Chapitre2-Classification Des Ponts

Chapitre 2 Classification des ponts

Critères de Classifications Leur destination

Le matériau de leur tablier Leur disposition en plan Leur niveau de passage La mobilité de leur tablier Leur schéma transversal Leur schéma longitudinal Leur procédé de construction 2

1- suivant la destination du pont Ponts-routes ou ponts routiers

Ponts-rails Passerelles Ponts-canaux

Ponts-aqueducs Ponts pour avions Ponts habités

« 3

1- suivant la destination du pont Pont-route

4

1- suivant la destination du pont Pont-rail

Pont rail sur Oued El Akarit à gabès

Pont rail de Béjà

5

1- suivant la destination du pont Passerelle et Piste Cyclable

Passerelle

Piste Cyclable

6

1- suivant la destination du pont Pont-canal

Canal de Medjerdah à Thibar.

Pont Canal: Cacor 356 m

7

1- suivant la destination du pont Pont-aqueduc

Pont aqueduc: Zaghouan-Tunis

Pont aqueduc Romain à 3 niveaux

3RQWDTXHGXFGHO¶$YUHHQ)UDQFH

3RQWG¶DUFXHLOHQ)UDQce

1- suivant la destination du pont Pont habité Ponte vecchio Florence

Pont habité en angleterre

2- suivant les matériaux employés Pont en Bois

Pont en maçonnerie Pont métallique Pont en Béton Armé

Pont en Béton Précontraint Pont mixte

10

2- suivant les matériaux employés Pont en bois Le bois possède G¶H[FHOOHQWHV caractéristiques mécaniques et permet des assemblages.

Ce matériau a donc permis, dès O¶$QWLTXLWp de construire de véritables ponts. Hérodote a laissé la description G¶RXYUDJHV très important construits plus de vingt siècles av. J.C. , constitués G¶XQH suite de travées en bois avec des piles en pierre. Les Romains ont améliorés considérablement la technique de construction en bois, notamment en renforçant les poutres principales au moyen des bracons obliques qui permet G¶LQWURGXLUH des poussées sur les appuis. Ce système apparentait les ouvrages aux arcs en maçonnerie et aux ponts à béquilles actuels. Le découvert des assemblages leur permit de construire des ouvrages fort complexes. 11

2- suivant les matériaux employés Pont en bois

Poutres en bois massif

Poutres treillis en bois

Pont à béquilles en Bois 12

2- suivant les matériaux employés Pont en bois -XVTX¶DX XVII siècle, de nombreux franchissement furent construits en bois ou en pierre. Mais rares sont ceux qui ont pu résister aux guerres et aux incendies. Tel que le pont de la Chapelle en Suisse et celui de O¶$FFDGHPLD à Venise. Ces ponts étaient fragiles et ne pouvaient supporter que des charges limitées. Ils ne résistaient aux crues sauf si leur piles étaient en maçonnerie.

Au cours des XVIII et XIX siècles, une grande variété de ponts à voûtes en bois ont été construit car ce matériau de construction était sans conteste le plus économique.

Ce matériau a le grand avantage de rapidité G¶H[pFXWLRQ , mais il nécessite une protection contre O¶HDX. De nos jours, le bois est parfois utilisé pour construire des petits ponts réservés aux piétons ou à faible trafic local en zone montagneuse. 13


Pont de Merle, France 15


ELS : Flexions

ELU : Flexion

transversale et locale

longitudinale

15

2- suivant les matériaux employés Pont en maçonnerie Les voûtes, dans le pont en maçonnerie, sont constituées de pierres taillées et assemblées de telle sorte que les joints soient perpendiculaires à O¶LQWUDGRV et soient en permanence comprimés. La construction des voûtes est complexe; les pierres sont posées sur un échafaudage provisoire appelé Cintre. Les efforts de compression se développent après le décoffrage.

Elles permettent G¶DXJPHQWHU considérablement la portée ainsi que la capacité portante des ouvrages. Un des premiers ouvrages en maçonnerie, a été réalisé par les Carthaginois: Le pont de Martorell de portée atteignait 37,3 m et qui fut construit près de Barcelone au temps G¶+DQQLEDO. Ce sont surtout les Romains qui développèrent les voûtes en pierres : Les ponts de Rome antique sur le Tibre méritent une attention particulière pour leurs caractéristiques techniques. De nos jours, certains sont encore en service. Le pont Aemilius, premier pont en pierre construit en 179 av. J.C., dont il ne reste 16 TX¶XQ fragment appelé « Ponte Rotto »

2- suivant les matériaux employés Pont en maçonnerie

Pont rail à Béjà

Pont de Mdjez EL Bab

Ponte vecchio Florence pont des Catalans à Toulouse (1911)

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2- suivant les matériaux employés Pont métallique La fonte fut le premier matériau moderne employé pour la construction de ponts dès la fin de XVIII siècle en Angleterre. Tous les ponts en fonte V¶LQVSLUDLHQW étroitement des formes et des techniques employées pour les ponts en maçonnerie. Mais la plupart G¶HQWUH eux avaient une très faible durée de vie. La première utilisation du fer en tôle dans la construction des ponts est en 1840 Le fer permit la confection des premières poutres à âmes pleines. /¶DPpOLRUDWLRQ au fil des décennies, de la qualité de O¶DFLHU a conduit à une évolution sensible des types des ouvrages et notamment O¶DOOqJHPHQW progressif des tabliers. Dans les premiers ponts métalliques, la couverture était en bois ou en tôles. Actuellement on trouve la technique G¶RVVDWXUH mixte. Leur domaine G¶HPSORL en dehors des ponts à câbles, va MXVTX¶j 90 m de portée.

$XMRXUG¶KXLO¶DFLHUHVWOHPDWpULDXLQFRQWRXUQDEOHSRXUOHVSRQWVGHPR\HQQH 18 et grande portée

2- suivant les matériaux employés Pont métallique Les « plus de O¶DFLHU » dans les ponts Excellent rapport résistance / poids, renforcé par O¶XWLOLVDWLRQ G¶DFLHUV à très haute résistance. Stabilité et fiabilité dans le temps : ne V¶DOWqUH pas et conserve O¶LQWpJUDOLWp de ses propriétés. Durabilité et adaptabilité : possibilité G¶DPpQDJHPHQWV de O¶RXYUDJH en cours de vie (élargissement du pont suspendu de Lisbonne sur le Tage, création d'une voie supplémentaire pour le trafic ferroviaire). Réparations aisées et rapides, ne condamnant pas O¶XWLOLVDWLRQ de O¶RXYUDJH. Facilité de montage : assemblage G¶pOpPHQWV préfabriqués en atelier et lancés par poussage. Délais de construction courts. Esthétique : structures élancées. Sécurité de travail pour les ouvriers, du fait de la part importante de travail en atelier.

19

2- suivant les matériaux employés Pont métallique

Pont mobile de Bizerte

20

2- suivant les matériaux employés Pont métallique Iron Bridge: premier pont en Fonte 1779 (Angleterre)

Millenium Bridge: Angleterre

22

2- suivant les matériaux employés Pont métallique

23

2- suivant les matériaux employés Pont métallique Sections à âmes pleines

Poutre Ame pleine rivetée

Poutre droite en U rivetée

Poutre reconstituée soudée

Poutre en caisson rivetée

Sections à treillis

Poutre Pratt

Poutre Warren

Poutre Howe

23

2- suivant les matériaux employés Pont en béton armé La production industrielle des ciments artificiels a démarré en 1850.

Les premiers brevets pour le béton armée ont été déposés dans les années 1867-1873 A partir de 1890 sont construits les premiers ponts en Béton Armé : essentiellement de ponts en arc coulés sur des cintres en bois.

'HQRVMRXUVOHEpWRQDUPpFRQVHUYHVRQLQWpUrWVXUWRXWDYHFO¶DSSDULWLRQGH%+3HW%8+3 GDQVODFRQVWUXFWLRQG¶XQJUDQGQRPEUHGHVSHWLWVRXYUDJHVFRPPHOHVSRQWVjSRXWUHVHWOHV ponts dalles et très grands ouvrages comme les ponts arcs. o Le pont de Gladesville, Sydney en Australie, construit en 1964 avec une portée principale de 305 m o /¶H[WUDRUGLQDLUHSRQWGH.UNHQ
2- suivant les matériaux employés Pont en béton armé

Poutres en BA préfabriquées Pont de Krk de longueur totale 1480m Pont de Gladesville

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2- suivant les matériaux employés Pont en béton précontraint

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27


28


29

2- suivant les matériaux employés Méthodes de précontrainte

30

2- suivant les matériaux employés Méthodes de précontrainte : post-tension

31

2- suivant les matériaux employés Méthodes de précontrainte

32

2- suivant les matériaux employés Méthodes de précontrainte : pré-tension

33

2- suivant les matériaux employés Pont en béton précontraint (BP) Le principe de base de ce matériau a été défini par Eugène Freyssinet en 1928. Le premier grand pont en béton précontraint, de longueur 55 m préfabriqué à O¶DLGH de voussoirs, a été achevé en 1946. Le béton précontraint est associé a diverses formes et divers modes de construction.

o Pour les petites portées, les formes courantes sont la dalle et la dalle nervurée o Pour les moyennes portées (30 à 50), les ponts à poutres préfabriquées précontraintes et les ponts poussés constituent des solutions intéressantes. o Dans la gamme des grandes portées, le BP est essentiellement associé à la méthode de construction en encorbellement ; le premier pont construit selon cette technique fut achevé en 1952, avec une portée principale de 114 m. En 1970, en Europe, la majorité des ponts ont été construit en BP avec une portée allant MXVTX¶j 200 m.

Le record de portée est détenu par le pont de Gateway en Australie avec 260 m. 34


Pont à poutres sur oued Zéroud: Kairouan

Pont Dalle en BP à Ras etabya Premier pont en BP calculé, en France, avec les Eurocodes

Ile de Ré: France 1988 (2988m)

36

/HSRQWGX/LRQG¶$QJHUV


Ile de Ré: France 1988 (2988m)

36

2- suivant les matériaux employés Pont mixte (ossatures mixtes) Des nos jours on ne rencontre TX¶XQ seul type G¶RVVDWXUH mixte : la dalle en béton armé, qui participe à la résistance G¶HQVHPEOH du tablier en flexion, est solidarisée aux poutres en acier par O¶LQWHUPpGLDLUH de connecteurs.

Les tabliers à dalle orthotrope ne sont économique que pour des très grandes portées. /¶pOpJDQW viaduc de Martigues en France, pont à béquilles présentant une portée de 210 m. La travée centrale du pont de Rio Niteroi au Brésil est de potée record de 300 m. 37

2- suivant les matériaux employés Pont mixte (ossatures mixtes)

38


Soudure ou boulonnage des poutres ?

Connecteurs de liaison poutres/béton du tablier ??

Entretoises ou pièces des ponts pour rigidifier les poutres ??

40


Connecteurs

41

2- suivant les matériaux employés

Par Poussage à l ¶DLGH de vérins vers les piles.

Pont sur oued merguellil à Kairouan

Par Grue. 41


Bi-poutre

ou

multi-poutres

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Caisson

Poutres-caissons multiples

Poutres-caissons multicellulaires

44


Dalle orthotrope

44

3- VXLYDQWO¶LPSODQWDWLRQHQSODQ Pont droit

Pont biais Pont courbe

45

3- VXLYDQWO¶LPSODQWDWLRQHQSODQ Pont droit

46

3- VXLYDQWO¶LPSODQWDWLRQHQSODQ Pont biais

JU

Viaduc de Bab El Assal 47

3- VXLYDQWO¶LPSODQWDWLRQHQSODQ Pont courbe

48

4- suivant le niveau de passage Passage Supérieur (PS)

Passage Inférieur (PI)

49

4- suivant le niveau de passage Passage supérieur (PS)

Pont VXUO¶DXWRURXWH

50

4- suivant le niveau de passage Passage Inférieur (PI)

Pont sous O¶DXWRURXWH

51

5- suivant la mobilité du tablier Pont fixe Pont mobile /DYRLHIUDQFKLHHVWXQHYRLHG¶HDXQDYLJDEOH

Pont basculant Pont tournant

Pont levant Pont rétractable Pont inclinant Pont transbordeur

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5- suivant la mobilité du tablier /HVFRPSRVDQWHVG¶XQSRQWPRELOH Le tablier /RUVTX¶LOHVWHQVHUYLFHOHSRQWPRELOHQHVHGLIIpUHQFLHHQULHQG¶XQSRQWIL[H,OSRUWHGHV voies routières dans les mêmes conditions de résistance et de stabilité. La volée HVWIDLWHQSRXWUHVSRXWUHVjkPHSOHLQHHQFDLVVRQRXODWpUDOHV«HWOHSODWHODJHHVW en dalle orthotrope.

Un dispositif G¶pTXLOLEUDJH Pour faciliter la mise en mouvement du pont, le poids est équilibré par un « contrepoids »

Un dispositif de PDQ°XYUH /HPpFDQLVPHGpVLJQHO¶HQVHPEOHGHVGLVSRVLWLRQVTXLFRQWULEXHQWjLPSULPHUDXWDEOLHUOH GpSODFHPHQWGpVLUp/DSXLVVDQFHPpFDQLTXHHVWG¶RULJLQHK\GUDXOLTXHRXpOHFWULTXH

Des équipements spécifiques /HVGLVSRVLWLIVGHFRPPDQGHGHFRQWU{OHGHVpFXULWp« 53

5- suivant la mobilité du tablier Pont basculant /HSRQWEDVFXODQWTXLSLYRWHYHUWLFDOHPHQWDXWRXUG¶XQD[HKRUL]RQWDO

Pont à deux volées

Pont à une seule volée

Rotation Pont Basculant de Bizerte

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5- suivant la mobilité du tablier Pont basculant

Pont haut fixe

Pont basculant : Pont levis

Deux ponts basculants

Rotation Pont levis de Sfax

Ponts basculants de Miami

Passerelle levis de chine

Passerelle basculante à enroulement

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5- suivant la mobilité du tablier Pont tournant /HWDEOLHUSLYRWHGDQVVRQSODQDXWRXUG¶XQD[HYHUWLFDOSRXURFFXSHUXQHSRVLWLRQ parallèle au canal Avantages Construction plus simple et légère ; il ne nécessite pas de contrepoids comme un pont-basculant

Pont tournant en Angleterre

Inconvénient Lorsqu'il est ouvert, le pont doit être capable de maintenir sa structure en porte-à-faux, mais lorsqu'il est fermé, il est appuyé aux extrémités : traction-compression

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5- suivant la mobilité du tablier Pont Levant Le pont levant qui subit une translation verticale

-Le hissage se fait le long de deux tours implantées sur chaque rive. -Les tours sont entretoisées en tête pour former des portiques. -$O¶LPDJHG¶XQDVFHQVHXUOHSRLGV du tablier est équilibré par des contrepoids se déplaçant dans le corps des tours. -Lors de hissage, le tablier est guidé au moyen de galets. Pont levant,Rouen, France

57

5- suivant la mobilité du tablier Pont rétractable Pour libérer le passage, le pont rétractable (appelé aussi « pont roulant » ou « pont à translation ») recule horizontalement suivant son axe. Avantages

-Faible prise au vent ; -3HXG¶LQIUDVWUXFWXUHSXLVTXHWRXWHVWHQVXUIDFH

-Structure simple et facile à entretenir. Inconvénient - 8QHHPSULVHDXVROFRQVLGpUDEOHSXLVTX¶LOH[LJHGDQVO¶D[HGHO¶RXYUDJHXQH longueur égale à la largeur de la brèche augmentée de la longueur de la contrevolée. 58

5- suivant la mobilité du tablier Pont inclinant

Millenium Bridge: Angleterre

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5- suivant la mobilité du tablier Pont transbordeur

Principe de fonctionnement Un pont transbordeur est pour faire passer les véhicules et les personnes d'une rive à l'autre dans une nacelle suspendue à un chariot roulant sous le tablier. La traction, par câble commandé depuis la rive, est assurée par un moteur électrique On ne construit plus ce genre de pont et il en existe huit, encore en usage, dans le monde.

60

6- suivant leur schéma transversal Pont à poutres Pont dalles Pont tubulaires : caissons

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6- suivant leur schéma transversal Pont à poutres à section rectangulaire Les ponts à poutres Q¶H[HUFHQW TX¶XQH réaction verticale sur leurs appuis intermédiaires ou G¶H[WUpPLWpV et les efforts engendrés dans la structure sont principalement des efforts de flexion.

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6- suivant leur schéma transversal Pont à poutres à talon

VIPP

Poutres précontraintes par adhérence

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6- suivant leur schéma transversal Pont à poutres à section variable

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6- suivant leur schéma transversal Pont à poutres latérales ou treillis

Poutre à âme pleine

65

6- suivant leur schéma transversal Pont dalle pleine à section rectangulaire Section rectangulaire

Pont dalle à encorbellement latéral

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6- suivant leur schéma transversal Pont dalle évidée

Section rectangulaire

Pont dalle nervurée 67

6- suivant leur schéma transversal Pont dalle nervurée Section à double encorbellement

4 nervures

Section à encorbellement simple

Pont dalle à encorbellements latéraux

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6- suivant leur schéma transversal B

Pont tubulaire (caisson)

0,25 B

0,5 B

0,25 B

Caisson monocellulaire classique largeur d 20 m

69

6- suivant leur schéma transversal Pont tubulaire (caisson) B 0,25 B ( maxi 5 m )

0,5 B

0,25 B

± Caisson monocellulaire à bracons largeur 20 d 30 m

Caisson monocellulaire nervuré largeur 20 d 30 m

(VSP)

70

6- suivant leur schéma transversal Pont tubulaire (caisson)

71

6- suivant leur schéma transversal Pont tubulaire (caisson) largeur d 20 - 25 m

Caisson bicellulaire

> 0,50 m

Partie coulée en place après l'exécution des deux caissons

Caisson double

72

6- suivant leur schéma transversal Pont tubulaire (caisson)

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7- suivant leur schéma longitudinal Pont à travées indépendantes Pont continu

Pont cantilevers Cadres et Portiques Pont en arcs et à béquilles Pont à câbles

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7- suivant leur schéma longitudinal Pont à travées indépendantes

Joints

Joints

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7- suivant leur schéma longitudinal Pont continu

76

7- suivant leur schéma longitudinal Pont cantilevers Un pont cantilever est un pont dont la travée est constituée de poutres en Porte-àfaux (cantilever en anglais). Travée indépendante

77

7- suivant leur schéma longitudinal Pont cadre fermé

Pont portique

Pont portique double

78

7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc

arc à tablier supérieur

arc à tablier intermédiaire

arc à tablier inférieur

Pont en voûte

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7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc La construction des arcs, abandonnée vers le milieu de XX siècle à cause du coût du cintre, a retrouvé un intérêt économique pour le franchissement de grandes brèches grâce à la méthode de construction en encorbellement avec haubanage provisoire.

81

7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc : mode de construction

arc préfabriqué et basculé

arc construit par encorbellement avec haubanage provisoire

arc construit par encorbellement, le tablier et les piles servant de haubanage provisoire 81


Exemple

83


Exemple

84

7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc

Pont de Chongqing (Chine) ± 2000 en métal - 460 m

Pont de Lupu (Chine) ± 2003 en métal - 550 m ± record mondial

Pont en arc sur oued Joumine

84

7- suivant leur schéma longitudinal Pont en arc Prédimensionnement - f/L=1/5-1/6; - e/L=1/70-1/100 (caisson); -e/L=1/30-1/45 (Treillis);

f

N

N

N | p L2/(8 f) L 85

7- suivant leur schéma longitudinal Pont Bow string Le Bow string est un pont en arc dans lequel le tablier relie O¶DUF à ses naissances et reprend par traction la composante horizontale de la poussée.

N

f

N

L

Poutre Bow string

86

7- suivant leur schéma longitudinal Pont Bow string

Bow string (métallique)

Bow string à Korba

Bow string à Korba

87

7- suivant leur schéma longitudinal Pont à béquilles

F

F

La combinaison des sollicitations de flexion et compression dans les béquilles et GDQVODWUDYpHFHQWUDOHGXWDEOLHUODSRXVVpHVXUOHVPDVVLIVG¶DSSXLVXJJqUHQW bien le fonctionnement en arc. Î 1pFHVVLWpG¶XQVROUpVLVWDQW 88

7- suivant leur schéma longitudinal Pont à béquilles viaduc de la Truyère - BA- 1987

en métal ± pont de Martigues ± 1973 Portée entre béquilles 200 m

89

7- suivant leur schéma longitudinal Les structures les plus adaptées pour franchir de très grandes portées sont les structures à câbles. Dans les ponts à câbles, le tablier joue principalement le rôle G¶XQ plancher transmettant les efforts TX¶LO reçoit à des structures G¶DSSXL par un système de câbles G¶DFLHU.

Pont à câbles

Pont suspendu

Pont à haubans

90

7- suivant leur schéma longitudinal Pont à câbles Franchir sans appuis des portées allant de quelques centaines de mètres à plus de deux kilomètres, implique des ouvrages extrêmement techniques : on entre là dans le domaine de O¶H[FHSWLRQQHO.

Il est totalement exclu ici G¶DSSOLTXHU le schéma du pont à poutres. Le fonctionnement en flexion atteint vite ses limites économiques pour des portées de 200 à 300 m et de 400 à 500 m avec des structures innovantes en treillis spatial. La solution est de rapprocher les appuis et les multiplier en recourant aux tabliers haubanés ou suspendus

Flexion

Flexion : Section importante

Amincir les sections: Éliminer la flexion Solution: Poutre en treillis

Compression + Traction Compression : Problème de flambement; solution : Poutre suspendue Suspentes en traction

/¶LQWpUrW des ponts à câbles : Libération totale de O¶HVSDFH inférieur ; Franchissement de très grandes portées ; Elancement exceptionnel des tabliers. 91

Pont suspendu Les ponts suspendus sont des ponts dont les éléments porteurs principaux sont des câbles auxquels les réactions du tablier sont transmises par des suspentes. Ces câbles porteurs métalliques passent au sommet de pylônes et sont ancrés dans des culées de dimensions importantes. Dans la famille des ponts suspendus, les ponts symétriques à trois travées avec câbles porteurs paraboliques continus et ancrés dans des massifs indépendants sont les plus courants. Pour G¶pYLGHQWHV raisons de limitation du poids propre, et compte tenu de la gamme des portées couverte par ce type G¶RXYUDJH le tablier des ponts suspendus est toujours en acier.

Que sa structure soit triangulée ou de forme tubulaire, il est soigneusement étudié vis-à-vis des problèmes de stabilité aéroélastique. Le record du monde est le pont Akashi Kaikyo au Japon, avec une portée centrale de 1 990 m environ.

92

7- suivant leur schéma longitudinal Pont suspendu

pylône 0DVVLIG¶DQFUDJH

93

7- suivant leur schéma longitudinal Pont suspendu Prédimensionnement

N

N | p L2/(8 f)

f

N

Hp

L

94

7- suivant leur schéma longitudinal Pont suspendu Pont de Brooklin, 1883, entièrement en acier, New York, record de protée de 486,50m . Gr and Belt (DK) ± 1998 ± Portée 1624 m Humber (UK) ± 1981 ± Portée 1410 m Golden Gate (USA) ± 1937 ± Portée 1280 m Bosphore I (Turquie) ± 1973 ± Portée 1074 m Ponte 25 de Abril (Portugal) ± 1966 ± Portée 1013 m 95


3RQWG¶$NDVKL.DLN\R-DSRQ7UDYpHFHQWUDOHGHP

96


Pont suspendu de détroit de messine, Italie Construction estimée (2012-2017)!!!!

97

Pont à haubans La construction de ponts à haubans de conception moderne se développe rapidement après la Seconde Guerre mondiale, G¶DERUG avec des tabliers métalliques puis avec des tabliers en béton rigides et un nombre limité de haubans de forte puissance. La grande évolution viendra du développement du haubanage multiple (pont de Millau) : cette conception V¶DSSOLTXHUD remarquablement aux ponts à tablier en béton précontraint car elle est bien adaptée au mode de construction en encorbellement. Actuellement, il est clair que les ponts à haubans font reculer le domaine G¶HPSORL des ponts suspendus (Calgaro): la limitation à O¶DFFURLVVHPHQW de leur portée est seulement liée aux questions de stabilité aéroélastique. Les deux plus grands ponts à haubans actuels sont les pont de Normandie (856 m de portée centrale) et le pont sur la rivière Tatara au Japon (890 m). Des études poussées permettent déjà de penser TX¶RQ pourra construire, dans un proche avenir, des ponts à haubans allant MXVTX¶j 1 500 m de portée 98

7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané Par la variété de ses ressources techniques et architecturales, on peut dire que le pont à haubans est une structure G¶XQH grande générosité technique et architecturale et G¶XQ immense intérêt.

99

7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané

Wandres

Les pylônes : le Y renversé

Düsseldorf Flehe

Ben-Ahin

Les pylônes : En I

Les pylônes : en A le pont de Normandie

100

7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané

encastrement

Liaison tablier - pylône (cours D. Lecointre)

appui simple

suspension totale

encastrement et appui 101

7- suivant leur schéma longitudinal Pont à haubans

Le haubanage (cours D. Lecointre)

longitudinalement

transversalement parallèles

Axiale

Latérale

Une disposition des haubans en forme de harpeG¶DVSHFWWUqVKDUPRQLHX[HVWVXUWRXW adaptée à une suspension axiale ou à une suspension bilatérale à mâts verticaux (ponts de portée moyenne). Une disposition en forme de semi-éventail est la disposition la plus courante pour les 102 ponts à pylônes en A ou Y renversé, de moyenne à très grande portée.

7- suivant leur schéma longitudinal Eléments de conception Le choix G¶XQ type de suspension, se répercutant directement sur la conception des pylônes, Q¶REpLW à aucune règle mathématique : il dépend de considérations à la fois techniques et esthétiques.

Suspension axiale Envisageable dans le cas G¶XQH voie portée comprenant une bande centrale

permettant G¶LPSODQWHU un pylône à mât unique. Le tablier doit être suffisamment rigide vis-à-vis de la torsion (poutrecaisson) pour reprendre les efforts dus à un chargement dissymétrique ; il ne faut donc pas TX¶LO soit de largeur exceptionnelle (inférieure à 20 m). Les ponts à suspension axiale sont de grande qualité esthétique car la présence G¶XQH seule nappe de haubans permet, par rapport à une suspension bilatérale, G¶pYLWHU tout croisement optique disgracieux des câbles. Par ailleurs, la présence G¶XQ mât central élancé confère à O¶RXYUDJH une intéressante impression de légèreté. 103

7- suivant leur schéma longitudinal Eléments de conception Suspension bilatérale (Selon Calgaro) est, a priori, adaptée : aux ponts de portée moyenne : pour les tabliers de largeur modérée, les pylônes sont constitués de

deux mâts verticaux indépendants, et la suspension est constituée de deux nappes en forme de harpe, G¶pYHQWDLO ou de semi-éventail ; pour les tabliers de grande largeur, les pylônes peuvent être constitués de deux mâts verticaux reliés par une poutre de contreventement transversale ou, plus fréquemment, de deux mâts inclinés en forme de A, de V ou de Y renversés ; aux ponts de grande à très grande portée, pour bénéficier de la rigidité

naturelle TX¶HOOH confère (vis-à-vis des chargements dissymétriques et de la stabilité aéroélastique qui devient déterminante dans ce cas). Le pylône, de grande hauteur, est quasi systématiquement en forme de Y renversé, les haubans étant ancrés dans la partie verticale du Y. 104

7- suivant leur schéma longitudinal Eléments de conception Le dimensionnement des tabliers des ponts à haubans est dicté par : Les sollicitations de flexion transversale, La reprise des efforts ponctuels dans la zone G¶DQFUDJH des haubans La limitation des déformations en torsion sous O¶HIIHW de chargements dissymétriques. Pour les ponts de très grande portée, la géométrie du tablier est également tributaire des conditions de stabilité aéroélastique. /H'RPDLQHG¶HPSORL des tabliers: En béton (10 à 15 kN/m 2 SRXUUDV¶pWHQGUHMXVTX¶jPGHSRUWpH En ossature mixte (6,5 à 8,5 kN /m2) devraient fournir une intéressante solution dans XQHJDPPHGHSRUWpHVDOODQWMXVTX¶jP Métalliques à dalle orthotrope (2,5 à 3,5 kN/m 2) restent les seuls envisageables pour les très grandes portées. Liaison du tablier aux pylônes Encastrement (total ou élastique) pour les grands ouvrages à tablier en béton et à suspension axiale Appui simple vertical (avec blocage du déplacement horizontal) adoptés pour les 105 tabliers à suspension latérale.

7- suivant leur schéma longitudinal Pont à haubans Lcent= 856 m

L e po n t d e Normandie, 1994 107


Pont Vasco de Gama à Lisbonne, 1998 L = 17 185 m ; Portée 420 m, H pylônes 155 m, Volume béton : 730 000 m3

Pont de Rion-Anthirion (Grèce) 4 portées de 540 m 106


Pont de Tatara, Japon, 1999

107


Le Viaduc de Millau 6 portées de 342 m EXUHDXG¶pWXGHV greisch greisch ingénierie

H pylône 335 m (totale)

Final design General computations Steel structure design Deck and pylons erection Plans

109


Pont à hauban Goulette extradossé Pont Radès-La 110

7- suivant leur schéma longitudinal Problématique des ponts de très grande portée (QJUDQGHSRUWpHOHVSUREOqPHVFKDQJHQWQRQVHXOHPHQWG¶pFKHOOHPDLVDXVVLGHQDWXUH - Le montage est la première difficulté à résoudre. Plus que pour tout autre ouvrage, les procédés de construction sont déterminants dans les études de conception des ponts de grandes portées.

- Les grandes déformations induisent un comportement non linéaire de la structure. -/¶pWDWGHVIRUFHVH[WpULHXUHVHVWFRPSOH[HOHVIRUFHVG\QDPLTXHVVRQWSUpGRPLQDQWHV -Donner au tablier une grande résistance de torsion et de flexion, mais cela le conduit à des structures de tablier en treillis, lourdes et sensibles au vent du fait de leur hauteur : technique américaine et japonaise. -5pGXLUHO¶HIIHWGHVIRUFHVH[FLWDWULFHVHQSURILODQWOHWDEOLHUSDUXQWUDYDLO G¶DpURG\QDPLFLHQYRLHVXLYLHSDUOHVHXURSpHQV

0DLVTXHOOHTXHVRLWODVROXWLRQDGRSWpHOHFRPSRUWHPHQWG\QDPLTXHGHO¶RXYUDJHUHVWHWRXMRXUV OLpDX[WHUPHVGHUDLGHXUGHVRXSOHVVHG¶DPRUWLVVHPHQWHWGHO¶LQWHUDFWLRQHQWUHOHVpOpPHQWV constructifs du pont. /¶REMHFWLIpWDQWGHVHSUpPXQLUFRQWUHWRXWHPLVHHQUpVRQDQFHGHO¶RXYUDJH

111

7- suivant leur schéma longitudinal Pont à câbles

Les tabliers? Les pylônes?? Les haubans???

112

7- suivant leur schéma longitudinal Les haubans??? Il existe principalement trois types de câbles :

Câbles à fils parallèles

Câbles à torons parallèles Câbles clos

113

Les haubans??? Câbles à fils parallèles : sont constitués G¶XQ ensemble de fils parallèles de 7 mm de diamètre, dont le nombre varie couramment de 50 à 350

114

Les haubans???

Câbles à torons parallèles: sont les plus répandus. Les plus gros câbles actuels comportent MXVTX¶j 109 torons, (toron T15).

115

Les haubans??? Câbles clos : Ils sont constitués par un faisceau de fils parallèles à section circulaire de 5 mm de diamètre entourés par des couronnes de fils à section trapézoïdale et de fils à section en forme de Z

116

Les haubans???

LES ANCRAGES : Ancrage bas: liaison hauban-tablier Ancrage haut: liaison hauban- pylône

Ancrage bas Petits ouvrages : ancrages réglables Grands ouvrages : ancrages fixes

Ancrage haut 2 principes de fonctionnement des câbles en tête de mât : - traversée -

croisement 117

Les haubans??? Ancrage haut

traversée

Ancrage haut

croisement

118

Les haubans??? Ancrage haut Ancrage haut ERLWHG¶DQFUDJHPpWDOOLTXH (pont de Normandie)

ERLWHG¶DQFUDJHPpWDOOLTXH (pont de Beaucaire)

119

Les haubans: Pont de Normandie

120

7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané PREDIMENSIONNEMENT De tablier (cours D. Lecointre) Élancements

Tablier rigide (ancien) : 1/50 à 1/100 Tablier souples : 1/500 hauteurs minimales : - dalles 80 cm - bipoutre mixte 1,80 m - caisson 2,50 m

121

7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané PREDIMENSIONNEMENT (cours D. Lecointre)

Règle du pendule T

P sin D

D angle entre le hauban et le tablier, limité à tg D ~ 0,5 (soit D ~ 26) Tension des haubans limitée à 0,45 fprg (~ 12 t par T15)

122

7- suivant leur schéma longitudinal Pont haubané PREDIMENSIONNEMENT (cours D. Lecointre) 2XYUDJHVDQFLHQVSHXGHKDXEDQVRX G¶R espacement de 30 à 50 m, donc tablier épais. Espacement des haubans

Principe moderne haubans de capacité moyenne HQWUH7HW7 G¶R - HVSDFHPHQWG¶HQYLURQ 20 m en tablier métallique -8 à 12 m en tablier béton

123

Les causes de vieillissement des câbles - Corrosion

- Fatigue et usure - Vibrations - Variations thermiques

124

Vibration des câbles

Les câbles sont très sensibles aux vibrations - Souples par nature - Les dispositions contre la fatigue réduisent les frottements, donc O¶DPRUWLVVHPHQW [tot = [int + [ext + [aero

Les causes de vibrations des câbles Plus de 15 causes de vibrations sont identifiées. Les plus courantes: - Instabilité combinée pluie-vent - Excitation paramétrique (flexion, balancement, torsion) Excitation transversale : résonance fstruc= fhaub Excitation longitudinale: instabilité fstruc= 2. fhaub - Action du vent tourbillonnaire -« - Les phénomènes aérodynamiques sur les câbles sont complexes. - La solution est O¶DPRUWLVVHPHQW des vibrations : le contrôle

125

Vibration des câbles

Contrôle par actionneur extérieur : MR, AMF «.

un

Effets des vibrations Aiguilles stabilisateurs 126

causes de vieillissement des câbles - Corrosion - Fatigue et usure - Vibrations - Variations thermiques Une variation de la température peut augmenter MXVTX¶j 25% la tension initiale Exemple pont Rades-La-Goulette

'T (C)

127

8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont construit sur cintre et échafaudage au sol (pont dalle) Pont construit sur cintre autolanceur (pont dalle) Pont mis en place par grue ou lanceur (poutres préfabriquées)

Pont mis en place au moyen G¶XQ portique autolanceur (caisson préfabriqué) Ponts poussés 3RQWVFRQVWUXLWVSDUHQFRUEHOOHPHQWVVXFFHVVLIV«

128

8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont construit sur cintre et échafaudage au sol

129

8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont construit sur cintre autolanceur

136

8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont mis en place par de grue (poutres en BA) Pose par une grue

131

Poutres préfabriquées en BA

8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont mis en place par de lanceur (poutres en BP) Lanceur de poutres

Poutres préfabriquées en BP

132

8- suivant le procédés de construction de leur tablier Procédés de mise en place des caissons au moyen G¶XQ portique autolanceur (caisson préfabriqué)

133

8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont poussé

134


POUSSAGE UNILATERAL

Différentes méthodes : - avec avant-bec

- avec mât de haubanage - avec appuis provisoires - avec combinaison de plusieurs méthodes 135


1 - montée des vérins de levage et mobilisation de la réaction d'appui. 2 - Poussage des vérins de levage sur leur plaque de glissement et entraînement du tablier par frottement à l'interface intrados du tablier /plaque striée du vérin vertical. 3 - En fin de course, descente des vérins de levage, le tablier se trouvant à nouveau appuyé sur son massif de repos. 4 - Les vérins de poussage ramènent le système à sa position de départ, un nouveau cycle peut commencer. 136

8- suivant le procédés de construction de leur tablier Pont poussé VIADUC DE MILLAU

137

8- suivant le procédés de construction de leur tablier Construction par encorbellements successifs Construction de fléau Après bétonnage du voussoir sur pile, les voussoirs courants sont mis en place ou bétonnés dans les équipages mobiles accrochés de chaque coté du fléau. Dès que le béton a atteint la résistance nécessaire, une ou deux paires de câbles de fléau sont tendus et les équipages sont avancés G¶XQYRXVVRLUMXVTX¶j achèvement du fléau 138

Construction par encorbellements successifs

139

Construction par encorbellements successifs Câblage du fléau Câblage de continuité intérieur au béton Câblage de continuité extérieur au béton

140


141


&kEOHVG¶pFOLVVDJH

142

Construction par encorbellements successifs Disposition transversale des câbles :

± sur déviateur

± sur appui

0,80 à 1,20 m Câbles extérieurs Câbles de fléau

0,15 0,35 à 0,40 Câbles de continuité

Câbles extérieurs

143


150


145


Conception du découpage en voussoirs Voussoirs

courants : Long varie entre 2.5 à 4m voire 5 m

Voussoirs sur piles > 8m Voussoirs de clavage: voussoir coulé sur place = 2m Voussoir préfabriqué = 30 à 50 cm

146


Conception du découpage en travées

/RUVTXHODWUDYpHHVWSOXVFRXUWHTXH/RQSUpYRLWXQOHVWGDQVO¶RXYUDJH ou sur la culée (culée contrepoids), ce lest est évalué sous les conditions G¶pTXLOLEUHVWDWLTXHGHO¶(& Lest

Cintre

0,6 "

"

"

"

0,5"

147


&RQGLWLRQVG¶DSSXL

Piles encastrées fûts dédoublés (piles hautes) voiles souples (piles courtes)

148


Stabilité du fléau

/¶HQFDVWUHPHQW peut-être définitif, si la phase G¶H[SORLWDWLRQ prévoit un encastrement.

Il peut-être provisoire, si la phase G¶H[SORLWDWLRQ prévoit un appui simple. Dans ce cas, le mode constructif doit prévoir la libération de O¶DSSXL en fin de phase de construction.

Actions à prendre en compte : Efforts

de poids propre du fléau en console

Efforts dus aux charges de chantier (Charges de chantier connues et aléatoires) Effet d'un vent ascendant Actions accidentelles

149


Stabilité du fléau 9 Situation normale de construction (type N)

9 Situation accidentelle - chute de l'équipage mobile (type A)

150


Stabilité du fléau 9 Situation normale de construction (type N)

Combinaisons fondamentales : déséquilibre en construction ±A1 : 1,35 G max+ 1,25 G min) + 1,35 (Qc1max+ Qc1min + Qc2+ Qc3+ [Qv]) ±A2 : 1,00 G max+ 1,00 G min) + 1,35 (Qc1max+ Qc1min + Qc2+ Qc3+ [Qv]) (proposition EC1)

151


Stabilité du fléau 9 Situation accidentelle - chute de l'équipage mobile (type A)

± Combinaisons accidentelles : FKXWHGHO¶pTXLSDJH B : G max+ G min + QA+ (Qc1 Qc2+ Qc3) (proposition EC1 )

152


Stabilité du fléau charge

caractéristiques

Valeur en kN/m²

Qc2a / qca

Charge répartie du personnel et du matériel

1 kN/m²

Qc2b /qcb

Charge de stockage, disposée dans des zones spécifiques

Qc2b = 0,2 kN/m² Qc3 = 100 kN

Qc1/ qc1

Charges statiques des équipages, coffrages

Qc1 = 0,5 kN/m² mini Qc1 = 400 à 600 kN

Qv / qv

Charges de vent ascendantes disposées de façon la plus défavorable sur un demi fléau

Qv = 200 N/m² ou voir EC 1-4

Gmax, Gmin

Charges de poids propre max et min

Gk = 25 kN/m3 avec Gmax = 1,02 Gk Gmin = 0,98 Gk 153



Equilibre statique des fléaux pendant la phase de construction Système constituant un encastrement élastique ± GpGRXEOHPHQWGHVOLJQHVG¶DSSXLFRQVWLWXpHVDORUVGHFDOHVERvWHVjVDEOHFDOHV en béton, plaques préfabriquées, etc« ± clouage pour éviter le décollement sur les cales

Stabilisation par palées provisoires

154


Stabilité du fléau /HFORXDJHSHXWrWUHDSSX\pGLUHFWHPHQWVXUO¶HQWUHWRLVHRXUDSSRUWp YHUVO¶kPHSDUO¶LQWHUPpGLDLUHG¶XQHSRXWUHGHUpSDUWLWLRQ clouage B 0,5 B

0,25 B

0,25 B

entretoise

cales

pile 155


Stabilité du fléau Dimensionnement des câbles de clouage Dimensionnement des cales provisoires

En construction (combinaisons A) le fléau ne doit pas décoller : avec Fi force des n FkEOHVG¶XQHILOH

En situation accidentelle (combinaisons B) - GpFROOHPHQWHQ$VXUWHQVLRQGHVFkEOHVYpULILFDWLRQG¶XQHURWDWLRQ du fléau limitée Fg Fi 'Tg d Ful - tension maxi des câbles

Ful

fpeg

Jp

Jp

1,0

162


Stabilité du fléau Tête de la pile, vue de dessus

Cale

Cale

Vérins

A.A. définitif

Cale

A.A. définitif Axe Longitudinal Cale de l'ouvrage

Il faut donc dimensionner les têtes de pile pour contenir ± les appuis

Câbles de clouage Vue de face (sans cales, ni câbles)

± les vérins ± les cales et le clouage

Bossages

157



Clouage du VSP

mode d ¶DQFUDJHGHVFkEOHVGH stabilisation sur le hourdis supérieur

158


Stabilité du fléau: passage sur appuis définitifs -démontage des clouages -mise en place de vérins -Vérinage -enlèvement des cales - dévérinage et appui définitif

159


Conception transversale du caisson

160


Conception transversale du caisson Epaisseur du hourdis supérieur et inferieur Epaisseur des âmes Dimensionnement des goussets supérieurs et inferieurs

HCmin=2.3m

167


Conception transversale du caisson détermination de H

Tabliers à hauteur constante (L< 60m)

Hp = Hc

O = 1/20 à 1/23 Tabliers à hauteur variable (L> 60m) Op = 1/16 à 1/18

Hp > Hc Oc = 1/30 à 1/35

appuis simples

162


Conception transversale du caisson Epaisseur du hourdis supérieur Es Le hourdis supérieur est une dalle pleine dont l'épaisseur peut être constante comme elle peut varier transversalement pour s'adapter aux efforts transversaux à reprendre. Oes = L/(2 e4 )

d'abord C # B/4

- épaisseur du hourdis en zone centrale max de 25 < Oes < 30 en extrémité

e1 =

ou

3 I (diamètre de gaine)

20 cm

(garde-corps)

24 à 25 cm (si BN4) - et à l'enracinement, généralement

e 2 = e3

élancement 5 < Oe2 < 7

Epaisseur du hourdis inférieur Ec, Ep /¶pSDLVVHXU du hourdis inférieur est déterminée par les conditions de résistance en flexion transversale. Elle est minimale à la clé et maximale sur pile. Les lois de variation de l'épaisseur en fonction de l'abscisse horizontale sont soit linéaire, soit parabolique. Cette dernière loi de variation permet de gagner du poids. Dans la partie centrale Ec doit être aussi mince que possible (18 à 22) Dans les ouvrages larges, flexion transversale prédominante, Ec= 25cm Ep est déterminée par la condition de limitation de compression en service : Ep varie entre 35 à 80cm Pour les hauteurs variables, O¶KRXUGLV inférieur doit résister à la poussée au vide

163


Conception transversale du caisson (SDLVVHXUGXO¶kPH Les âmes du caisson sont la plupart du temps inclinées car cette disposition facilite le décoffrage et réduit la largeur des têtes de pile. L'inclinaison couramment adoptée est comprise entre 10 et 30 %. Longitudinalement, l'épaisseur des âmes est généralement constante pour les ponts de hauteur variable.

Ea = dimensionnement en résistance

Ea t

L B 1,25 0,125 275 L

bétonnage, il faut pouvoir :

d = diamètre des cadres d'effort tranchant e (enrobage) = 2 à 3 cm n = nombre de câbles en parallèle (généralement = 1) On prendra le maximum de ces trois conditions 164



Forme des voussoirs Réservations des câbles Aperçu sur le ferraillage 171


Conception transversale du caisson VSP

Voussoir sur pile

câbles extérieurs

165


Conception transversale du caisson Voussoir déviateur

câbles extérieurs

173


Conception transversale du caisson câbles intérieurs éclissage

168



&RXOpHQSODFHXQYRXVVRLUG¶XQHORQJXHXUPLQLPDOHGHPSRXU permettre la mise en tension des câbles de fléau du dernier voussoir Préfa : limité à un joint soit clavé, soit maté, beaucoup plus réduit 30 à 50 cm

Voussoir de clavage

169


Procédés de pose de voussoirs préfabriqués

170



171



172



173

Formes particulières des ponts en encorbellements et des voussoirs

174

Références bibliographiques A. Bernard-*pO\-$&DOJDUR&RQFHSWLRQGHVSRQWVFRXUVGHO¶(13& 3UHVVHVGHO¶(13& A. Bernard-*pO\-$&DOJDUR&RQFHSWLRQGHVSRQWVWHFKQLTXHVGHO¶LQJpQLHXUWUDLWpFRQVWUXFWLRQ ' 500: pp 1-24 J.A. Calgaro, M. Virlogeux: Projet et Conception des ponts: Analyse structurale des tabliers de pont. 3UHVVHVGHO¶(13&ème édition 1994 D. Lecointre: Cours conception des ponts, Tunisie 2006-2009.

M. Ben Ouezdou: Polycopie de cours OA, ENIT 2006. O. Ben Mekki and F. Toutlemonde. Experimental validation of a 10 m- span composite UHPFRC- Carbon fibres- Timber Bridge concept. ASCE : Journal of Bridge Engineering, Vol. 16, N1, January 1, 2011. O. Ben Mekki and F. Auricchio. Control of stay cable in cable-stayed bridge transverse vibration with one

SMA, International Journal of Non-linear mechanic, Vol. 46, 470±477, 2011. S. Montassar, O. Ben Mekki, G. Vairo, H. Ben Salah and F. Aloulou, Influence of temperature variations on the mechanical behavior of stay cable using catenary-based approach. Third Euro-Mediterranean 6\PSRVLXPRQ$GYDQFHVLQ*HRPDWHULDOVDQV6WUXFWXUHV$*6¶'MHUED7XQLVLD-10 Mai 2010.

Setra: Guide de conception: Ponts en BP contsruits par encorbellements successifs, Juin 2003 6HWUD*XLGHGXSURMHWHXU2XYUDJHVG¶$UWSRQWVFRXUDQWV-XLQ CNISF(Conseil National des ingénieurs et scientifiques du France) Comité génie civil : Ponts mobiles, Février 2010 175

Chapitre2-Classification Des Ponts

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