INTRODUCTIONLe prsent projet consiste en la conception dun pont pour le ddoublement du pont au PK237+000 de la RN9 qui franchit loued Tensif. La zone de franchissement relve de la province de Marrakech. Rappel des donnes Donnes topographiques : La valle de loued Tensif au droit du franchissement est caractrise par une brche relativement large (environ 200m). Elle est encadre par deux terrasses culminant la cte 450m. La zone constituant l :e berceau du lit principal est large denviron 30m, et prsente un fond encaiss la cte 400m NGM. Climat et vgtation : Le climat de la rgion est continental de type aride, caractris par une pluviosit et une hygromtrie faibles, une forte vaporation et des tempratures moyennes leves aux carts mensuels et journaliers importants. Les hauteurs de pluies prsentent une moyenne annuelle 250mm. Gologie et gotechnique : Le site du projet appartient la plaine dAl haouz considr comme un bassin de sdimentation dans lequel se sont accumuls au tertiaire et au quaternaire dabondantes formations dtritiques continentales et fluviales issues du dmantlement des chanes atlasiques. La campagne gotechnique prliminaire a montr lexistence du substratum schisteux des profondeurs variant de 7.50m 14.00m. Caractristiques bassin versant : A lemplacement de louvrage, loued Tensif draine un bassin versant dont les caractristiques sont les caractristiques sont les suivantes : -superficie en Km2 : 5036 -longueur en Km : 133 -hauteur moyenne des pluies en mm/an : 250 -pente moyenne en % : 1.48 Loued Tensif est jaug par la station hydromtrique Abadla. Profil en travers sur ouvrage : Le tablier a une largeur totale de 10m compose dune chausse de 7.00m avec des surlargeurs de 0.50m de part dautre et de deux trottoirs de 1.00m chacun.

Partie 1 : Etude hydrologique et hydraulique1- Calcul du dbit du projet : Dans cette partie de notre tude, il a t question de dterminer le dbit de projet pour une priode de retour de 100ans en vue de dimensionner louvrage. A partir des sries de dbits maximums journaliers mesurs la station Abadla nous avons dtermin le dbit pour une priode de retour de 100ans. Ne disposant pas de donnes nous permettant de dterminer le dbit de projet pour une priode de retour de 100ans au niveau du site, on lassimilera celui du dbit pour une priode de retour de 100ans dtermin pour la station Abadla. Cette simplification est sans consquences graves sur le dimensionnement du pont puisquelle surestime le dbit de projet. Nous avons effectu les calculs laide du logiciel HYFRAN qui nous a donn le dbit de projet pour une priode de retour de 100ans.

Le dbit pour une priode de retour de 100ans au site du projet dtermin laide du logiciel HYFRAN est donc :

Q=522 m3/s

2- Dtermination des P.H.E : Aprs avoir tabli le dbit du projet, la dtermination des ctes PHE (plus hautes eaux) savre ncessaire afin de caler notre ouvrage. Pour ce faire, on a procd comme suit : A partir du profil au long fourni, on a modlis la brche franchise laide de loutil AUTOCAD, afin de lutiliser ultrieurement pour les calculs de surface et de primtre mouills, pour une hauteur deau donn. Le schma ci-aprs prsente le profil en long de la brche :

A laide de la formule de Manning-Strickler, on a tabli une relation entre les hauteurs des eaux et le dbit qui peut circuler dans la brche. Les divers couples (H.E ; Q) calcul sont prsents dans le tableau suivant :

Cte des H .E 404,8 404,9 405

Primtre mouill 80,9 81,9 82,9

Surface mouill 119,9 129,9 134,86

Dbit correspondant 473,68 537,64 567,29

Linterpolation des couples (H.E. ; Q) a permis dtablir la hauteur deau correspondante au dbit du projet, appele C.P.H.E

P.H.E = 404,87 m N.G.M

N.B : Compte tenu de ltendu de la valle, une faible variation de la hauteur de la lame deau dans lOued engendre une augmentation aigue du dbit. Do linterprtation du rsultat trouv, si proche de ceux qui figure dans le tableau 3- Calcul du remous (Effet de louvrage sur lcoulement):

La section de lcoulement subit une contraction due limplantation des appuis du pont, il sen suit une surlvation du plan deau lamont et un accroissement de la vitesse dcoulement sous le pont. Le calcul de cette surlvation de la hauteur deau, le remous, doit tre matris afin de bien caler louvrage en hauteur.

Daprs les hypothses de calcul, la charge spcifique se conserve du fait que la contraction ne produit pas une perte de charge importante.

Cest dire que H2 =H 3 donc

+

=

+

La formule de base pour le calcul de la vitesse sous le pont est donne par lquation de continuit :

=L : Dbouch linaire du pont U : Coefficient de contraction, on prend en moyenne u=0.9 en labsence de renseignement. Le remous est donn par :

=

=

On dmarre lalgorithme de calcul en supposant V2=V1, la section de lcoulement dite dbouch superficiel, est considre comme une section rectangulaire quivalente en conservant le mme rayon hydraulique RH. Ainsi pour Q0 =522m3/s, on a V3=4.43m/s, h1= 1.627m et V1 = 3.94m/s

Le tableau suivant prsente le procd de calcul du remous X par approximations successives :

X

h2

V2 3.94

0.2090367 0.36259839 0.45723058 0.50542151 0.52753419 0.53718767 0.54130948 0.54305265 0.54378687 0.5440956 0.54422532

1.8360367 1.98959839 2.08423058 2.13242151 2.15453419 2.16418767 2.16830948 2.17005265 2.17078687 2.1710956 2.17122532

3.53704955 3.26405208 3.1158514 3.04543578 3.01417949 3.00073458 2.99503039 2.99262452 2.99161233 2.99118693 2.99100822

0.54427981 0.54430269 0.5443123 0.54431634 0.54431804 0.54431875 0.54431905 0.54431917 0.54431922 0.54431925 0.54431926 0.54431926 0.54431926 0.54431926

2.17127981 2.17130269 2.1713123 2.17131634 2.17131804 2.17131875 2.17131905 2.17131917 2.17131922 2.17131925 2.17131926 2.17131926 2.17131926 2.17131926

2.99093316 2.99090163 2.9908884 2.99088284 2.9908805 2.99087952 2.99087911 2.99087894 2.99087886 2.99087883 2.99087882 2.99087881 2.99087881 2.99087881

On trouve la valeur du remous

X = 0.544 mOn a estim que le nombre des piles qui croiseront le cours deau est de 3. Le remous maximal au niveau de la pile centrale est de 0,5 mtres.

4- Calage de louvrage : Le calage de louvrage se fait au niveau de PHE plus une revanche variant de 1 2 m pour : - Eviter davoir des corps flottants (troncs darbres) heurtant lintrados du tablier en cas de crue. - Avoir les appareils dappuis (surtout ceux en lastomre frett) en dehors des eaux. Pour simplifier, on supposera que la ligne rouge de par et dautre de notre ouvrage garde la mme cte, ce qui veut dire que ce dernier sera plat. Compte tenu des diverses hauteurs qui composent le gabarit, le calage de louvrage se fera la cte calcul par la formule ci-aprs : = + + ( )+ ( )+ ( )+

Avec Cte PHE=404,87m , Remous = 0,5 m , Tirant dair = 1m et les valeurs estimes suivantes H poutres= 2,20 m, E Tablier=0,20m, H chevtre+bossage+ap.appui =0,8m Revtement=0,07m Ce qui donne :

Cte de louvrage = 409,65mOn remarque que le niveau de la ligne rouge (qui est de 409,95m) est au-dessus du niveau de ce calage, donc louvrage devra tre surlev encore plus pour pouser la ligne rouge du trac.

Partie 2 : Choix du type de louvrage :1- Matriau utilis : Le recours aux ponts en acier a t cart ds le dpart, vu le cot relativement lev par rapport un simple pont en bton. En plus, les frais d'entretien et de la maintenance reprsentent dans la plupart des cas une entrave pour le choix de ce type de construction. On signale aussi la non disponibilit des entreprises spcialises dans ce type de pont au Maroc. Donc, la solution de franchissement sera en bton (arm ou prcontraint) 2- Proposition des variantes de franchissement : Mise part des ponts dalle en bton (arm ou prcontraint) compte tenu de leur faible porte conomiques, 3 variantes de franchissements ont t proposes :

Variante I : Pont poutres en bton armCest un pont poutre en bton arm qui sera constitu de 4 traves isostatiques de 25 mtres plus 4 autres de 30 m, Chaque trave comportera 4 poutres en bton arm solidarises transversalement par le hourdis et les entretoises au niveau des appuis.

Le schma ci-aprs prsente une esquisse du profil en long de cette variante :

Variante Variante II : Pont poutres en bton prcontraint :Cest un pont poutres en bton prcontraint qui sera constitu de 6 traves isostatiques (4 x 35.00 m + 2 x 40.00 m ). Chaque trave comportera 4 poutres en bton prcontraint solidaris transversalement par un hourdis, longitudinalement par des entretoises. Le schma ci-aprs prsente une esquisse du profil en long de cette variante :

Variante III : Pont poutres caissons construit par encorbellement successifCompte tenu de la grande porte offerte un tablier construit par encorbellement, cette variante sera constitu dun pont deux trave de 110 m chacune, avec une seule ligne dappui (voir schma ci-aprs ) :

3- Analyse critique des variantes de franchissement : Variante I : Pont poutres en bton arm : Ce type est caractris par des portes conomiques variant de 15 25 m pour chaque trave et prsente lavantage de comporter des lments prfabriqus ce qui permet de rduire le nombre dchafaudages et daugmenter le rendement des ouvriers. Cependant il devient trs coteux pour les portes qui dpassent 25m ou 30m au maximum. Donc, mme avec lutilisation possible de la prfabrication qui peut rendre la ralisation plus rapide, cette variante savre coteuse compte tenu du nombre de traves quelle ncessite (8 traves minimum car la porte conomique max est de 30 mtres), et qui est relativement grand par rapport une utilisation du bton prcontraint. De plus, on sait quen bton arm, une grosse partie du bton constituant les poutres ne participe pas lencaissement de charges mais au contraire, elle ne fait quaugmenter les charges permanentes surtout pour des portes importantes.

Variante II : Pont poutres prfabriques en bton prcontraint : Ce type de tablier est le plus utilis dans le domaine des ouvrages dart. Il prsente les avantages suivants: -- La rduction du temps de construction grce la possibilit de la prfabrication des poutres simultanment la ralisation des fondations et des appuis de l'ouvrage (il permet de gagner environ 20 % du dlai ncessaire la ralisation du mme ouvrage par le procd de construction sur cintre). -- Une faible sensibilit aux tassements d'appuis. Cependant, ce processus peut avoir les inconvnients qui sont : -Prsence des joints de dilatation de chausse. -Le domaine d'emploi des ponts poutres prfabriques s'tend de 25m 50m. La porte conomique tant gnralement comprise entre 30m et 40m pour les ouvrages dont les fondations sont faciles et les piles de faible hauteur.

-Au del de 50 m, l'augmentation rapide du poids des poutres exige des moyens de manutention et de pose exceptionnels qui rendent leur mise en place coteuse. -Ncessit dun matriel de mise en place des poutres trs coteux qui peut tre utilis de faon conomique pour un nombre suffisant de poutres (minimum 12).

Variante III : Pont poutres caissons construit par encorbellement successif La construction par encorbellement successif consiste construire le tablier d'un pont l'avancement par tranches successives partir de ces appuis. Donc chaque tranche dj construite va supporter la tranche suivante ainsi que tout le matriel utilis pour lexcution des travaux. La gamme de porte de ce type de structure est comprise entre 60 et 90 m et peut aller jusqu 150m. Cette technique prsente les avantages suivants : -La suppression des cintres et chafaudages -Rduction et meilleure utilisation des coffrages limits la longueur d'un voussoir. -Augmentation du rendement de la main duvre, d la mcanisation des taches l'intrieur d'un cycle rptitif. -Souplesse d'excution lie la possibilit d'acclrer la construction en multipliant le nombre de bases de dpart. -Rapidit de construction dans le cas d'ouvrages voussoirs prfabriqus dont la vitesse d'avancement atteint une dizaine de mtres de tablier par jour.

Or, dans le cas de notre ouvrage, la solution ne savre pas trop intressante vue la longueur de la brche relativement faible pour une utilisation conomique de ce procd, et qui ncessitera une mobilisation trop onreuse du matriel et de personnel qualifis. De plus, le type de tablier appropri sappuie souvent sur des piles en caisson. Ces derniers ntant trs adquats (du ct conomique) que pour les grandes hauteurs. Ce qui nest pas le cas pour notre ouvrage dont la pile la plus haute ne dpassera pas 5 mtres.

Conclusion :Daprs ltude prcdente, la structure poutres en bton prcontraint savre comme la mieux adapte pour notre ouvrage, car on a constat que les inconvnients accompagnant cette solution sont dimportance infime : - Du ct conomique : les 6 traves raliser prsentent un total de 24 poutres, ce qui dpasse largement le seuil minimum fix 12 poutres. - Les portes adoptes (4 x 35.00 et 2 x 40.00) sinscrivent effectivement dans la plage des portes les plus conomiques pour lutilisation de la prfabrication prcontrainte. - La faible hauteur du gabarit (moins de 7 mtres) ne prsentera pas de grands problmes pour la manutention des poutres. Dans la prochaine partie, nous procderons ltude dtaille de la variante choisie

Partie 3 :Prdimensionnement pour la variante choisie1- Le tablier : Le tableau ci-aprs renseigne sur toutes les dimensions : L=35 m Type de Poutre Elancement (h/L) 1/16 Hauteur (m) 2.20 Entraxe (m) 2.50 Epaisseur des mes (cm) 25 mi-trave 40 sur appui Largeur de la table de compression 1.70 Talon (m) Largeur Bt ( m) 0.75 Hauteur H (m) 0.15 Hgi ( m) 0.40 Hourdis Epaisseur (cm) 20 Entretoises Hauteur (m) 1.8 Epaisseur (cm) 40 Prdalles Epaisseur (cm) 6 Porte (m) 1 4.872 Prcontrainte

L= 40 m 1/18 2.20 2.50 25 mi-trave 40 sur appui 1.70 0.75 0.15 0.40 20 1.8 40 6 1 6.363

Remarques- Pour des raisons dconomie, on a choisi les mmes dimensions pour les deux types de poutres ( 35 m et 40 m de porte ) afin dunifier le coffrage choisi. -Aprs avoir consult les dimensions prcises par le dossier type PP 78 dans le cas dune plateforme de 9 mtres, on a trouv que les valeurs trouves ne sloignent pas beaucoup de celles tablis dans ce dossier

-A noter aussi quon a utilis comme dimensions du talon de la poutre ( Hgi, Bt et h ) celles qui figure dans le dossier type PP78

Le schma ci-aprs renseigne sur les diverses dimensions dune poutre :

On prsente ci-aprs une esquisse du profil en travers de notre ouvrage :

2- Les cules La campagne gotechnique prliminaire a montr lexistence dun substratum schisteux des profondeurs allant jusqu 14 mtres au niveau des cules. De plus, llvation de la ligne rouge par rapport au terrain naturel au niveau des cules ne dpasse pas les 2 mtres (0.88 m pour la cule n1, et 1,55m de diffrence pour la cule n2). Vu ces conditions, notre choix a port sur les cules enterres fonds directement sur des pieux qui atteindront le substratum rocheux ( Ce qui ressemble au cas des radiers submersibles). Une cule enterre comporte : - un sommier dappui (chevtre). - un mur garde grve muni dun corbeau arrire sur lequel reposera la dalle de transition. -Deux murs en retour. - Une semelle de liaison

2-1) Le sommier dappui (chevtre): Le sommier dappui est un lment sur lequel sappuie le tablier. Dans notre cas il est pos directement sur des pieux. Ainsi on le prdimensionne comme suit: Pour la longueur du sommier : elle dpend directement de la largeur du tablier. On prend une longueur de 10 m. Pour la hauteur: elle est dcompose en deux : celle du chevtre et celle de la semelle. Le prdimensionnement de la semelle de liaison ne sera pas trait dans notre cas dtude car il relve du dimensionnement des fondations profondes. La hauteur du chevtre doit tre suprieure 0,6m. On le prend gal 0.6m La largeur : elle doit assurer lemplacement des bossages infrieurs (70 cm) plus un dbord de 10 cm de chaque cot, ce qui donne un total de 90cm. 1-2-2) . Le mur garde-grve : Il sagit dun voile en bton arm construit aprs achvement du tablier par reprise de btonnage sur le sommier. Hauteur : la hauteur du mur garde grve dpend de la hauteur du tablier et des dimensions des appareils dappui et du bossage qui leur a t conu.

=

(

)+ (

)+ (

.

)

Donc Hg=240+20= 2.60 mtres

Epaisseur : Pour une hauteur de Hg 1 m : e = 0,20 m Pour une hauteur de 1 m< hg 2 m : e = 20 30m Pour une hauteur de 2 m< hg 3 m : e = 0,30 m On trouve donc une paisseur de 0,30 m pour les deux variantes. m. Longueur : sa longueur est gale la largeur du tablier, soit 10 m

2.3) Le corbeau : Les dimensions du corbeau sont illustres dans le schma ci-aprs :

2.4) Les murs en retour : Ils sont deux voiles en bton arm encastrs au mur garde grve et au chevtre sur toute sa hauteur (pour les cules enterres).De plus, il est encastr la semelle de liaison sa base. Ces murs sont destins retenir latralement les terres en tte de cule. Leur paisseur est exprime par la formule : =

Avec L la longueur du mur (2 m L 6 m) Si on prend L = 3,00 m (Cf. Chap. IV, exemple p 11) donc E = 0,25 m. Compte tenu de lencastrement, lhauteur est gale celle du chevtre (60cm) plus celle du mur garde grve (2.60 mtres) , donc 3.20 mtres en total.

2.5) La dalle de transition : Elle destine attnuer les effets des dnivellations se produisant entre la chausse et louvrage rsultant dun compactage du remblai proche des parois, tout en assurant une transition entre une zone dite rigide ( louvrage en bton) et une autre dite souple ( le remblai daccs). Sa longueur peut tre donne par la formule suivante : L = Min [ 6 m ; Max ( 3 m ; 0,60hg ) ] Avec Hg: hauteur du mur garde-grve. On trouve donc une longueur de 3 m. Pour sa largeur, elle est gale la largeur du tablier moins deux fois lpaisseur des murs en retour, on trouve ainsi la valeur suivante 9.50 m et son paisseur est en gnral prise gale 30 cm cm. N.B. La largeur de la chausse tant de 8 mtres, alors la dalle de transition dborde de 75cm de part et dautre ce qui vrifie la condition du dbord minimal fix 50 cm . Rcapitulatif : Sommier dappui ( chevtre) 0.60 10 0 .90 Mur garde grve 2.60 10 0.30 Mur en retour 3.20 3 0.25 Dalle de transition 3 9.50 0.30

Hauteur (m) Longueur ( m) Largeur (m) Hauteur (m) Longueur (m) Epaisseur (m) Hauteur (m) Longueur (m) Epaisseur (m) Longueur (m) Largeur (m) Epaisseur (m)

Le schma ci-aprs prsente une coupe transversale de la cule, on y faisant figures toutes les dimensions tablies ci-dessous :

3- Les ligne dappuis : Dans le cas de notre ouvrage, on optera pour des appuis de type pales . Chaque appui se constituera dune ligne de 4 colonnes circulaires. Chaque colonne aura un diamtre de 50 cm. Les 4 colonnes seront relies par un chevtre. 3.1) Le chevtre -- La longueur du chevtre est gale la largeur du tablier 10m. -- Le chevtre nest pas porteur donc on prendra 60 cm pour sa hauteur. -- La largeur tiendra compte des dimensions suivantes : - Bossage infrieur (70 cm) + dbord par rapport au chevtre (10 cm). - Dbord appareil dappui par rapport aux bossages (5 cm). - Espace suffisant au dessous de la poutre pour faciliter les oprations du vrinage. La distance minimale tant de 50 cm entre laxe de lappareil dappui et le nu de la poutre. - Le tout sera multipli par deux (Deux poutres sappuient sur le mme chevtre) - On rajoute 5 cm pour la mise en place des joints de chausse. Ce qui donne en total une largeur de : = 2 (10 + 35 + 50) + 5 = 1.95

4- Les fondations : 4.1) Dimensions de la semelle/chevtre sommier : Puisque on a opt pour des fondations profondes, les dimensions de la semelle dpendront du diamtre des pieux, du nombre de ranges et celui des files. On choisie sous chaque fondation deux files 4.2) Diamtre des pieux : Soit le diamtre des pieux ; on a : 60cm