} + 1,35 {UDLk + TSk + q fk,comb } + 1,5 {0, 6 Tk} + 1,35 gr1b + 1,35 gr2 1,35 Gk,sup + Gk,inf + P + S + C + 1,35 {gr3 ou gr4} + 1,5 {0,6 Tk} + 1,35 gr5 + 1,5 FWk + 1,5 Tk + 1,35 { 0,4 UDLk + 0,75 TSk + 0,4 q fk,comb} (1) Incluant le freinage 1 2 3 4(1)

5 6 7 8

Tableau 4.1 : liste des principales combinaisons fondamentales Les efforts horizontaux qui interviennent dans les combinaisons prcedentes sont calculer selon les modalits suivantes : - pour le freinage : La norme NF EN 1991-2 dfinit leffort de freinage appliquer au tablier comme une fraction de la charge maximum que lon peut disposer sur la voie la plus charge dans le modle de charge 1 (NF EN 1991-2 4.4.1). Ces fractions sont respectivement de 10 % pour la charge rpartie UDL et de 60 % pour les charges concentres TS. Si on considre un ouvrage de classe 2 dont la voie principale mesure 3 mtres de largeur, leffort total de freinage, en valeur caractristique, pour un tablier de longueur L est donn par : HK = 324 + 1,89 x L avec L en mtres et HK en kN

Leffort de freinage varie de 340 400 kN environ pour des ouvrages modestes de 10 50 m de longueur et atteint la valeur maximum de 900 kN pour un ouvrage de 305 m de longueur entre joints de chausse. Cette valeur est nettement suprieure celle habituellement utilise dans les anciens rglements (300 kN pour le freinage du camion Bc par exemple). Pour les ouvrages sur appareils dappui en lastomre frett, les efforts de freinage se rpartissent sur lensemble des appareils dappui du tablier, ce qui ne devrait pas poser de problme pour le ferraillage des piles. Par contre, pour les grands ouvrages comportant des appuis fixes reprenant la quasi totalit des efforts horizontaux, le dimensionnement des piles peut tre dlicat avec des valeurs aussi leves du freinage. Si louvrage comporte des piles hautes et souples, il est conseill de disposer plusieurs appuis fixes. Dans le cas contraire, lappui fixe devrait tre dispos sur une pile courte, voire sur cule, ce qui peut conduire des difficults pour le dimensionnement du joint de chausse (et des plaques de glissement) sur la cule situe lautre extrmit de louvrage. Cet effort maximum de freinage sera certainement diminu dans lannexe nationale puisque la norme NF EN 1991-2 le permet. Leffort de freinage maximum pourrait alors tre ramen 500 kN, sauf si louvrage porte des charges militaires conformes aux accords de normalisation STANAG (Char Mc 120). - pour les effets thermiques : Te, min Matriau du tablier Bretagne Provence Cte dAzur Centre Nord Sud-ouest Est - Alpes Bton -10 C -15 C -20 C Mixte -10 C -15 C -20 C Tableau 4.2 Les effets de la temprature sont dfinis dans la section 4 de lEN 1991-1-5. Les carts de temprature Te, max et Te, min en valeurs caractristiques sont calculer en fonction du matriau qui constitue le tablier et de la rgion o est construit louvrage. Ces tempratures doivent tre dtermines partir de cartes qui seront fournies dans lannexe nationale de NF EN 1991-1-5. Dans lattente, on pourra utiliser les valeurs donnes dans le tableau 4.2. Acier -20 C -25 C -30 C 40 C 45 C 55 C Bton Te, max Mixte Acier

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Les variations de tempratures issues de ces tempratures maximales et minimales sont calculer en fonction dune temprature T0 qui est prise gale 10C en labsence de spcification du projet particulier. Pour le calcul du calage des appareils dappui la pose, ou de ses plaques de glissement, la norme NF EN 1991-1-5 prescrit un supplment ajouter ltendue de ces variations de temprature. Ce supplment est de 20C, ou de 10C si la temprature de pose est spcifie. Lannexe nationale pourra moduler ces valeurs. Les coefficients de dilatation prvus dans lEurocode sont de 1 x 10-5/C pour les tabliers en bton et 1,2 x 10-5/C pour les ponts mtalliques (NF EN 1991-1-5 Annexe C). Pour les tabliers des ouvrages mixtes, la norme NF EN 1994-2 prcise au paragraphe 5.4.2.5 (3) que ce coefficient doit tre pris gal 1,2 x 10-5/C pour le calcul de la dilatation et 1 x 10-5/C pour le calcul des gradients thermiques. Prcisons galement que, mme si les Eurocodes ne lindiquent pas explicitement, le calcul de rpartition des efforts dans les diffrents appuis, et donc des efforts dans les piles, doit tre fait en utilisant le module instantan du bton.

4.1.2 Aspects rglementaires et clauses de CCTPLa norme NF EN 1337-1 impose lentrepreneur de fournir un bordereau de donnes des efforts appliqus aux appareils dappui (Tableau B1 ou B2) en plus de la note de calcul de ces appareils. La note de calculs de lentreprise doit comprendre les vrifications exiges dans les articles 6 des normes NF EN 1337-5 et 1337-2, y compris la vrification du paragraphe 6.9.2 qui est souvent oublie. Il est conseill dintgrer le texte suivant dans le paragraphe "justification des appareils dappui" du chapitre II "Prparation, Organisation du chantier" du CCTP. Les justifications des appareils dappui pot dlastomre, des appuis et des fondations seront menes selon les rgles du chapitre IV "Principes de calcul dun ouvrage comportant des appareils dappui pot dlastomre" du document "Les appareils dappui pot dlastomre - Guide pour lutilisation sur les ponts, viaducs et structures similaires" du Stra (cf. bibliographie). De plus, pour faciliter les contrles de la note de calculs de lentreprise, il fortement conseill dexiger dans le CCTP la fourniture des fiches rcapitulatives des caractristiques des appareils dappui (cf. annexe 2 du prsent guide).

4.2 - Efforts verticaux extrmes4.2.1 - GnralitsLattention des projeteurs est attire sur le fait quil ne suffit gnralement pas, pour obtenir la raction maximale dans un appareil dappui, de diviser la raction maximale totale pour la pile ou la cule considre par le nombre dappareils dappui. Il y a lieu de tenir compte de la rigidit transversale de la structure et de lexcentricit des charges par rapport aux appareils dappui. Les justifications de llastomre des appareils dappui pot et des dispositifs de glissement sont mener ltat Limite Ultime (cf. NF EN 1337-5, 6.1 sauf la vrification selon le 6.1.2.3). Les justifications de la pile (ou de la cule) et des fondations situes sous lappareil dappui pot sont mener ltat Limite de Service et ltat Limite Ultime. Les conditions ci-dessous, relatives llastomre de tous les appareils dappui pot et au PTFE des appareils dappui pot glissants, sont complter par les vrifications relatives au non-soulvement de la plaque de glissement dun appareil dappui pot mono ou multi-directionnel.

4.2.2 - Pression dans le PTFE(pour les appareils dappui pot glissants uniquement).


ON

4.2.2.1 - Pression maximale dans le PTFELa norme NF EN 1337-2 ( 6.6 et 6.8.3) limite la pression sur le PTFE 90 = 64,3 MPa lELU. La contrainte m 1,40 sur le PTFE est calculer sur une surface rduite Ar pour tenir compte de lexcentrement de la charge. On se reportera lannexe A de la norme NF EN 1337-2 pour le calcul de Ar. = fk

Dautre part, la valeur de la pression limite doit tre minore de 2 % par degr au-dessus de 30 C, dans le cas o cette temprature serait dpasse proximit de lappareil dappui. Par simplification en France mtropolitaine, pour une altitude infrieure 1000 m, la pression f PTFE sera limite f 90 90 55 MPa pour les ouvrages en bton ou mixte et 0,80 k = 0,80 51 MPa pour les 1,40 1,40 m ouvrages mtalliques (cette distinction entre types douvrages provient dun sensibilit diffrente leffet de la temprature). 0,85 fk

m

= 0,85

4.2.2.2 - Pression moyenne dans le PTFESi les amplitudes de descente de charge le permettent, il est souhaitable que la pression moyenne lELU soit de lordre de 41 - 42 MPa sous laction de la combinaison de charges permanentes maximales pour minimiser les effets des frottements (cf. 4.3.2 ci-aprs). Cette valeur pourra servir de repre au stade du pr-dimensionnement.

4.2.3 - Pression moyenne dans llastomreLa norme NF EN 1337-5, 6.2.2.1, limite la pression moyenne sur llastomre f e,d

M

fu

=

60 46 MPa lELU. 1,30

f e ,d

fu

M

lELU

4.2.4 - Incidence sur la structureLes contraintes sous les appareils dappui pot sont gnralement leves. Le 3.3.5 du prsent guide traite de la justification du bton sous lappareil dappui pot.

4.3 - Efforts horizontaux longitudinaux pour les appareils dappui pot glissants4.3.1 - GnralitsPlusieurs types de fonctionnement des appareils dappui pot glissants sont envisageables : pour un appui souple, lorsque le tablier se dplace sous leffet dune variation de sa longueur, un effort horizontal se mobilise progressivement dans lappareil dappui pot jusqu une certaine valeur H appele seuil de glissement. Lorsque cette valeur est atteinte, un glissement se produit librant une partie de leffort H. Un nouvel tat dquilibre est atteint correspondant une nouvelle valeur de leffort horizontal H infrieure H ; pour un appui "infiniment rigide" (cule par exemple), tout dplacement du tablier d une variation de sa longueur, provoque une mobilisation instantane de leffort horizontal H (seuil de glissement) dans lappareil dappui pot ; pour un appui trs souple (pile de grande hauteur par exemple, cf. 4.6.2), le seuil de glissement peut ne jamais tre atteint. Leffort horizontal maximal mobilisable H1 est alors infrieur H (seuil de glissement).

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Leffort horizontal H mobilisable par un appareil dappui pot glissant, juste avant de glisser, est obtenu partir de leffort vertical V concomitant par la relation : H = (max + PP + PL) x V o : max est le coefficient de frottement maximum de lappareil dappui pot pour la charge verticale V (le paragraphe 4.3.3 dfinit la charge verticale V retenir pour obtenir H maximal) ; PP est la prcision de pose normalise de lappareil dappui pot qui correspond un ventuel dfaut dhorizontalit de 0,003 rd (PP positif dans la formule ci-dessus) ; PL comprend la pente ventuelle donne volontairement au plan de glissement (cas par exemple dune cule en pente o la dnivellation du joint de chausse en positions extrmes est ainsi minimise) et celle rsultant du cas de charge considr (valeur en gnral ngligeable sauf structure trs souple ou dont la cinmatique de construction est complexe vis vis du transfert sur appareils dappui dfinitifs) ainsi que les dfauts de pose suprieurs 0,003 rd (structure prfabrique, erreur de calage ).

4.3.2 - Valeurs numriques de calcul4.3.2.1 - Coefficients de frottement pour un appareil dappui potLe coefficient de frottement du dispositif de glissement dun appareil dappui pot glissant dpend de plusieurs paramtres : la pression de contact (et donc leffort vertical concomitant) ; la nature des matriaux des plans de glissement ; lusure de lappareil dappui pot glissant ; la temprature ; lagressivit de lenvironnement. La norme NF EN 1337-2 ( 6.7) indique des coefficients de frottement de calcul pour des plaques de PTFE alvoles lubrifies des tempratures courantes. Ces coefficients sont des valeurs nominales de calcul utiliser pour les justifications aux tats Limites Ultimes (pour les appareils dappui, les appuis et les fondations) et aux tats Limites de Service (pour les appuis et les fondations seulement). La valeur maximum du coefficient de frottement est donne par la formule : max = avec : k = 1 pour lacier inoxydable ; k = 1,5 pour laluminium ; p : pression de contact sur le PTFE. On pourra aussi utiliser le tableau 4.3 suivant : Pression de contact p (MPa) PTFE alvol / acier austnitique ou couche de chrome dur 5 0,08 10 0,06 20 0,04 30 0,031,2 k 10 + p

Tableau 4.3 : coefficients de frottement de calcul. Conformment au paragraphe 6.7 de la norme NF EN 1337-2, dans les zones o la temprature minimale relle de lappui ne descend pas en dessous de -5 C, les coefficients de frottement ci-dessus peuvent tre multiplis par un facteur 2/3. A priori, cette clause ne concerne pas la France mtropolitaine (cf. 3.4.3). Dans le cas dun environnement agressif, en plus des prcautions physiques prendre pour protger les appareils dappui pot, il serait souhaitable de majorer les coefficients de frottement de calcul mais les valeurs de cette majoration restent dfinir.


OP

Le coefficient de frottement tant une fonction dcroissante de la pression de contact, il faut donc viter de sur dimensionner les dispositifs de glissement des appareils dappui pot glissants.

4.3.2.2 - Prcision de pose des appareils dappui potLa norme T 47-816-3 dfinit les tolrances dhorizontalit la pose qui varient de 0,2 % 0,3 % selon le type de structure et la mthode de pose. Par homognit avec la norme NF EN 1337-5, la valeur de 0,3 % est prendre en considration.

4.3.2.3 - Coefficients de frottement sur les guidesLa norme NF EN 1337-2 ( 6.7) indique les coefficients de frottement de calcul retenir pour les guides des appareils dappui pot glissants unidirectionnels : PTFE non alvol : max = 0,08 matriaux composites : max = 0,20 (Cette dernire valeur est retenir en labsence dessai complmentaire prenant en compte le vieillissement). Pour la prise en compte des efforts transversaux, cf. le 4.5.3 de ce guide.

4.3.2.4 - Coefficients simplifisDans les cas courants, au niveau du pr-dimensionnement des appareils dappui sollicit longitudinalement, notamment pour les ouvrages rectilignes de longueur infrieure 600 m, par souci de simplification, il est propos de ne retenir quune valeur unique du coefficient de frottement qui couvre les frottements sur la surface de glissement et les frottements sur les dispositifs de guidage : max = 3,5 % de la descente de charge maximale sur lappui et max = 4 % de la descente de charge permanente, cf. 4,5 % 5 % pour les tabliers lgers ayant des prises au vent importantes (prsence dcrans de protection phonique par exemple, ). Le CCTP peut proposer dautres valeurs numriques en fonction des particularits de louvrage (environnement agressif, temprature basse, etc.).

4.3.3 - Charges retenir pour le calcul des efforts horizontaux lELULes charges dexploitation verticales retenir pour calculer leffort horizontal maximal effectivement mobilisable par un appareil dappui pot glissant dpendent en toute rigueur du fonctionnement suppos de lappareil dappui pot dans son contexte (cf. 4.3.1) et donc des structures tudies. Dans les cas courants, les seuils de glissement peuvent gnralement tre atteints et les charges permanentes reprsentent une part trs importante des charges verticales. Calculer les efforts horizontaux maximaux partir des charges verticales extrmes est scuritaire, mais ne conduit en gnral qu une faible majoration des actions. Par souci de simplification, il est donc loisible et scuritaire de dterminer les efforts horizontaux extrmes partir des charges verticales maximales. En fonction des particularits des structures tudies (piles souples, etc.), le CCTP peut imposer la prise en compte dautres charges verticales pour la dtermination des efforts horizontaux maximaux.

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Commentaires : 1 - Pour un appui trs rigide (cule, pile trs rigide), o tout dplacement du tablier - d une variation de sa longueur suffit provoquer le glissement de lappareil dappui pot, la charge verticale retenir est la charge maximale. 2 - Pour un appui de rigidit intermdiaire, le glissement nest obtenu quaprs une certaine variation de longueur de tablier. Compte tenu : de la dure dobtention de la variation de temprature provoquant la variation de longueur du tablier ncessaire au glissement ; de la dure dapplication suppose trs courte des charges dexploitation avec leurs valeurs caractristiques maximales ; il apparat pnalisant de calculer les efforts horizontaux partir des charges verticales maximales. En effet, considrons un appui sur le point de glisser vide (seuil de glissement H). Si lappui est soumis de plus aux charges dexploitation avec leurs valeurs caractristiques maximales, le nouvel effort horizontal H1 mobiliser avant glissement (proportionnel la charge verticale) devient suprieur H. La dure dapplication des charges dexploitation avec leurs valeurs caractristiques est en gnral trop courte pour que la variation de temprature du tablier ncessaire pour mobiliser ce nouvel effort H1 ait le temps de se produire. Le glissement aura donc plutt lieu lorsque les charges dexploitation vont diminuer. Dautre part, ne retenir que les charges permanentes serait trop favorable. Il suffit pour sen convaincre dimaginer un ouvrage supportant un embouteillage un aprs-midi ensoleill. Dans ce cas, les charges verticales retenir sont donc intermdiaires entre les charges permanentes et maximales. Le calcul peut donc tre conduit avec la combinaison n 8 du tableau 4.1 du prsent guide. 3 - Pour un appui trs souple pour lequel le seuil de glissement ne serait jamais atteint, les efforts horizontaux maximaux thoriques ne dpendent plus uniquement des charges verticales et ils doivent tre calculs en prenant en compte les rigidits des appuis (cf. 4.6.2). Dans ce cas un appareil dappui pot fixe peut tre prvu la place de lappareil dappui pot glissant.

4.3.4 - Incidence sur la structure4.3.4.1 - tat Limite de ServiceLa justification en flexion compose des appuis (piles, cules, fondations) supportant les appareils dappui pot glissants peut tre mene partir des efforts concomitants suivants : des efforts verticaux extrmes (maximal et minimal) correspondant aux combinaisons rares de lELS pour lappareil dappui pot glissant considr ; des efforts horizontaux calculs comme indiqu prcdemment (cf. 4.3.1, 4.3.2 & 4.3.3). Ces efforts proviennent des variations de longueur du tablier, les efforts horizontaux et verticaux tant calculs pour des cas de charge concomitants. Le CCTP peut imposer la prise en compte dautres charges verticales pour la dtermination des efforts horizontaux extrmes ; des efforts induits par les frottements sur le dispositif de guidage ventuel. Une tude spatiale de louvrage est ventuellement ncessaire pour dterminer lintensit des efforts de guidage. Dans ce cas, les efforts sont calculs en alternant dun appui lautre un jeu latral de 2 mm du dispositif de guidage et en simulant un mouvement du tablier en position de tempratures extrmes en ayant au pralable impos une dviation alterne en plan de 0,003 rd sur lorientation thorique des dispositifs de guidage (leffet de ces 2 imprcisions est cumul de la manire la plus dfavorable). Nota : pour les ouvrages simples et droits, on pourra se contenter dvaluer ces efforts pour un appui la plus grande valeur suivante : 100 KN ou 1 % de la raction maximale lELU sur lensemble de lappui. Il est galement indispensable dvaluer les efforts horizontaux dus aux effets du vent. En effet, ceux-ci ne sont pas forcement dimensionnant pour lappui lui-mme, mais ils sont indispensables la vrification des guides de lappareil dappui.


OR

4.3.4.2 - tat Limite UltimeComb ina ison s fo ndam en ta les Les sollicitations de calcul considrer sont rappeles dans le tableau 4.1 du prsent guide. Il est remarquer que la combinaison 7 du tableau 4.1 (cas prpondrance de vent) peut tre dimensionnante et elle est indispensable dans ltude des dimensionnements de lpaisseur des viroles de pot et le systme de guidage des appareils dappui glissants. Les principes de calculs des efforts horizontaux aux ELU sont identiques ceux du paragraphe prcdent. Dans le cas douvrages piles hautes et lances, lattention du projeteur est attire sur le fait quun calcul au second ordre est souvent ncessaire. En effet, le dplacement de la tte de pile nest plus ngligeable, et lexcentrement de la raction verticale cre un moment de flexion additionnel dans le ft de la pile. Sur ce type de piles, les rotations induites par leurs dplacements ne sont pas toujours ngligeables, dans ce cas il y a lieu de les ajouter aux rotations du tablier. Compte tenu des considrations du commentaire du paragraphe 4.3.3, on peut considrer que le seuil de glissement correspondant aux charges quasi permanentes nest pas dpass. Les efforts retenir en tte de pile sont alors les suivants : effort horizontal : calcul en ne considrant que les charges quasi permanentes du tablier et les frottements sur les dispositifs de guidage ventuels ; effort vertical : calcul selon leffet le plus dfavorable, en prenant en compte ou non les charges dexploitation. Comb ina ison s a cc id en te lle s Les combinaisons accidentelles prendre en compte sont dfinies au paragraphe 6.4.3.3 de la norme NF EN 1990. Laction accidentelle FA considre peut tre due une augmentation sensible du coefficient de frottement (chappement de PTFE, encrassement ou peinture de la tle en acier inoxydable, etc.). Dans ce cas les valeurs numriques de coefficient de frottement dfinies au 4.3.2 sont remplacer par celle du frottement partiel mtal/mtal qui peut facilement atteindre globalement 10 % (voire mme 15 % ). Le CCTP peut proposer dautres valeurs en fonction des particularits de louvrage. Laugmentation du coefficient de frottement ne concerne quun seul appareil dappui pot la fois. Les autres actions accidentelles ne sont pas considres ici et seront dfinies dans des documents spcifiques.

4.3.4.3 - Efforts instantans et efforts diffrsRappelons que les Eurocodes prescrivent de calculer les effets de la temprature laide du module instantan du bton. Pour les appareils dappui pot les efforts horizontaux (mme ceux dus des charges permanentes) ne sont pas constants. Ils sont diminus, voire annuls, par les variations de longueur du tablier. Pour les calculs des fondations de ces piles ou cules, il est donc loisible et scuritaire de considrer la totalit des efforts horizontaux comme instantans. Dans des cas particuliers, par exemple lorsque louvrage comporte plusieurs appuis fixes, la distinction entre efforts instantans et diffrs pourra tre faite pour le calcul de ces appuis.

4.4 - Efforts horizontaux longitudinaux pour les appareils dappui pot fixesPar la suite le terme "appareil dappui pot fixe" dsignera : soit un appareil dappui pot bloqu en dplacement horizontal dans les deux directions ; soit un appareil dappui pot glissant unidirectionnel bloqu en dplacement dans la direction considre.

4.4.1 - Effort horizontal d une variation de longueur du tablier4.4.1.1 - GnralitsDans le cas dune structure supporte la fois par des appareils dappui pot fixes et par des appareils dappui pot glissants, leffort horizontal repris par les appareils dappui pot fixes est obtenu en considrant lquilibre longitudinal et transversal de la structure.

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Des coefficients de frottement distincts sont affects aux diffrents appareils dappui pot glissants selon quils interviennent de faon favorable ou dfavorable dans lquilibre gnral de la structure vis--vis de leffet tudi. Ces autres coefficients de calculs traduisent les phnomnes suivants : les coefficients de frottement des matriaux varient effectivement dun appareil dappui pot un autre ; les efforts horizontaux ne sont pas forcment totalement mobiliss pour tous les appareils dappui pot ; la prcision de pose des appareils dappui pot (dfaut dhorizontalit) qui peut jouer un rle favorable ou dfavorable. Pour un appareil dappui glissant, son fonctionnement se prsente de plusieurs manires : pour un appui trs rigide, comme une cule, un dplacement du tablier mobilise instantanment leffort horizontal sa valeur de seuil H ; pour un appui souple, sous leffet dune variation de longueur, leffort horizontal se mobilise progressivement jusquau seuil de glissement. Une fois cette valeur H atteinte, un glissement se produit. Un nouvel tat dquilibre stablit, ramenant leffort horizontal une valeur infrieure H ; enfin, pour un appui trs souple, le seuil de glissement peut ne pas tre atteint et lappareil dappui fonctionne comme un appareil dappui fixe.

4.4.1.2 - Coefficients de frottement pour un appareil dappui glissant isolRappelons que, pour la vrification dun appareil dappui isol, la relation entre leffort H mobilisable et leffort vertical concomitant scrit : H = (max + PP + PL) V o :

V est la charge verticale applique lappareil dappui ; max est le coefficient de frottement maximal de lappareil dappui (qui dpend de la charge verticale V : cf. le paragraphe 4.3.2.1) ; PP est la prcision de pose de lappareil dappui correspondant un ventuel dfaut dhorizontalit (PP est positif dans la formule ci-dessus) ; PL pente ventuelle donne volontairement au plan de glissement. La prcision de pose de lappareil dappui est de 0,3 % pour les tabliers en bton couls en place et, pour les tabliers en bton prfabriqu, par drogation larticle 9 de la norme NF EN 1337-5, elle est de 1,0 % , valeur plus raliste.

4.4.1.3 - Coefficients de frottement pour un ensemble dappareils dappui pot glissantsPour un calcul de rpartition des efforts horizontaux, les coefficients de frottement retenir pour les appareils glissants sont les suivants (NF EN 1337-1, 6.2) : a = 0,5 max (1 + ) avec : r = 0,5 max (1 - ) max coefficient de frottement maximal pour un appareil dappui glissant considr individuellement (cf. paragraphe prcdent) ; coefficient de frottement retenir si le frottement est dfavorable vis--vis de leffet tudi ; a r coefficient de frottement retenir si le frottement est favorable vis--vis de leffet tudi ; coefficient de dgressivit dpendant de "n", nombre dappareils dappui glissants intervenant dans lquilibre longitudinal de la structure selon le tableau ci-aprs : n 4 4 < n < 10 10 Tableau 4.4 1 (16-n)/12 0,5


OT

Ici, la prcision de pose PP est nglige, car elle est dj prise en compte par la pondration des coefficients de frottement a et r . On a donc, avec les notations du paragraphe prcdent : H = ( + PL) V avec = a ou r Exemple : pont 4 traves avec deux appareils dappui fixes sur la pile centrale et des appareils dappui glissants sur les autres appuis : n=8 do = 2/3 a = 0,5 max 5/3 = 5/6 max r = 0,5 max 1/3 = 1/6 max

4.4.2 - Effort horizontal d au freinageSelon le paragraphe 6.7 de la norme NF EN 1337-2, les appareils dappui glissants ne doivent pas participer la reprise des efforts horizontaux de freinage. Ces efforts sont donc thoriquement repris intgralement par les appareils dappui pot fixes. Cette hypothse est pessimiste car les appareils dappui glissants participent effectivement la reprise de ces efforts, mais dans une proportion non quantifiable.

4.4.3 - Effort horizontal de calcul maximal4.4.3.1 - Charges retenir pour le calcul des efforts horizontaux dus une variation de longueur du tablierLes efforts appliqus aux appuis fixes dpendent des efforts repris par les autres appareils dappui du tablier qui sont glissants pour la plupart dentre eux. Il faut donc valuer les efforts sur lensemble des appuis pour connatre leffort appliqu lappui fixe. Pour les appareils dappui glissants, les efforts horizontaux proviennent du frottement sur le plan de glissement qui dpend de la raction verticale. Par souci de simplification, on pourra retenir les charges verticales permanentes maximum (1,35 Gmax) sur lensemble des appareils dappui glissants pour calculer leffort appliqu lappui fixe. Pour les appareils dappui glissants mono directionnels, les frottements sur les guides seront valus comme indiqu au 4.3.4.1. Les coefficients de frottement max de ces guides seront pondrs comme les coefficients de frottement pour les charges verticales (cf. 4.4.1.3), n reprsentant le nombre dappareils dappui glissants mono-directionnels.

4.4.3.2 - Cumul des efforts horizontauxBien quils ne correspondent pas toujours des cas de charge concomitants, il est loisible de cumuler les efforts rsultants des actions suivantes : variation de longueur de tablier (y compris efforts de frottements sur les guides) ; efforts dus au freinage ou efforts dus au vent. Les combinaisons principales former sont les combinaisons 4, 5 et 7 du tableau 4.1. Pour les ponts courbes, il faudra aussi prendre en compte la force centrifuge dans les combinaisons.

4.4.4 - Incidence sur la structureContrairement aux justifications des appareils dappui eux-mmes, deux calculs sont ncessaires pour les piles et cules : un calcul aux ELS et un calcul aux ELU. Il est donc indispensable de dterminer les efforts horizontaux sous ces deux tats limites avec des coefficients de frottements qui peuvent tre diffrents.

4.4.4.1 - tat Limite de ServiceLa justification en flexion compose des appuis (piles, cules, fondations) supportant les appareils dappui pot fixes peut tre mene de faon simplifie partir defforts non concomitants : efforts verticaux extrmes (maximal et minimal) correspondant aux combinaisons rares de lELS pour lappareil dappui pot fixe considr ; efforts horizontaux calculs comme indiqu prcdemment (cf. 4.4.3.2 mais lELS donc sans pondration par 1,35).

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4.4.4.2 - tat Limite UltimeComb ina ison s fo ndam en ta les Les sollicitations de calcul considrer sont rappeles dans le tableau 4.1 du prsent guide. Les valeurs numriques des coefficients de frottement prendre en compte sont dfinies aux paragraphes 4.4.1.2 et 4.4.1.3. Comme pour les calculs lELS, la justification en flexion compose des appuis (piles, cules, fondations) supportant les appareils dappui pot fixes peut tre mene de faon simplifie partir defforts non concomitants : efforts verticaux extrmes (maximal et minimal) correspondant aux combinaisons fondamentales de lELU pour lappareil dappui pot fixe considr ; efforts horizontaux calculs comme indiqu prcdemment. L encore, ces efforts proviennent : des variations de longueur du tablier (cf. 4.4.1) en considrant les charges verticales permanentes maximales (1,35 Gmax) sur les appareils dappui pot glissants ; du freinage (cf. 4.4.2) ou du vent. Le CCTP peut imposer un calcul non simplifi, les efforts horizontaux tant calculs pour dautres cas de charges, concomitants ou non. Comb ina ison s a cc id en te lle s Les sollicitations de calcul sont donnes larticle 6.4.3.3 de la norme NF EN 1990. En gnral, les dispositifs de guidage et de fixation de lappareil dappui pot ne sont pas dimensionns pour rsister aux actions accidentelles. Par contre les appuis doivent tre munis de butes indpendantes empchant de trop grands mouvements relatifs du tablier par rapport la pile ou la cule. Ces butes sont obligatoires en zones sismiques et fortement conseilles pour les chocs de bateaux importants. Pour les chocs de vhicules, il est souvent possible de vrifier que lappareil dappui rsiste, ou que la stabilit du tablier est assure en cas de destruction dune partie de lappui. En sus des ventuelles combinaisons accidentelles du projet, il pourra tre propos (cas des appuis sensibles leffet des efforts horizontaux) une vrification en combinaison accidentelle simulant une dfaillance dun appareil dappui en considrant une anomalie sur la valeur du coefficient de frottement : par exemple, max = 10 % ou 15 % pour lun des appareils (et un seul). Cette dfaillance peut, par exemple, survenir en cas dusure prmature du PTFE, dencrassement ou de mise en peinture malencontreuse des organes de glissement.

4.4.5 - Vrification de leffort horizontal maximal repris par un appareil dappui pot fixePour les appareils dappui pot fixes (ou unidirectionnels bloqus dans la direction du dplacement), leffort horizontal admissible garanti par le fournisseur doit tre au moins gal aux sollicitations horizontales de calcul. Dans ce calcul, leffort horizontal pour lappareil dappui sera major pour tenir compte de la rpartition non uniforme entre appuis dune mme ligne. Comme indiqu au paragraphe 4.4.3.1 du guide, dans les cas complexes, un calcul spatial prenant en compte les jeux et diffrentes rigidits, doit tre fait pour valuer les efforts sur chaque appareil dappui bloqu dans une certaine direction. Pour lappareil dappui fixe, outre les efforts horizontaux numrs ci avant, il y a lieu dajouter les efforts transversaux amens par leffet de la temprature sur les autres appareils dappui de lappui fixe. Note importante Sur une pile remplissant la fonction dappui fixe, si lon dispose un appareil dappui fixe et un ou plusieurs appareils dappui mono directionnel bloquant les mouvements longitudinaux, leffort horizontal longitudinal provenant du tablier va se rpartir presque intgralement sur lun de ces appareils dappui. En effet, le jeu (pot/piston et/ou entre les lments de glissement) des tolrances de fabrication ne permet pas la concomitance des contacts sur tous les appareils dappui de la ligne dappui concerne. Dans lidal, un seul appareil dappui fixe est donc ncessaire, cependant, dans certains cas (par exemple pile souple en torsion) et pour assurer une meilleure distribution des efforts horizontaux sur lappui fixe, on disposera au maximum deux appareils dappui fixes.


OV

En outre, avec deux appareils dappui fixes sur une mme pile, il faut considrer que la rpartition des efforts entre les deux appareils dappui est ingale, mme si la pile est trs souple.

4.5 - Autres recommandations4.5.1 - Justification des lments mtalliques de lappareil dappui potLa justification des lments mtalliques des appareils dappui pot doit tre conduite selon les prescriptions des normes NF EN 1337-2 et 1337-5. En labsence de spcifications sur certains points, on appliquera les parties concernes de lEurocode 3 (NF EN 1993).

4.5.2 - RotationsLa norme NF EN 1337-5 limite les rotations 0,03 rd ltat limite ultime. Rappelons quune paisseur de coussin dlastomre classique gale 1/15me du diamtre du pot permet dabsorber des rotations maxima de 0,02 rd, ce qui correspond aux valeurs atteintes pour les ponts courants. Au-del de 0,02 rd, il convient daugmenter lpaisseur du coussin selon les prescriptions de larticle 6.2.1.2 de la norme NF EN 1337-5.

4.5.3 - Efforts horizontaux transversauxDes efforts se produisent sur les guides longitudinaux : sous leffet defforts transversaux (vent principalement) ; pour des ouvrages courbes (cf. 4.5.6) ; par les jeux et tolrances dorientation du dispositif de guidage ; ou la suite dune erreur dans lorientation de laxe de glissement la pose (cf. NF EN 1337-2, 9). Du fait des frottements, ces efforts transversaux engendrent des efforts longitudinaux qui se cumulent ceux dtermins aux paragraphes 4.3 et 4.4. Les valeurs du coefficient de frottement prendre en compte pour les guides sont donnes dans ces paragraphes. Il est envisageable de pondrer les coefficients de frottement selon la mthode expose au paragraphe 4.4.1.3.

4.5.4 - Dimensions des plaques de glissementLes longueurs des plaques de glissement sont calcules en prenant en compte : la temprature ; le retrait (ouvrages en bton ou ouvrages mixtes acier/bton) ; le fluage (ouvrages en bton prcontraint). Laction de la temprature est dfinie dans la section 4 de la norme NF EN 1991-1-5 et dans son annexe nationale. Un calcul en fourchette sur les coefficients doit tre men pour la dtermination du point fixe (cf. la dmarche de calcul dveloppe dans lexemple du 4.6.2 ci-aprs). Il faut ajouter des sur-longueurs aux valeurs calcules (cf. ce sujet le paragraphe 3.4.2 du prsent guide).

4.5.5 - Ouvrages particuliersLes prsentes recommandations doivent tre adaptes dans le cas des ouvrages particuliers : ouvrages trs larges, biais, courbes, ...

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4.5.6 - Dtermination des axes de glissement dans le cas des ouvrages courbes4.5.6.1 Vis--vis des dformations du tablierRappel : formules gnrales de dformation de Navier-Bresse r r Connaissant le dplacement (rotation 0 et translation 0 ) de la section 0 dabscisse curviligne S0 et de centre de gravit G0 , le dplacement (rotation 1 et translation G1 , est donn par les relations :

r

1 ) de la section 1 dabscisse curviligne S1 et de centre de gravitr

r

1 = 0 -

r

S1

S0

d

v

avec

r r r r S1 r 1 = 0 - 0 G 0 G 1 + + G 1 d + (G 0 G 1 ) S0 r r r ( i , j , k ) vecteurs unitaires des axes xyz lis une section dabscisse curviligne

dilatation uniforme due par exemple leffet de la temprature ou du retrait r Ty r r N r C r My r Mz r i j = k et = i j GK EI y EI z ES GS1y

Tz r k GS1zr r r

Soit un ouvrage courbe situ dans le plan de normale k . Considrons qu la section 0 dabscisse curviligne S0 se trouve un appui "infiniment" rigide, fixe en translation ( 0 = 0 ) et en rotation autour de laxe vertical dirig par k ( 0 k = 0 ). Calculons les dplacements au droit dun appui situ la section 1 dabscisse curviligne S1. Effet de la temprature et du retrait : La translation de la section 1 vaut La rotation autour dun axe vertical de la section vaut Effet de la prcontrainte (dformations instantane et de fluage) : Translation Le point 1 est un appui, le dplacement vertical y est donc bloqu. On ne sintressera ci-aprs quaux composantes du dplacement de 1 dans le plan de normale k (plan de louvrage). Les termes en k , en i G1 et en j G1 ne seront donc pas considrs ; De plus lappui en 0 est bloqu la rotation autour de k . Donc r - 0 G 0 G1 = 0 Ty r T r j z k = 0 Les dformations deffort tranchant sont ngliges, do GS1z GS1y

r

r

r

r 1 = G 0 G 1 r

1k = 0

r

r

r

r

r

La translation de la section 1 vaut alors Rotation daxe vertical La rotation de la section 1 vaut

1 =

r

N r Mz r k G1 d i + S0 EI z ES S1

1 =

r

C r M y r M z r S0 GK i EI y j EI z k d S1

On ne sintressera ici qu la rotation daxe vertical k , do

r

1k =

r

S1

S0

Mz r k d EI z


PN

Hypothses simplificatrices Nous faisons de plus les hypothses simplificatrices suivantes :

M z = 0 (prcontrainte centre) r r S1 r La translation en 1 devient alors 1 = . i . d cest--dire 1 = (G 0G1 ) S0 r 1k = 0 La rotation daxe vertical en 1 devient alorsN/ES = constante = et Conclusion Moyennant la validit des hypothses simplificatrices retenues (appui fixe "infiniment" rigide, prcontrainte centre, contrainte due la prcontrainte constante le long de la fibre moyenne, faible courbure), il ressort de ce qui prcde que les axes de glissement des appareils dappui pot monodirectionnels glissants doivent plutt tre orients en ventail par rapport lappui fixe, vis-vis des dformations du tablier.Point fixe P1 P2

C0

P3

VUE EN PLAN

C4

Figure 4.1

4.5.6.2 Vis--vis des quipementsVis--vis des quipements (joints de chausse, garde-corps, crans acoustiques, etc.) il est prfrable dorienter les appareils dappui selon laxe de louvrage au niveau des cules, ce qui est souvent en contradiction avec la disposition voque ci-dessus. Figures 4.2 : orientations optimales des axes de glissement des appareils dappui pot monodirectionnels des cules : a) vis--vis des dformations du tablier b) vis--vis des quipements

4.5.6.3 - RecommandationsPlusieurs paramtres doivent donc tre pris en compte pour dterminer lorientation des axes de glissement. Vis--vis des dformations du tablier, il est prfrable dorienter les axes de glissement par rapport au point fixe. A dfaut, la dilatation de louvrage est gne et des efforts transversaux importants peuvent apparatre dans les dispositifs de guidage si les appuis sont rigides. Ces frottements supplmentaires doivent tre pris en compte pour la dtermination des efforts horizontaux longitudinaux. Au contraire, vis--vis des dispositifs de dilatation des quipements, il est trs souhaitable dorienter les axes de glissement des appareils dappui pot des cules selon laxe de louvrage. Enfin dautres paramtres peuvent galement intervenir dans le choix de lorientation des axes de glissement (gradient thermique transversal dpendant de lorientation de louvrage, fluage diffrentiel entre deux caissons relis par le hourdis, etc.) 10 .

10

Pour les ponts rails, bien videmment, les axes de glissement sont obligatoirement orients selon l'axe des rails au niveau des cules.

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Il nest pas possible de donner des recommandations gnrales sappliquant tous les ouvrages courbes. Chaque ouvrage doit faire lobjet dune rflexion particulire prenant en compte les diffrents aspects voqus ci-dessus et base sur un calcul de structure intgrant les rigidits des appuis et les axes de glissement des appareils dappui pot. Finalement, le choix de lorientation est un compromis entre ces diffrents aspects souvent antagonistes. Il importe donc ds le calcul gnral de structure de ne pas oublier ou sous-estimer les consquences sur les quipements des orientations choisies pour les axes de glissement au niveau des cules. Quelques principes gnraux retenir avec prcaution : assurer un guidage selon laxe de louvrage au niveau des cules ; afin de ne pas avoir des points durs, viter de disposer des appareils dappui pot glissants mono-directionnels et des appareil dappui pot fixes sur les piles trs rigides (prfrer si possible des appareils dappui pot glissants multidirectionnels ou des appareils dappui en lastomre frett).

4.5.7 - Appareil dappui pot et appareils dappui en lastomre frettLorsque les dimensions des ttes de pile et des chevtres de cules le permettent, il peut tre intressant de combiner des appareils dappui pot et des appareils dappui en lastomre frett sur des lignes dappui diffrentes. Dans ce cas, les appareils dappui en lastomre frett sont placs vers le milieu de louvrage sur tous les appuis o ils peuvent encaisser en se dformant les dplacements du tablier. Ils assurent donc deux fonctions : la reprise des efforts horizontaux ; leur rpartition entre tous les appuis quips dappareils dappui en lastomre frett. Des appareils dappui pot glissants peuvent tre placs sur les autres appuis. En effet, du fait des faibles pressions de contact, lutilisation dappareils dappui en lastomre frett glissants conduit des coefficients de frottement plus levs (cf. 4.3.2). Le calcul des efforts horizontaux que doivent reprendre les appareils dappui en lastomre frett est men selon les recommandations du guide Stra "Appareils dappui en lastomre frett"11, en prenant en compte les rigidits des fondations et des appuis.

C0

P1

P2

P3

P4

P5

C6

Appui multidirectionnel

Appui mono directionnel libre dans le sens de la flche

Appui en lastomre frett

Figure 4.3 : disposition type de rpartition des appareils dappui

La figure 4.3 montre une disposition classique pour un ouvrage six traves. Dans le cas o les efforts sur les guides des appareils unidirectionnels des cules seraient trop importants, il conviendrait de les remplacer par des appareils multidirectionnels et dassurer le guidage par un systme extrieur.

11



PP

4.6 - Exemples de calcul4.6.1 - Application numrique dans un cas simple 124.6.1.1 - Caractristiques de louvrageLouvrage est un pont construit par encorbellement successif ; sa longueur totale est de 260 mtres. Il mesure 10,80 mtres de largeur et porte deux voies de circulation et deux trottoirs. Dans ce qui suit, nous proposons une application qui nest quun exemple (qui nest pas un cas rel et na pour seul but que dillustrer la dmarche).

lvation

Coupe transversale

C0

P1

P2

P3

C4

multi

multi

mono

multi

multi

Vue de dessus, conditions dappui

mono

mono

fixe

mono

mono

Figure 4.4 : caractristiques principales de louvrage utilis dans lapplication numrique du 4.6.1

12

Dans l'exemple, nous avons pris l'option de noter par H et V les forces horizontales et verticales comme il est d'usage courant en France alors que la norme (partie 3 car cela n'est pas homogne dans toutes les parties) utilise l'abrviation F et N respectivement.

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Tableau 4.5 a) Descentes de charges du tablier pour une paire dappareils dappui pot Descentes des charges en MN (pour une paire dappareils dappui pot) ELU combinaison permanente minimum ELU combinaison permanente maximum ELU combinaison accidentelle (ractions minimales) ELU combinaison accidentelle (ractions maximales) ELU combinaison fondamentale (ractions minimales) ELU combinaison fondamentale (ractions maximales) C0 2,87 3,87 2,30 3,76 2,33 6,11 P1 14,79 19,96 16,90 19,75 14,24 28,84 P2 15,17 20,48 17,36 20,27 14,75 29,62 P3 14,79 19,96 16,90 19,75 14,24 28,84 C4 2,87 3,87 2,30 3,76 2,33 6,11

b) Descentes de charges du tablier pour un appareil dappui pot Descentes des charges en MN (pour un appareil dappui pot) ELU combinaison permanente minimum ELU combinaison permanente maximum ELU combinaison fondamentale (ractions minimales) ELU combinaison fondamentale (ractions maximales) c) Rotations Rotations en rd ELU combinaison fondamentale C0 0,0009 P1 0,0010 P2 0,0011 P3 0,0010 C4 0,0009 C0 1,45 1,96 1,12 3,13 P1 7,50 10,12 7,03 17,78 P2 7,74 10,45 7,11 15,29 P3 7,50 10,12 7,03 17,78 C4 1,45 1,96 1,12 3,13

Les coefficients de majoration et de pondration des charges dexploitation et des charges climatiques sont ceux dfinis au paragraphe 4.1.1 du prsent guide. Lattention des projeteurs est attire sur le fait quil ne suffit gnralement pas pour obtenir la raction maximale dans un appareil dappui de diviser par le nombre dappareils dappui la raction maximale totale pour la pile ou la cule considre. Il y a lieu de tenir compte de lexcentricit des charges par rapport aux appareils dappui et de la rigidit transversale de la structure. Par exemple, pour le chargement UDL, cest la position de la voie la plus charge (voie 1) qui dtermine les ractions maximale et minimale sur un appareil dappui considr. Compte tenu des tableaux prcdents, louvrage tant symtrique, on peut valuer les efforts verticaux prendre en compte lELU pour un appareil dappui : Effort en MN 1,35 G max Effort maximum Fond Effort minimum Fond C0 et C4 1,96 3,13 1,1 Tableau 4.6 Les combinaisons accidentelles ne sont pas prpondrantes ici (sinon, pour celles ci, on aurait : M Acc = 1,00). On va effectuer les vrifications ou dimensionnements suivants selon les paragraphes 4.2 4.5 du prsent guide. P1 et P3 10,12 17,78 8,36 P2 10,43 15,29 8,52


PR

4.6.1.2 - Efforts verticaux pour les appareils dappui potPression dans le PTFE La norme limite la pression moyenne sous combinaisons fondamentales f e,d moy = 40,00 MPa. On peut donc en dduire la surface minimum Sp du pot pour chaque appui : Appui Surface Sp du pot en m2 C0 et C4 0,07825 Tableau 4.7 Pression dans llastomre La pression moyenne fe,d du coussin est limite f u / M sous combinaisons fondamentales. Soit avec : P1 et P3 0,4445 P2 0,38225

f e, d f u = 60,00 MPa f e,d = 46,15 MPa et

fu

M

M Fond = 1,30

La contrainte limite fe,d donne la surface Sc du coussin pour les diffrents appuis : Appui Surface Sc du coussin en m2 C0 et C4 0,0678

appareils d’appui à pot

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