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8/3/2019 beton-ponts_2

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8.9 Les ponts en bton

Pont de l'Iroise.

C'est dans le domaine des ponts, ouvrages d'art parexcellence, que les ingnieurs et architectes ontappliqu leurs connaissances avec la plus grandecrativit, en dveloppant des techniques auda-cieuses, originales, qui ont permis la ralisationd'ouvrages exceptionnels par leurs portes, leurshauteurs ou leurs procds de construction. C'estaussi dans ce domaine que les architectes et lesingnieurs ont pu le mieux exprimer leurs compl-mentarits.

Au fil des annes, les progrs des matriaux et

notamment le bton arm et le bton prcontraint,l'volution des exigences et des moyens de calcul, lesnouvelles mthodes de mise en uvre ont apportdes changements profonds auxquels les constructeursfranais ont largement contribu.

Le pont, ouvrage de franchissement

Pour un pont, il existe trois structures fondamentales:- la POUTRE, structure ractions sur appuis ver-ticales,

- l'ARC, structure pousses dans laquelle lesmcanismes en jeu sont des compressions.

- la SUSPENSION, structure pousses aux appuisdans laquelle les mcanismes en jeu sont destractions.

A ces structures fondamentales dont le principe defonctionnement est simple, il faut ajouter les structuresmixtes ou composes:

- le BOW-STRING ou arc sous-tendu

- le pont suspendu raidi par haubanage

- le pont HAU BANSPour un ouvrage donn, le choix d'un type de structureest li de nombreuses contraintes dont les plusvidentes sont souvent la recherche esthtiqued'intgration dans un site et les portes possiblesentre deux appuis.

Les trois structures fondamentales Structures composes

'

~

~

'poutre

-~-! arcs !

bow-string

~

I l I lpont suspendu raidi par

haubanage

~Il Ilpont haubans

structures suspendues

Schma des structures.

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appareil d'appui

Perspective d'un pont courant.

Les lments constitutifs du pont

Quelle que soit leur application : pont-route, pontrail,pont-canal, passerelle piton, ou autre, les ponts sontconstitus de deux lments principaux:

- le TABLIER: partie sensiblement horizontale del'ouvrage qui assure le franchissement,

- les APPU 18 qui peuvent avoir des configurationstrs varies : voiles, poteaux et chevtres, piles,pylnes, cules, piles-cules, pidroits ...

Conception des ouvrages en bton

Dans les ouvrages bien conus, l'harmonie rsulted'un quilibre entre l'expression de leur fonction, lalogique de leur schma statique, la relation avec lepaysage environnant et le soin apport au traitementdes moindres dtails.

Le bton est le matriau utilis systmatiquement pourla ralisation des fondations et des appuis de tous lesponts modernes. Il est aussi trs largement appliqupour l'excution des tabliers, soit sous la forme debton arm, soit sous la forme de bton prcontraint.

Tous les types de bton peuvent tre envisags dansle cadre de la construction d'un ouvrage d'art. Pour lesouvrages moyens et importants, les conditions deformulation, de prparation, de transport et de mise enplace du bton sont dfinies dans un des fascicules ducahier des clauses techniques gnrales (CCTG)applicable aux marchs publics de travaux: lefascicule 65A : " excution des ouvrages de gnie civilen bton arm et prcontraint . Pour les ouvrages defaible importance, c'est le fascicule 65B du CCTG quis'applique.Dans les deux cas, les calculs justificatifs de laconception des structures sont effectus conform-ment aux rgles BAEL et BPEL, compltes le caschant de justifications relevant par exemple de

calculs dynamiques en relation avec des dispositionsantisismiques et des vrifications de la stabilit auvent.

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TABLIER

remblai---

/ "./

--------

-- _ VOile}- ., .- ./

- ./- ./ semelle

~.chevtre fondation

appui intermdiaire ( pile)

lappui d'extrmit (pile - cule

) ~ I -- ~APPUIS

Viaduc de Rogerville.

Pont de Normandie en construction.


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Une exigence constante de btons dequalit appuye sur un pland'assurance qualit

Gnralement, la composition des btons est justifiepar vrification de la rsistance en 2 tapes : unepreuve d'tude et une preuve de convenance.

Pour la formulation des btons, outre les exigencesmcaniques et esthtiques, deux aspects importantssont pris en compte:

- l'adaptation de la maniabilit du bton frais auxconditions et moyens de mise en uvre,- le respect des exigences et recommandations duLaboratoire Central des Ponts et Chausses enmatire de prvention du risque d'alcali-raction.Dans certains cas, la variation des conditions clima-tiques au cours des travaux peut justifier de plusieursformulations de bton pour un mme ouvrage, parexemple btonnage par temps chaud, btonnage partemps froid.

Les diffrents types de ponts

Ponts cadres, portiques et ouvrages

vots

De forme trs simple, ces ouvrages donnent la pos-sibilit de prfabrication partielle ou totale en usine ousur chantier, lorsque les dimensions le permettent.

Ponts poutres

Les poutres en bton arm ou en bton prcontraintpeuvent tre prfabriques. Elles sont rendues soli-daires d'une dalle de bton arm qui assure la rpar-tition transversale des sollicitations.

Ponts dalles

Raliss sur le chantier, les tabliers de ponts dallessont en bton arm ou en bton prcontraint.Gnralement de faible paisseur, les dalles donnentaux franchissements un aspect harmonieux trslanc pour des portes importantes.

Ponts en arc en bton arm

Les arcs sont, avec les ponts bquilles, les struc-tures les mieux adaptes au franchissement de vallesencaisses ou de gorges profondes. L'arc, poutrecourbe ractions d'appuis obliques, fibre moyennecirculaire ou parabolique, ne peut tre envisag quesur un sol de fondation de bonne rsistance (rochersain). Il porte un tablier qui peut tre plac au-dessusde l'arc (pont en arc tablier suprieur) ou au-dessous(pont en arc tablier suspendu ou intermdiaire).

L'arc proprement dit peut tre:

- un caisson mono ou multicellulaire pour les grandesouvertures

- des poutres pleines entretoises pour les ouverturesmoyennes.

- une dalle nervures latrales pour les faiblesouvertures.Le tablier peut tre une dalle arme ou prcontrainteavec ou sans nervures, une structure mixte, un tablier poutres prcontraintes ou une poutre caisson.

Viaduc du Crozet(A 51).

Pont de la Pyrnenne (A 64).

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Construction en encorbellement.

Viaduc de la Barricade.

Ponts en bton prcontraint construits

en encorbellement

L'encorbellement consiste construire le tablier depont par tronons partir des piles. Les trononssuccessifs sont excuts symtriquement de part etd'autres de la pile. Ils peuvent tre couls en placedans des coffrages ports par des quipages mobilesou prfabriqus par voussoirs. Ils sont assembls par

des cbles de prcontrainte.Pour des portes suprieures 70 m, on a recours un tablier de hauteur variable plus dlicat construiremais, plus conomique et plus esthtique. Il peut treencastr sur les piles (encastrement total) ousimplement pos sur une file d'appareils d'appui(appuis simples).

Transversalement le tablier est souvent un caissonunicellulaire, le hourdis suprieur dbordant enconsole de part et d'autre peut tre raidi par des ner-vures transversales ventuellement prcontraintes oupar des bracons. Il est possible d'atteindre deslargeurs de l'ordre de 30 m .

Ponts en bton prcontraint construitspar poussage

La mthode de construction d'un pont par poussageconsiste confectionner un tablier sur une ou sur lesdeux rives de la brche franchir puis le mettre enplace sur ses appuis dfinitifs par dplacement lon-gitudinal. Cette technique a t utilise pour la pre-mire fois vers 1965, elle ncessite l'utilisation deplaques d'appui permettant le glissement avec unfaible frottement (revtement tflon ou similaire).

Pour cette technique le tablier doit tre de hauteurconstante, il faut pouvoir disposer en arrire descules d'une longueur suffisante pour amnager l'aire

de fabrication du tablier (au moins longueur d'unetrave).

Le tablier peut tre une dalle, une dalle nervure, uncaisson.

Le poussage est facilit par des moyens techniquesappropris tels que pales provisoires en bton armou mtalliques, avant-bec, mts de haubanage ou desdispositifs combins.

Le poussage permet de construire des tronons degrande longueur (20 40 m) et ncessite de mettre enuvre un bton de bonne rsistance court terme (25 30 MPa 24h) et qui progresse assez vite dans lespremiers jours.

La force de poussage est applique par des systmesbrevets; le systme Eberspacher est le plus connu.


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Viaduc des Bergres.

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Ponts haubans

Le principe de ce type d'ouvrage est ancien, mais il aeu beaucoup de difficults pour sortir du domainemarginal. Albert CAQUOT en 1950 Pierrelatte, JeanMULLER en 1975 au pont de Brotonne ont contribuau dveloppement de cette technique qui a aboutiavec Michel VIRLOGEUX la ralisation du pont de laNormandie dont la porte entre pylnes est de 856 m.

En quelques annes, le domaine d'emploi des ponts haubans s'est largement tendu pour des raisons

esthtiques de bonne intgration des sites sensibles.C'est une technique qui donne une trs grande libertde conception architecturale.

Pont Vasco de Gama.

Pont de Normandie.

Pont de l'Iroise.

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Ponts suspendus

Cette technique a t quelque peu supplante parcelle des ponts haubans et semble limite aux trsgrandes brches franchir d'une seule porte. Il existetoutefois en France un patrimoine de quelque deuxcents ponts de ce type, dont la plus grande partie estquipe de tabliers structures mtalliquesrelativement flexibles.

Pour les ouvrages importants de Tancarville et deBordeaux (Pont d'Aquitaine), une dalle mince en bton

arm solidaire d'une tle en acier au moyen deconnecteurs a permis d'associer le platelage lastructure du tablier pour en amliorer la rigidit.

Dans une conception plus rcente adopte pour leViaduc de Chavanon, trois raisons fondamentales ontncessit l'excution d'un tablier grande rigiditpropre de torsion:

- le choix pour des raisons esthtiques d'une sus-pension axiale,

- une grande largeur de tablier: 22 m,

- absence de connexion entre les pylnes et le

tablier qui file sur 360 m entre les cules sur lesquellesil est encastr vis vis de la torsion.

Le niveau de rigidit requis est obtenu par la solida-risation d'une dalle-hourdis en bton B40 de 0,22 md'paisseur et de 22 m de largeur prcontraintetransversalement et d'un caisson mtallique central de9 m de largeur en fibre suprieure, complt par desbracons supportant les trs larges encorbellements duhourdis bton (encorbellement de 6,50 ml.

Ponts bquilles

Bien adapts aux valles encaisses et aux grandesportes, cette variante d'ouvrages en arc, permetd'viter les lignes verticales des pylnes de ponts cbles qui peuvent s'avrer inesthtiques dans cer-tains sites. Tablier et bquilles sont souvent excutsen bton prcontraint.

Pont sur la Truyre.

Viaduc du Chavanon.

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Prfabrication d'ouvrages d'art

La prfabrication est une mthode de constructiontraditionnelle des ouvrages d'art. En la matire, il y alieu de distinguer trois chelles trs diffrentes de lanotion de prfabrication :

- l'chelle de la prfabrication transportable par voieroutire qui correspond la fabrication de pices dontla masse est limite 25 tonnes voire 30 tonnes:prfabrication concevable en usine,

- l'chelle de la prfabrication manipulable sur chantierau moyen d'engins spcifiques (par exemple fardiers)qui correspond des lments dont la masse peutatteindre 100 150 tonnes: prfabrication foraine,

- l'chelle du gigantisme o les lments prfabriquspeuvent atteindre plusieurs milliers de tonnes, jusqu'10 000 tonnes et qui ne sont transportables que parvoie maritime soit par mise en flottaison des lmentsprfabriqus eux-mmes soit au moyen d'engins delevage et de transports exceptionnels.Pour des portes allant jusqu' 20 mtres entreappuis, il est possible d'utiliser des poutres en btonprcontraint par fils adhrents prfabriques en

Poutres prfabriques prcontraintes.

usines. Sur chantier, elles sont rendues solidaires d'unhourdis en bton arm coul en place de 25 cmd'paisseur pour constituer le tablier. La continuitd'une trave l'autre peut tre assure par uneentretoise en bton arm, ce qui permet de rduire lenombre de pices d'appui et de concevoir des appuisde faible largeur.

Frquemment, la prfabrication sur le chantier depices de grandes dimensions, les voussoirs, permetde simplifier largement les conditions de mise enuvre, c'est une solution applicable aux ouvragesconstruits par encorbellements.Dans le cas de trs grands ouvrages raliss en sitemarin, la prfabrication sur le rivage d'lments de trsgrande dimension, transportables par engins flottants,est possible. C'est ainsi que, pour le pont de laConfdration reliant l'Ile du Prince Edouard auCanada, un gigantesque catamaran a t utilis pourtransporter et poser des fts de piles et des flaux:normes lments bton de 200 m de longueur, de9000 tonnes poss 70 mtres de hauteur.

Viaduc des Barrai/s.

Pont de /a Confdration.

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Ouvrages innovants

La recherche permanente de progrs dans les mat-riaux, dans les moyens de calcul, dans les mthodesde mise en uvre, dans les quipements de chantierdonne chaque ouvrage significatif une originalit parrapport aux prcdents. La prcontrainte extrieure,les btons de haute performance, l'application deciment blanc pour la ralisation des tabliers, les btons

auto-plaants, les adjuvants de nouvelle gnration,les possibilits de prfabrication, les modes detraitement de surface sont des moyens la dispositiondes matres d'ouvrage, matres d'uvre et entreprisesdans lesquels il est largement possible de trouver lessources raisonnables d'originalit et de russitetechnique.

Viaduc de V erngues (TG V Sud-Est Mditerranne).

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Pont sur le Vecchio (Corse).

Viaduc de la C lidane(A 89).

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