Cité 1200 lgmts, Rue 14.10 villa n° 205 & 206 10 B.P. 13478 Ouaga 10 Tél. (226) 50 36 91 98 Fax: 50 36 34 03 Burkina Faso
ETUDE TECHNIQUE DU FRANCHISSEMENT DU CANAL DE BANGR-WEEGO AU DROIT DE LA RUE 27.129
MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER EN INGENIERIE DE L'EAU ET DE L'ENVIRONNEMENT OPTION : GENIE CIVIL -----------------------------------------------------------------Présenté et soutenu publiquement le 19 juin 2010 par
ABDERAMANE ADOUM BICHARA Travaux dirigés par : Dr Ismaïl GUEYE, enseignant chercheur au 2iE et Mr Gilles GUIGMA, Ingénieur ouvrages d’art à AGEIM Ingénieurs Conseils
Jury d’évaluation du stage : Président :
Dr Raffaele VINAI
Membres et correcteurs :
Dr Ismaïl GUEYE Mr Gilles GUIGMA Mr Lawane ABDOU GANA
Promotion 2007-2010
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
REMERCIEMENTS Je ne pourrais finir ce travail sans dire encore une fois merci à ALLAH le tout puissant de m’avoir donné la foi, la force et le courage. Je tiens à signaler toute ma gratitude à toutes les personnes physiques ou morales qui, de près ou de loin, ont contribué à la réalisation de ce mémoire. Qu’il me soit permis de remercier particulièrement : Mes encadreurs Dr GUEYE Ismaïl et Mr Gilles GUIGMA pour leur entière disponibilité, leurs conseils et leurs éclaircissements qui m’ont tant servi ; Monsieur le Directeur General de AGEIM Ingénieurs Conseils, Tiraogo Hervé OUEDRAOGO pour nous avoir accepté et facilité notre intégration ; L’ensemble du personnel de l’Agence d’Etudes d’Ingénierie et de Maîtrise d’œuvre (AGEIM Ingénieurs Conseils), notamment Mr Patrick KABORE, Mr Didier BAWA et Mr Pascal OUEDRAOGO, pour leur disponibilité et leurs conseils qui nous ont beaucoup aidés dans la réalisation de ce travail ; Le corps professoral de l’Institut International d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement (2iE) pour tous les enseignements reçus ; Monsieur Jules MOGUENA MARAMBAYE pour son aide durant mes trois années d’études.
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
II
DEDICACE
A ALLAH le tout Puissant qui m’a créé et qui m’a donné la faculté de connaître et de comprendre, qu’il soit loué éternellement, Amine ! A ma Maman qui m’a donné la vie et qui a guidé mes premiers pas dans la recherche du savoir et de la réussite, qu’elle trouve ici la joie ; A mon défunt Papa auprès de qui j’ai eu le goût de la sagesse, que le meilleur des paradis soit sa demeure ; A mon grand frère Ali MBODOU ABAKAR, qui été d’une grande utilité dans ma formation de base, qu’il trouve ici ma reconnaissance et qu’ALLAH le comble de sa bénédiction ; A mes frères et sœurs, en particulier Hadjé Fatimé Adoum Bichara, qui m’a été d’un grand secours durant les études au Burkina Faso ; A ma femme Fatimé AÏSSAMI ABDOU, qui m’a soutenu et a accepté toutes les contraintes de ma longue absence, qu’ALLAH te récompense et te comble de sa riche bénédiction ; A mon grand frère Alhadj Goni Abderamane et toute sa famille pour leur soutien constant, qu’il trouve ici ma reconnaissance ; A mes camarades du 2iE qui m’ont permis d’étendre ma famille audelà des frontières, que cette ambiance perdure ; A mes professeurs qui m’ont transmis leurs connaissances, je leur souhaite longévité, succès et bonheur.
RESUME Le projet de construction d’un ouvrage d’art sur le futur canal qui sera construit sur le marigot Kadiogo, au croisement du prolongement de la rue 27.129, s’inscrit dans la droite ligne du souci du Gouvernement Burkinabé de trouver une solution idoine à la problématique de l’inondation dans la ville de Ouagadougou et d’assurer la facilité de mobilité des populations de la zone concernée. Cette étude menée dans le cadre du projet de fin d’étude pour l’obtention du diplôme de Master 2 de génie civil se veut avant tout un début de recherche de solutions optimales tant sur le plan technique qu’économique en vue de la construction d’un ouvrage d’art sur le lieu indiqué ci-haut. Pour atteindre cet objectif, il est fait d’abord mention de tous les éléments préliminaires entrant dans l’étude d’un ouvrage d’art, à savoir les données naturelles et fonctionnelles qui tiennent compte de tous les aspects de l’ouvrage. Ces données ainsi que les recommandations des termes de référence ont permis de faire une analyse approfondie afin de choisir les variantes susceptibles de répondre techniquement et économiquement à la problématique posée. A l’issue de cette analyse, deux variantes ont été proposées : La construction d’un pont à poutre en béton armé ayant cinq (05) travées isostatiques de 18 m ; Ou celle d’un dalot cadre de dix-huit (18) ouvertures de 5 m de large et 3 m de hauteur. Le choix de l’une ou l’autre option n’étant faite qu’après l’étude technico-économique qui a permis de ressortir la solution la plus indiquée techniquement et économiquement. D’autres critères ont aussi été utilisés, mais les plus déterminants étant les deux cités. Après calculs, nous constatons que les deux ouvrages répondent aux normes techniques, du point de vue de la consommation du béton B30 et de la quantité de fer fe500, qui sont les éléments les plus chers, le dalot cadre permet d’économiser 50% de ces matériaux, c’est pourquoi notre choix s’est porté sur cet ouvrage. Il a été ensuite mené une estimation sommaire de l’ouvrage à exécuter, son coût est de 257 544 853 FCFA TTC. Mots clés : Etude du franchissement du canal de Bangr-wéego, étude comparée d’ouvrage d’art, pont à poutre, dalot cadre.
ABSTRACT The construction project of a work of art on the future channel which will be built on the Kadiogo backwater, with the crossing of the prolongation of street 27.129, registers in the line line of the concern of the Burkina Faso Government of finding a solution suitable with the problems of the flood in the town of Ouagadougou and of ensuring the facility of mobility of the populations of the zone concerned. This study undertaken within the framework of the project of end of study for obtaining the diploma of Master 2 of civil engineering wants to be before a whole beginning of research solution optimal as well on the technical plan as economic for the construction of a work of art on the place indicated. To achieve this goal, it is initially mentioned all preliminary elements entering the study of a work of art, namely the natural data and functional which take account of all the aspects of the work. These data as well as the recommendations of the terms of reference made it possible to make a thorough analysis in order to choose the alternatives likely to answer technically and economically the problems posed. At the conclusion of this analysis, two alternatives were retained: the construction of a bridge with reinforced concrete beam having five (05) isostatics pans of 18 m or that of channel tallies of eighteen (18) openings 5 m and 3 m height. The choice of one or the other option being made only after the economic and technical study which has does not make it possible to arise the solution most indicated technically and economically. Other criteria were also used, but most determining being the two cities. Technically, the two works hold but economically, from the point of view of the consumption of the concrete B30 and of the quantity of iron fe500, which are the most expensive elements, the channel framework makes it possible to save 50% of these materials, this is why our choice was made on this work. It was then carried out a summary estimate of the work to be carried out and the estimated cost after this economic study is 257 544 853 FCFA including all taxes. Key words: Study of the crossing of the channel of Bangr-wéego, compared study of work of art, bridge with beam, channel tallies.
LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS AGEIM :
Agence d’Etudes d’Ingénierie et de Maîtrise d’œuvre
APD :
Avant-projet détaillé
BA :
Béton Armé
BAEL :
Béton Armé aux Etats Limites
CRT :
Coefficient de Répartition Transversale
EHE :
Norme espagnole de calcul BA
ELU :
Etat Limite Ultime
ELS :
Etat Limite de Service
IQOA :
Image de la Qualité des Ouvrages d’Art
PHE :
Plus Hautes Eaux
PP73 :
Document pilote du SETRA pour le calcul des appuis des ponts
PK :
Point kilométrique
RDM :
Résistance Des Matériaux
REBAP :
Norme portugaise de calcul BA
RN :
Route Nationale
SETRA :
Service d’Etudes Techniques des Routes et Autoroutes
Q10, Q25, Q100 : Débits de période de retour respectivement de 10 ans, 25 ans et 100 ans Qp : 2Ie :
Débit de projet Institut international d’Ingénierie de l’Eau et de l’Environnement
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
SOMMAIRE
REMERCIEMENTS ................................................................................................................................ I DEDICACE ............................................................................................................................................ III RESUME................................................................................................................................................ IV ABSTRACT ............................................................................................................................................ V LISTE DES SIGLES ET ABREVIATIONS.......................................................................................... VI Liste des figures ...................................................................................................................................... 6 CHAPITRE 1 : INTRODUCTION-GENERALITE ............................................................................... 7 1.1.
CONTEXTE ET OBJECTIFS DE L’ETUDE ........................................................................ 7
1.1.1.
Contexte .......................................................................................................................... 7
1.1.2.
Objectif général ............................................................................................................... 8
1.1.3.
Objectifs spécifiques........................................................................................................ 8
1.2.
Organigramme de la méthodologie générale ......................................................................... 10
CHAPITRE 2 : LES DONNEES DE L’ETUDE .................................................................................. 11 2.1.
Présentation ........................................................................................................................... 11
2.1.1. 2.2.
Données de base ............................................................................................................ 11
Données générales ................................................................................................................. 11
2.2.1.
Situation géographique .................................................................................................. 11
2.2.2.
Données topographiques ............................................................................................... 12
2.2.3.
Données géologiques ..................................................................................................... 12
2.2.4.
Climat et pluviométrie ................................................................................................... 12
2.2.5.
Trafic ............................................................................................................................. 13
2.3.
Implantation de l’ouvrage ..................................................................................................... 13
2.4.
Etude hydrologique ............................................................................................................... 14
2.4.1. 2.5.
Détermination de la crue du projet ................................................................................ 14
Etude hydraulique.................................................................................................................. 16
2.5.1.
Calcul des caractéristiques géométriques des ouvrages ................................................ 16
2.5.2.
Détermination du débit capable de l’ouvrage projet ..................................................... 17
2.5.3.
Détermination de la cote de PHE .................................................................................. 17
2.5.4.
Effet de l’ouvrage sur l’écoulement .............................................................................. 17
2.5.5.
Dimensionnement hydraulique du dalot ........................................................................ 20
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
1
2.6.
Calcul d’affouillement ........................................................................................................... 20
2.7.
Le tirant d’air ......................................................................................................................... 21
2.8.
Le calage de l’ouvrage (cote de l’intrados) ........................................................................... 21
CHAPITRE 3: ETUDE DES DIFFERENTS TYPES D’OUVRAGES ................................................ 22 3.1.
Présentation des variantes possibles ...................................................................................... 22
3.2.
Choix du type d’ouvrage ....................................................................................................... 22
a.
Concernant les ponts ............................................................................................................. 22
b.
Concernant les dalots............................................................................................................. 23
CHAPITRE 4 : ETUDE DE PREDIMENSIONNEMENT................................................................... 25 4.1.
Prédimensionnement des différents éléments du pont .......................................................... 25
4.1.1.
Caractéristiques géométriques du profil en travers du pont .......................................... 25
4.1.2.
Prédimensionnement des structures .............................................................................. 25
4.1.3.
Prédimensionnement des piles, culées et fondations ..................................................... 27
CHAPITRE 5 : ETUDE DES POUTRES ............................................................................................. 28 5.1.
Détermination des sollicitations longitudinales..................................................................... 28
5.1.1.
Les valeurs caractéristiques des charges des équipements du tablier ............................ 28
5.1.2.
Charges permanentes des poutres .................................................................................. 29
5.1.3.
Les surcharges routières ................................................................................................ 31
5.2.
Détermination des CRT des charges ..................................................................................... 31
5.3.
Aperçu théorique sur la méthode de Guyon-Massonnet ....................................................... 31
5.4.
Sollicitations dimensionnantes .............................................................................................. 32
CHAPITRE 6 : ETUDE DU HOURDIS ............................................................................................... 33 6.1.
Calcul des sollicitations sur le Hourdi ................................................................................... 33 Les valeurs caractéristiques des charges des équipements du Hourdi ............................... 33
6.1.1. 6.2.
Les surcharges routières ........................................................................................................ 34
6.3.
Les sollicitations et le ferraillage ........................................................................................... 34
CHAPITRE 7 : ETUDE DES ENTRETOISES D’ABOUT ................................................................. 35 7.1.
Calcul des sollicitations ......................................................................................................... 35
7.1.1.
Sollicitations dues aux charges permanentes................................................................. 36
7.1.2.
Sollicitations dues aux surcharges routières et le vérinage ........................................... 36
7.2.
Combinaisons dimensionnantes ............................................................................................ 36
CHAPITRE 8 : ETUDE DES APPAREILS D’APPUI......................................................................... 37 CHAPITRE 9 : ETUDE DES CULEES................................................................................................ 39 9.1.
Inventaire des charges ........................................................................................................... 39
9.1.1.
Charges permanentes ..................................................................................................... 39
9.1.2.
Surcharges d’exploitation .............................................................................................. 39
9.1.3.
Surcharge sur remblai .................................................................................................... 39
9.1.4.
Surcharges routières ...................................................................................................... 40
9.2.
Descente des charges ............................................................................................................. 40
9.2.1.
Ferraillage du chevêtre .................................................................................................. 40
9.2.2.
Ferraillage du voile :...................................................................................................... 41
9.2.3.
Ferraillage de semelle de culée : ................................................................................... 41
CHAPITRE 10 : ETUDE DES PILES .................................................................................................. 43 10.1.
Inventaire des charges ....................................................................................................... 43
10.1.1.
Charges permanentes ..................................................................................................... 43
10.1.2.
Surcharges d’exploitation .............................................................................................. 44
10.2.
Descente des charges ......................................................................................................... 44
10.2.1.
Ferraillage du chevêtre .................................................................................................. 45
10.2.2.
Ferraillage des fûts ........................................................................................................ 45
10.2.3.
Ferraillage transversal ................................................................................................... 45
10.2.4.
Ferraillage des semelles sous les piles........................................................................... 46
CHAPITRE 11 : ETUDE DU DALOT ................................................................................................. 47 11.1.
Présentation générale ......................................................................................................... 47
11.2.
Le logiciel utilisé ............................................................................................................... 47
11.3.
Les actions ......................................................................................................................... 48
11.3.1.
Les poussées du terrain.................................................................................................. 48
11.3.2.
Les charges appliquées sur le tablier ............................................................................. 48
11.4.
Les hypothèses de calcul ................................................................................................... 49
11.5.
Les résultats de calcul........................................................................................................ 49
11.5.1.
Dimensionnement avec CYPE ...................................................................................... 49
11.5.2.
Dimensionnement manuel ............................................................................................. 50
CHAPITRE 12 : COMPARAISON ESTIMATIVE DE DEUX OUVRAGES .................................... 55 12.1.
Etude comparative ............................................................................................................. 55
12.2.
Devis quantitatif et estimatif ............................................................................................. 56
12.3.
Propositions pour l’étude environnementales.................................................................... 57
CONCLUSION ..................................................................................................................................... 58 BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................................ 59 ANNEXES ............................................................................................................................................ 60
ANNEXE N°1 : PHOTOS DU SITE ................................................................................................ 61 ANNEXE N°2 : PLAN D’ENSEMBLE DE L’AMENAGEMENT ET PROFIL EN TRAVERS DU SITE .................................................................................................................................................. 64 ANNEXE N°3 : CALCUL D’AFFOUILLEMENT ET CALAGE DE L’OUVRAGE .................... 67 ANNEXE N°4 : ETUDE DES DIFFERENTS TYPES D’OUVRAGES.......................................... 76 ANNEXE N°5 : PREDIMENSIONNEMENT DES DIFFERENTS ELEMENTS DU PONT ........ 81 ANNEXE N°6 : DETAILS DE CALCUL DES POUTRES ........................................................... 100 ANNEXE N°7 : ETUDE DU HOURDIS ....................................................................................... 152 ANNEXE N°8 : ETUDE DES ENTRETOISES D’ABOUT .......................................................... 162 ANNEXE N°9 : DETAILS DE CALCUL DE CULEES ................................................................ 179 ANNEXE N°10 : DETAILS DE CALCUL DE PILES .................................................................. 198 ANNEXE N°11 : DETAILS DE CALCUL DE PILES .................................................................. 211 ANNEXE N°12 : NOTES DE CALCUL DU DALOT 6X5X3 ...................................................... 230 ANNEXE N°13 : CADRE LOGIQUE ............................................................................................ 245
LISTE DES TABLEAUX TABLEAU 1 : CARACTERISTIQUES HYDRAULIQUES DES AFFLUENTS D KADIOGO (SOURCE : APD DE BANGR-WEEGO) ---------------------------------------------------------------------------------- 14
TABLEAU 2: ETUDE DE LA SECTION DE L’OUVRAGE -------------------------------------------------- 16 TABLEAU 3: ETUDE DE LA SECTION DE L’OUVRAGE -------------------------------------------------- 17 TABLEAU 4: SURELEVATION DUE A L’EFFET DE REMOUS -------------------------------------------- 19 TABLEAU 5: RESULTATS DU TABLEUR DE CALCUL HYDRAULIQUE DE DALOT --------------------- 20 TABLEAU 6: CARACTERISTIQUES GEOMETRIQUES DU PONT ----------------------------------------- 25 TABLEAU 7: RECAPITULATIF DU PREDIMENSIONNEMENT -------------------------------------------- 26 TABLEAU 8: RECAPITULATIF DES DIMENSIONS DES STRUCTURES DU PONT ------------------------ 27 TABLEAU 9: POIDS PROPRE TOTAL D’UNE TRAVEE ---------------------------------------------------- 30 TABLEAU 10: DIMENSIONS DES ENTRETOISES --------------------------------------------------------- 35 TABLEAU 11: SOLLICITATIONS A L’ELU --------------------------------------------------------------- 41 TABLEAU 12: POIDS PROPRE ET SURCHARGES SUR LES CULEES -------------------------------------- 41 TABLEAU 13: RESULTATS DU CALCUL DE FERRAILLAGE --------------------------------------------- 42 TABLEAU 14 : DESCENTE DES CHARGES AU NIVEAU DES PILES-------------------------------------- 44 TABLEAU 15 : FERRAILLAGE DES SEMELLES DES PILES ---------------------------------------------- 46 TABLEAU 16: RECAPITULATIF DE FERRAILLAGE PAR CONVOI --------------------------------------- 49 TABLEAU 17: CALCUL AUX ETATS LIMITES ULTIMES ------------------------------------------------ 51 TABLEAU 18: CALCUL AUX ETATS LIMITES DE SERVICE --------------------------------------------- 52 TABLEAU 19: COMPARAISON QUANTITATIVE ENTRE LE PONT ET LE DALOT ----------------------- 55 TABLEAU 20: ESTIMATIF DU DALOT. ------------------------------------------------------------------- 56
Liste des figures FIGURE 1: PLAN DE SITUATION DE LA ZONE DU PROJET ---------------------------------------------- 12 FIGURE 2: VUE DU SITE D’IMPLANTATION DE L’OUVRAGE (SOURCE : GOOGLE EARTH, EUROPA TECHNOLOGIE, GOOGLE A UNE ALTITUDE DE 639 M) ------------------------------------------- 13 FIGURE 3: PROFIL EN TRAVERS TYPE DE LA ROUTE SANS L’OUVRAGE. ----------------------------- 25 FIGURE 4: COUPE TRANSVERSALE DU PONT A POUTRE EN BETON ARME. --------------------------- 26 FIGURE 5: COUPE TRANSVERSALE DE LA PILE DU PONT A POUTRES EN BA. ---------------------- 27 FIGURE 6: POUTRE DE RIVE ------------------------------------------------------------------------------ 30 FIGURE 7: POUTRE INTERMEDIAIRE --------------------------------------------------------------------- 30 FIGURE 8: DETAILS DU HOURDIS ------------------------------------------------------------------------ 34 FIGURE 9: APPAREIL D’APPUI EN
ELASTOMERE FRETTE
(SOURCE : IMAGE
DE LA
QUALITE
DES
OUVRAGES D’ART IQOA : LES APPUIS ET APPAREILS D’APPUI, SETRA 1996). ------------- 38 FIGURE 10: DETAILS DE LA CULEE. --------------------------------------------------------------------- 42 FIGURE 11: COUPE TRANSVERSALE DE LA PILE DU PONT A POUTRES EN BA. ---------------------- 44 FIGURE 12: JOINT
DE TYPE
WATERSTOP (SOURCE : PONTS
CADRES ET PORTIQUES DE
SETRA
PARU EN DECEMBRE 1992). ------------------------------------------------------------------------- 53
FIGURE 13: JOINT
PLAN
(SOURCE : PONTS
CADRES ET PORTIQUES DE
SETRA
PARU EN
DECEMBRE 1992). ------------------------------------------------------------------------------------ 53
FIGURE 14: DETAIL
DU JOINT DE CHAUSSEE ETANCHE (PROCEDE BREVETE)
CADRES ET PORTIQUES DE SETRA PARU EN DECEMBRE 1992).
(SOURCE : PONTS
------------------------------- 54
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION-GENERALITE Le présent mémoire est relative à l’étude de la construction d’un ouvrage d’art sur le croisement du canal sur le marigot Kadiogo, en dehors du parc BangrWéoogo et la rue n°27.129. A cet égard, on essayera de faire une étude de variante d’ouvrages pouvant permettre le franchissement de ce canal et d’étudier l’ouvrage d’art retenu.
1.1.
CONTEXTE ET OBJECTIFS DE L’ETUDE
1.1.1. Contexte Le marigot Kadiogo qui s’écoule d’Ouest vers l’Est de la ville, draine plus de 70% de la superficie de Ouagadougou. Affluent du Massili, il est l’exutoire des marigots de Boulmiougou, Moro-Naba, Canal central, Canal de Tampouy, Canal de Zogona, Canal de Tanhin, Canal de Wemtenga et celui de Bendogo. Les bassins versants de ces marigots sont urbanisés à des degrés divers, mais cela évolue, élevant de plus en plus les ruissellements. Trois barrages ont été édifiés sur le marigot Kadiogo et il traverse une aire protégée sur son tronçon aval (forêt communale BangrWéoogo à la sortie du déversoir du barrage N°3). Avec l’aménagement progressif des affluents du marigot Kadiogo dont les bassins s’urbanisent de plus en plus, celui-ci est en train de subir des variations de son hydrométrie. L’aménagement du marigot central, du Moro-Naba, de Zogona puis de Wemtenga a modifié les niveaux d’entrées des écoulements aux différents points de confluence avec pour conséquence une modification des écoulements sur les différents biefs aval. Ce phénomène est accentué à l’aval du barrage N°3 où le marigot a gardé du fait de la forêt classée qu’elle traverse, son tracé naturel et la pente correspondante. En dépit de ces efforts déployés par l’état burkinabé, force est de constater qu’il y a de plus en plus des inondations constatées ces dernières années dans certains quartiers de la ville et dans le parc Bangr-Wéoogo en particulier. Dans le souci d’apporter une solution durable et définitive à ce problème, le Gouvernement du Burkina Faso à travers le Ministère de l’Habitat et de l’Urbanisme a commandé une étude qui a proposé trois variantes d’aménagement.
La présente étude porte sur l’ouvrage de franchissement au droit du canal qui sera aménagé au croisement de la rue 27.129. C’est une partie des résultats de la variante n°1 qui a été retenue par le Maître d’Ouvrage concernant l’aménagement du parc de Bangr-wéego. La proposition de construire un canal dans le marigot kadiogo a pour conséquence le renforcement de la séparation d’une zone résidentielle. Pour permettre à la population de garder le même rythme de vie, il a été prévu la construction d’un ouvrage d’art au franchissement du canal, au droit du prolongement de la rue 27.129. Cet ouvrage long de 90 m servira aux piétons, aux cyclistes et aux véhicules de circuler librement d’une rive à l’autre du canal.
1.1.2. Objectif général L’objectif général assigné à ce travail est l’étude de deux (02) variantes d’ouvrages d’art en tenant compte des critères de coût, de délai de réalisation, de la facilité de mise en œuvre et de l’importance de l’impact sur l’environnement.
1.1.3. Objectifs spécifiques Les objectifs spécifiques pour cette étude sont : Réaliser une étude comparative des différents types d’ouvrages d’art en tenant compte des avantages et des inconvénients de chacun ; Réaliser l’étude technique et proposer une estimation de deux variantes retenues ; Ressortir l’ouvrage qui répond le mieux aux critères; Donner un plan d’avant-projet détaillé ; Donner quelques directives pour une éventuelle étude environnementale. Ces objectifs spécifiques ne peuvent être atteints que si les actions suivantes sont bien menées dans le cadre de cette étude : Faire l’étude hydraulique afin de déterminer les sections hydrauliques des ouvrage ; Etudier les différentes variantes d’ouvrages ; Faire une analyse sur le choix des ouvrages les plus appropriés ; Faire une étude technique de dimensionnement structural de deux variantes; Faire une étude technique afin de proposer l’ouvrage qui répond aux contextes locaux ; Faire des propositions en vue d’une étude d’impact environnementale.
La première partie de ce travail abordera les aspects préliminaires de cette étude c'est-à-dire le contexte et l’objectif général et les objectifs spécifiques cités ci-haut. La deuxième partie de ce mémoire, porte sur l’étude de définition englobant la reconnaissance du site et l’étude hydraulique, visant à caler l’ouvrage et d’en déterminer les dimensions connaissant la longueur de 90 m donné par l’APD de Bangr-wéego. La troisième partie traitera de dimensionnement structural de deux variantes d’ouvrages proposés. Dans cette dernière partie, il sera aussi question de l’étude d’impact environnementale sans laquelle on ne saurait définir et approcher les impacts qu’aura l’ouvrage sur l’environnement immédiat ainsi que sur les riverains et les usagers. Mais compte tenu du temps qui nous était imparti, il ne sera donné ici que les grandes lignes de cette étude qui sera évidemment menée avant l’exécution de l’ouvrage.
1.2.
Organigramme de la méthodologie générale
DEBUT ETAPE PRELIMINAIRE Recherche documentaire Elaboration du cadre logique COLLECTE DES DONNEES Données topographiques Données géologiques géotechniques Données hydrologiques et climatiques TRAVAUX DE TERRAIN
Diagnostics visuels TRAVAUX DE BUREAU
Traitement des données Analyse des données Etude des variantes Etude de la variante retenue
REDACTION DU RAPPORT FIN
ENCADREURS
Visite du site
CHAPITRE 2 : LES DONNEES DE L’ETUDE Dans ce chapitre il sera question de l’étude de définition qui a pour objectif la recherche de variantes adaptées aux contraintes naturelles, fonctionnelles et financières relatives au site. Nous présenterons respectivement les données de base du projet, les contraintes techniques, économiques et environnementales qui s'imposeront pour la conception de la variante ou des variantes retenues et le dimensionnement, puis nous ferons ensuite une étude hydraulique afin de caler l’ouvrage (étape très importante pour le choix des variantes à adopter et pour la détermination des paramètres de dimensionnement de l’ouvrage). Enfin, une estimation sommaire de deux variantes d’ouvrages retenues nous permettra de faire le choix sera l'objet d'une étude technique dans le cadre de notre projet.
2.1.
Présentation
2.1.1. Données de base Les données de base ayant servi à l’établissement de la présente étude sont recueillies dans le rapport d’avant-projet détaillé de l’aménagement du parc urbain Bangr-wéoogo ainsi que les résultats des travaux topographiques entrepris sur le terrain. Cette étude a été réalisée par le groupement AGEIM - EMERGENCE Ingénieurs Conseils en date d’octobre 2009. Les documents suivants ont été également utilisés : Plan de situation de la zone de projet; Plan de détails de la zone du projet ; Photos prises lors de la visite de reconnaissance visuelle du terrain; Photos satellitaires Google earth ; Plan coté au droit de l’ouvrage projeté ; Rapport de l’avant-projet sommaire de l’aménagement du parc Bangr-wéoogo ; Rapport de l’avant-projet détaillé de l’aménagement du parc Bangr-wéoogo.
2.2.
Données générales
2.2.1. Situation géographique L’ouvrage d’art objet de la présente étude est situé sur le futur canal à aménager sur le marigot Kadiogo au PK 5+010. Il se situe au croisement de ce canal avec le prolongement de la rue 27.129, confer figure 1.
658000
659000
660000
661000
662000
663000
664000
665000
666000
667000
668000
669000
670000
1373000
1373000
277 #
278 287
#
#
RN 03
302
299
1372000
1372000
#
284 284
#
#
#
Zone du projet
1371000
1371000
292 #
282 #
1370000
ré
294
1370000
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o og Wé #
RN 04
B ar r a ge N °3
289 #
286
1369000
1369000
#
297
318 #
ard
de sT
1368000
1368000
AN SO
#
BA
OUAGADOUGOU
#
RT PO
307
AE RO
#
313
296
#
#
Yamtenga 1365000
1365000
1366000
1366000
Bo
1367000
322
#
1367000
ule v
316
322 #
658000
659000
660000
661000
662000
663000
664000
665000
666000
667000
668000
669000
670000
Figure 1: Plan de situation de la zone du projet 2.2.2. Données topographiques Un fond topographique avec le plan d’ensemble de l’aménagement à effectuer sont fournis. Ces données ont permis de tracer le profil en travers au droit du franchissement du canal afin d’apprécier la cote des plus hautes eaux (PHE) et la section hydraulique du canal donnant le débit de plein bord, (voir annexe n° 2) pour le plan d’ensemble et le profil en travers type du marigot. 2.2.3. Données géologiques La zone du projet se trouve sur un vieil ensemble cristallophyllien à dominance de roches granito-gneissiques et migmatiques surmonté d’un recouvrement altéré de faible épaisseur constitué de cuirasse, d’argile et de dépôts détritiques. 2.2.4. Climat et pluviométrie La zone concernée par la présente étude est caractérisée par un climat de type soudanien avec une saison sèche qui s’étend d’octobre à mai soit pendant huit (08) mois et une saison pluvieuse qui dure quatre (04) mois de juin à septembre. La pluviométrie moyenne annuelle varie de 750 à 850 mm. Le maximum des pluies est enregistré au mois d’août.
2.2.5. Trafic Etant actuellement à l'état de piste, le trafic reliant les deux rives est très faible et ne concerne que les piétons et les cyclistes ; D'ailleurs, aucun passage de véhicule n'a été relevé lors de la visite effectuée le 13 mars 2010. Cependant, après la construction de l’ouvrage, le trafic est appelé à devenir significatif car ceci permettra de faciliter la circulation des véhicules en reliant la RN3 et la RN4. Cela devra par ailleurs constituer un raccourci pour aller vers le futur aéroport de Ouagadougou qui sera construit à Donsin.
2.3.
Implantation de l’ouvrage
Le choix de l'emplacement de l'ouvrage est effectué à un endroit où l’accès entre les deux rives est facile sur le prolongement de la rue 27.129 qui est raccordée à la RN04. L'ouvrage est raccordé à la piste existante selon un tracé de caractéristiques confortables répondants aux normes techniques. Ainsi, l'ouvrage est implanté sur un alignement droit entre deux tronçons de rues (voir figure 2).
Site d’implantation de l’ouvrage
Figure 2: Vue du site d’implantation de l’ouvrage (Source : Google earth, Europa Technologie, Google à une altitude de 639 m)
2.4.
Etude hydrologique
L’étude hydrologique effectuée lors de l’étude d’avant-projet détaillé, donne le tableau1 suivant qui résume les débits du kadiogo et ses affluents. Tableau 1 : Caractéristiques hydrauliques des affluents d Kadiogo (Source : APD de Bangrwéego) Biefs Déversoir barrage n° 3 Confluence marigots Zogona-Central Confluence marigot Tanghin Confluence marigot Wemtenga Confluence marigot Somgandé1 Confluence marigot Somgandé2 Confluence marigot Bendogo1
Confluence marigots Zogona-Central Confluence marigot Tanghin Confluence marigot Wemtenga Confluence marigot Somgandé1 Confluence marigot Somgandé2 Confluence marigot Bendogo Dalot Bendogo (An Nayélé)
Longueur entre confluence (m)
Pentes (m/Km)
Q10 (m3/s)
290
4,0
54,0
450
1,0
144,4
1500
1,0
189,4
1260
2,0
246,5
520
0,7
264,6
260
0,7
317,1
1390
0,5
337,4
2.4.1. Détermination de la crue du projet Le SETRA classe les crues en cinq grandes catégories : 1. La crue de plein bord (de période de retour de 1 à 5 ans en général, selon le degré d’artificialisation du cours d’eau), pour laquelle les obstacles en lit mineur génèrent l’impact maximal, tout exhaussement de la ligne d’eau se traduisant directement par une aggravation du risque d’inondation ; 2. La crue moyenne (de période de retour 10 a 30 ans), susceptible de survenir pendant le chantier ; 3. La crue forte (de période de retour 50 ans environ), pour laquelle le pont ne doit subir aucun dommage ; 4. La crue rare (de période de retour 100 ans environ), pour laquelle le pont ne doit provoquer aucune gêne sensible aux alentours ; 5. La crue exceptionnelle (de période de retour 200 a 500 ans), pour laquelle le pont doit limiter la gêne aux alentours en cas de dysfonctionnement.
La crue de projet calculée pour le dimensionnement du canal lors de l’étude hydrologique est donnée dans le tableau 1 ci-avant (Confer dernière ligne et dernière colonne) est une crue décennale. Nous allons dimensionner notre ouvrage avec une crue de projet qui tient compte des contraintes économiques et de la sécurité des riverains. Sur la base de la crue décennale, le SETRA (Dans son ouvrage cours d’eau et pont, paru en 2007) donne les formules pour le calcul des débits équivalents de période de retour de 25 ans, 50 ans et 100 ans : Q25 = 1.20 Q10 = 1.20 x 337.40 = 404.88 m3/s; Q50 = 1.50 x Q10 = 1.50 x 337.40 = 506.10 m3/s; Q100 = 2 x Q10 = 2 x 337.40 = 674.80 m3/s. Il existe aussi la formule de Gradex qui donne une approximation sur le débit de période de retour 100 ans à partir du débit Q10, mais comme le dimensionnement sera fait sur la base de Q50, il ne sera pas fait mention de cette méthode. Conclusion : La méthode utilisée pour la détermination de la crue de projet est celle de SETRA. Ainsi, le dimensionnement des ouvrages retenus sera réalisé avec la crue de période de retour de 50 ans. Ce choix s’explique par le fait que la crue du premier septembre 2009 a certes causé des dégâts sur certains ouvrages, mais pas sur ceux se trouvant sur les grandes voies et dont le dimensionnement a été fait sur la base de débit de période de retour de 50 ans. En plus, aucun dégât majeur n’a été constaté sur les riverains au droit du site d’implantation de l’ouvrage. Il est vrai que la réduction de la section du lit par l’ouvrage engendrera une augmentation des plans d’eau en amont et une probable inondation et des dégâts sur l’ouvrage et les riverains, c’est pourquoi, il faudrait penser, lors de l’exécution de cet ouvrage, à protéger les abords de l’ouvrage et à écarter les populations riveraines à une distance de sécurité d’au moins 50 m sur chaque rive. Cette distance s’explique par le fait que les enquêtes menées sur le terrain lors de cette étude ont montré que les épisodes pluvieux du premier septembre ont causé quelques dégâts sur les habitations riveraines.
2.5.
Etude hydraulique
L’étude hydraulique de l’ouvrage de franchissement est réalisée dans le but d’attribuer à la structure une ouverture et un gabarit suffisant pour évacuer la crue de projet arrêtée par l’étude hydrologique, elle se fait en deux phases principales : Détermination du niveau des plus hautes eaux (PHE) sans la présence de l’ouvrage afin d’estimer l’influence directe de cette cote sur la cote à donner à l’intrados de l’ouvrage ; Estimation de l’effet de l’ouvrage sur l’écoulement (remous). 2.5.1. Calcul des caractéristiques géométriques des ouvrages Au droit de l’ouvrage, le canal aura la forme d’un rectangle donc les écoulements y seront considérés comme dans un canal à section rectangulaire. Pour assurer une bonne sécurité, nous dimensionnerons l’ouvrage avec la crue de période de retour de 50 ans énoncée ci-haut. Puisque l’ouvrage sera de section rectangulaire, sa longueur sera considérée égale à la largeur en gueule du canal c'est-à-dire 90 m, on aura les résultats du tableau 2 :
Tableau 2: Etude de la section de l’ouvrage N°
Débit du projet (m3/s)
b(m )
Ks
I(m/ m)
m
Yn( m)
S(m ²)
P(m )
Rh( m)
V(m B(m 3/s) )
1
506.10
90
70.0 0
0.00 05
0.00
2.00
180
94
1.91
2.81
90
Fr 0.63
Où : b : largeur du radier du canal ;Ks : Coefficient de Manning-Strickler ; I : Pente du canal ; Yn : la hauteur d’eau ou tirant d’eau ; m :fruir du canal, angle entre le talus du canal et l’horizontal ; S : section mouillée du canal ; P : périmètre mouillé ; Rh : rayon hydraulique ; V : vitesse de l’eau dans le canal ; B : largeur au miroir ; Fr : le nombre de froude qui caractérise le régime d’écoulement.
2.5.2. Détermination du débit capable de l’ouvrage projet La coupe transversale du bas fond réalisée au droit de l’ouvrage projeté après les levés topographiques et les enquêtes de terrain (voir annexe n° 2), a permis de calculer les paramètres hydrauliques et le débit capable de la section obtenue consignés dans les tableaux 2 et 3 . Pour le calcul du débit de plein bord du bas fond, on assimile le lit du Kadiogo à un ensemble de trapèzes, puis on détermine le débit par le biais de la formule de Manning-Strickler. Tableau 3: Etude de la section de l’ouvrage
Résumé :
Section mouillée = 180m²
Périmètre mouillée = 94m
Rayon Hydraulique = 1.91m
Le débit capable de l’ouvrage = 341.40m3/s
Observations : Avec le profil du terrain, le débit capable est bien inférieur au débit du projet (Q50 = 506.10m3/s) Cette marge montre que le débit de projet retenu est bien sécuritaire et donc l’ouvrage permettra d’évacuer des crues importantes.
2.5.3. Détermination de la cote de PHE Le calcul de la cote de PHE est souvent fait à l’aide de la formule de Manning Strickler en assimilant le bas fond à un canal de forme trapézique et en calculant à chaque cote le débit correspondant dans le but de tracer la courbe de tarage et d’en déduire la cote des plus hautes eaux. Pour notre cas, la cote de PHE est fournie par le rapport d’APD de l’aménagement de Kadiogo élaboré par le groupement AGEIM-EMERGENCE Ingénieur Conseils et vaut 279.77 m. 2.5.4. Effet de l’ouvrage sur l’écoulement Pour calculer la surélévation de la hauteur d’eau on adopte l’hypothèse suivante adaptée du mémoire de fin d’étude intitulé : Etude d’un ouvrage d’art sur Oued Aoulay (2006) situé au PK 5+200 de la route reliant Ratba à Bab Mansoura en Tunisie fait par Abdeljabbar FALOUACH et
Yassine BOUIH : :
En l’absence du pont, le canal a un régime fluvial : ( Fr
V gh
1)
V : vitesse moyenne de l’eau. h : tirant d’eau
x h1
h2
h3
h4
La surélévation produite est : x = h2 - h1 La charge spécifique en (h2) est la même qu’en (h3) du fait que la contraction ne produit pas une perte importante de charge. h2 = h3 h2
V22 V2 h3 3 2g 2g
Régime fluvial
h3 = h4 = h1 ,
V2 : vitesse de l’eau due au remous d’exhaussement ; V3 : vitesse de l’eau en aval de l’ouvrage ; g = 10 m/s². La vitesse de l’eau sous le pont est donnée par l’équation de continuité : Qp V3.L..h3 L : Débouché linéaire du pont : Coefficient de contraction variant de 0,85 à 0,95 suivant la forme des avant-becs, généralement on prend =0,9 (valeur moyenne) Qp : débit de crue au niveau du pont On a donc V3
Qp h3 L
Qp h1 L
= 3,12 m/s
Et
x = h2 - h1 = h2 – h3 =
V32 V22 2g
h1 : hauteur d’eau en amont de l’ouvrage ; h2 : Hauteur d’eau due au remous ; x : la différence de niveau d’eau entre h1 et h2 respectivement h2 et h3. V2 étant inconnue, on est obligé de procéder par approximations successives en commençant par V2 = V1= 2.81 m/s. Le tableau 4 suivant exprime les résultats de ces approximations :
Tableau 4: Surélévation due à l’effet de remous V2(m/s) 2.811666667 2.983101299 3.057001905 3.091412702 3.107995006 3.116116552 3.120125696 Total
Itération pour le remous X(m) 0.09451424 0.04388101 0.02113039 0.01034691 0.00510733 0.00253091 0.0012566 0.18
x+h1(m) 2.09451424 2.04388101 2.02113039 2.01034691 2.00510733 2.00253091 2.0012566
Le niveau des PHE final est : PHE=279.77+0.18= 279.95m En résumé, on a : Qp = 506.10 m3/s ; Cote amont du radier : 277.79 m PHE = 279.95m ; H = 2.20 m Débouché superficiel = 180m² ; Vitesse moyenne sans l’ouvrage = 2.81m/s Vitesse moyenne sous l’ouvrage = 3.12m/s
2.5.5. Dimensionnement hydraulique du dalot Le dimensionnement hydraulique du dalot permet de savoir si la section choisie pourra évacuer le débit du projet sans causer des problèmes à l’ouvrage en évitant le fonctionnement en charge et le risque d’affouillement par le dépassement de la vitesse limite. La démarche adoptée est celle expliquée dans l’ouvrage hydraulique routière de Nguyen VAN TUU, 1981 et programmé sous le tableur Excel donnant le résultat du tableau 5: Tableau 5: Résultats du tableur de calcul hydraulique de dalot DIMENSIONNEMENT HYDRAULIQUE DU DALOT (Sortie libre) Paramètres de calcul Débit de projet (m3/s) Cote Terrain Naturel (m) Cote Projet (m) Hauteur du Dalot (m) Nombre d'ouverture du Dalot Vitesse maxi admissible (m/s) Coefficient de Strickler Ks: Type d'entrée dans le Dalot Largeur minimale calculée Largeur retenue d'une ouverture Paramètres calculés Variable adimensionnelle Q1* Variable adimensionnelle H1* Hauteur d'eau Amont H1(m) La hauteur H1 calculée est: La revanche obtenue en (m) est: Variable adimensionnelle Q2* Variable adimensionnelle Ic* Pente critique Ic Variable adimensionnelle Q3* Variable adimensionnelle Vc* Vitesse critique Vc La vitesse critique calculée est: Conclusion:
2.6.
Valeurs saisies 506.10 277.790 280.290 3.00 18 4.00 70 Mur de tête sans ailes 2.3431 5.00 Valeurs calculées 0.24445 0.83334 2.50 compatible avec le projet 0.01 0.16067 2.80067 0.00388 0.08817 0.31725 4.05 Acceptable Le dimensionnement est bon
Calcul d’affouillement
De nombreuses formules sont utilisées pour calculer les affouillements afin de caler les fondations de manière sécuritaire et fiable. Dans notre cas, il est question de franchir un canal revêtu, donc les risques d’affouillements sont moindres mais néanmoins nous les évaluerons
pour en tenir compte dans l’ancrage des fondations au cas où l’aménagement du canal sera différé par rapport à celui de l’ouvrage. La profondeur totale d’affouillement prévisible est la somme de la profondeur d’affouillement général et de la profondeur d’affouillement local ainsi que de l’affouillement dû au rétrécissement. Donc les fondations de l’ouvrage devraient être descendues à une profondeur suffisante pour être à l’abri des affouillements. Le calcul effectué, dont les détails se trouvent à l’annexe n°3, donne comme profondeur d’affouillement : Pour les piles : HAP (Hauteur d’Affouillement pour les Piles) = HAG+HAL+HR = 1+1+1.34 =3.34m ; Pour les culées : HAC (Hauteur d’Affouillement pour les Culées) = HAG+HR = 1 + 1.34 = 2.34m.
2.7.
Le tirant d’air
En essayant de minimiser les risques de bouchages par les branchages, puisque les écoulements ne se font que sur trois mois dans l’année, et à diminuer la hauteur de l’ouvrage, nous prenons un tirant d’air de 1.5 m (suivant les normes : 2.50 m), ce qui nous donne une hauteur sous intrados de 3.5 m pour le pont.
2.8.
Le calage de l’ouvrage (cote de l’intrados)
Le calage de l’ouvrage se fait au niveau de PHE plus une revanche pour : Eviter d’avoir des corps flottants (troncs d’arbres) heurtant l’intrados du tablier en cas de crue ; Avoir les appareils d’appuis (surtout ceux en élastomère fretté) hors d’eaux. Dans notre cas, le niveau des PHE est à la cote 279.95 m, en tenant compte du tirant d’air évoqué ci-haut. Ainsi la cote d’intrados sera de 281.45 m.
CHAPITRE 3: ETUDE DES DIFFERENTS TYPES D’OUVRAGES Les détails concernant la présentation des différents types d’ouvrages ainsi que leurs avantages et inconvénients qui ont servi à la sélection des variantes possibles présentées ciaprès sont donnés en annexe n° 4 de ce document. Il sera présenté les variantes retenues pour l’étude finale.
3.1.
Présentation des variantes possibles
Variante I : Pont à poutres en béton armé : C’est un pont à poutre en béton armé qui sera constitué de cinq (05) travées isostatiques de 18 m, chaque travée comporte 4 poutres en béton armé solidarisées transversalement par le hourdis en section courante et entretoisées au niveau des appuis. Variante II : Dalot portique en béton armé : Pour le prédimensionnement l’épaisseur des piédroits et de la traverse est donnée par la formule suivante : E(m) = l/40 + 0.10 = 10/40 + 0.10 = 0.35 m. C’est un ouvrage constitué de dalle et des piédroits solidarisés, de portée de 10 m, ce qui donne 9 ouvertures de 10 m et 10 piédroits de 0.35 m, ce qui donne en tout 93.85 m de portée totale de l’ouvrage. Variante III : Dalot cadre en béton armé : L’épaisseur des piédroits, de la traverse supérieure et du radier est donnée par la formule de prédimensionnement suivante : E(m) = l/32 + 0.125 = 5/32 + 0.125 = 0.28 ≈ 0.30 m C’est un ouvrage constitué de dalle, des piédroits et de radier solidarisés, de portée de 5 m, et de 18 ouverture avec 19 piédroits de 0.30 m. Nous proposons de construire un ouvrage avec des joints tous les 30 m, soit trois ouvrages de section 6 x 5 x3 ? qui fait au total 96.30 m de portée.
3.2.
Choix du type d’ouvrage a. Concernant les ponts
Dans le souci de trouver l’ouvrage qui réponde au mieux aux critères énumérés et aux contraintes, l’étude d’un pont à poutres en béton armé de 90 m ayant 5travées isostatiques de 18 m sera faite.
Selon les termes des références, nous projetons de partir sur l’hypothèse d’un ouvrage avec une fondation superficielle qui sera définie ultérieurement. b. Concernant les dalots Dans son ouvrage intitulé, Projet et construction des ponts, Jean-Armand CALGARO souligne que Les ponts-cadres et les portiques sont des structures monolithiques, en ce sens que les traverses et les piédroits forment un tout, d'où leur rusticité et leur robustesse tout-àfait avantageuses. En particulier, l'encastrement du tablier sur les piédroits assure la stabilité de ces derniers visà-vis des efforts horizontaux (poussée des terres,...) et permet de mieux répartir les moments dans le tablier que dans le cas d'une travée isostatique. Il en résulte une minceur remarquable, particulièrement intéressante dans le cas des franchissements de faible tirant d'air. De plus, dans leur grande majorité, ces ouvrages ne nécessitent ni joints de chaussée ni appareils d'appui, ce qui leur confère une grande facilité d'entretien. En revanche, ces ouvrages, du fait de leur grande hyperstaticité, sont sensibles aux déformations imposées (tassements du sol notamment) et nécessitent certaines précautions au niveau de la conception, du calcul et de l'exécution. En résumé, les dalots- cadres et les portiques constituent une solution souvent bien adaptée aux brèches d'importance modérée, tant sur le plan technique et économique que sur celui de l'esthétique. De prime abord, la variante II paraît la mieux indiquée puisqu’elle nécessite moins de béton que les autres. Cependant ne disposant pas d’information sur la profondeur, le type et les dimensions de ces fondations, nous ne pourrions opter pour cette solution. En plus, comme nous l’avons souligné ci-haut, les dalots portiques sont utilisés quand on a un sol de fondation de bonne portance or la zone étant un bas fond, pour trouver un sol de bonne portance, il faut aller en profondeur ; ce qui engendrera un coût supplémentaire et des fondations profondes et très coûteuses pour cette variante. La deuxième variante qui nous paraît la mieux indiquée est la variante III, elle présente l’avantage d’être réalisé sur un sol de portance faible et de coût moindre. Conclusion Le choix de l’ouvrage est conditionné par les contraintes techniques, économiques et esthétiques.
Les contraintes techniques se présentent en termes de physiques du site où il est implanté, de la route portée, et enfin la disponibilité du matériel, de matériaux, de la main d’œuvre qualifiée et de mise en œuvre. Les contraintes économiques résident dans le fait de choisir une variante qui présente un coût raisonnable. Quant au côté esthétique, il faut juste signaler que la variante choisie doit être compatible avec le paysage du site tout en respectant bien évidemment sa faisabilité économique et technique. Tenant compte de ces contraintes, le choix de l’étude porte sur un dalot cadre de 96.30 ml de portée totale y compris les piédroits, d’ouverture 5 m et d’épaisseur pour le tablier, les piédroits et le radier de 30 cm. Ce dalot sera construit sans murs en ailes par ce que les berges du lit seront stabilisés par le revêtement des talus du canal si l’aménagement du canal est immédiat. Il sera juste fait un recalibrage du lit naturel du cours au droit des piédroits extrêmes pour essayer de respecter la section du canal à ces endroits. En plus, l’ouvrage étant de grande portée, nous proposons de le réaliser avec des joints tous les 30 mètres. Après avoir retenu les deux variantes à l’issue de l’étude de définition, on va procéder maintenant à une étude technico-économique de ces deux variantes, afin de pouvoir trancher sur la solution à retenir pour notre ouvrage, en commençant par la conception et le pré dimensionnement des éléments de chaque variante (tablier, appuis, fondations.) pour le pont à poutre en béton armé et ( le tablier, le radier, piédroits) pour le dalot en se référant aux dispositions les plus courantes et aux guides de conception, notamment au dossier pilote, le PP73 du SETRA en ce qui concerne le pont.
CHAPITRE 4 : ETUDE DE PREDIMENSIONNEMENT 4.1.
Prédimensionnement des différents éléments du pont
Le prédimensionnement des différents éléments du pont a été fait conformément aux instructions du document pilote du SETRA concernant les ponts à savoir le PP73. Les tableaux 6 et 7 suivants résument les dimensions de ces différentes parties de l’ouvrage. Les détails concernant leur prédimensionnement sont donnés en annexe n° 5. 4.1.1. Caractéristiques géométriques du profil en travers du pont Le profil en travers de la plate-forme est de 10 m de largeur comprenant une chaussée de 8 m et deux trottoirs de 1m chacun. La chaussée présentera une pente transversale en toit égale à 2,5% permettant l’assainissement de l’ouvrage et les trottoirs présenteront une pente de 2%, vers l’intérieur de la chaussée, (Confer figure 3 et tableau 6).
Figure 3: Profil en travers type de la route sans l’ouvrage. Tableau 6: Caractéristiques géométriques du pont Données: Largeur Chargeable (lc) Largeur Trottoir (lt) Largeur du Tablier (LT)
8.00 m 1.00 m 10.0
4.1.2. Prédimensionnement des structures Après le prédimensionnement, le tableau 7 résume les différents résultats obtenus et la figure 4 illustre les détails d’une coupe transversale de la route sur le pont.
Tableau 7: Récapitulatif du prédimensionnement RECAPITULATIF POUR UNE PORTEE DE Eléments
Poutre
Hourdis Entretoise Dalle de transition
1,00m
18.00 m Dimensions Nombre Np= Hauteur Poutre Hp = Epaisseur âme bo = Epaisseur Talon bta = Hauteur Gousset h1 = Hauteur Talon h2 = Espacement poutre Ep= Epaisseur Hourdi Eh = Nombre Ne = Hauteur He = Longueur Le = Epaisseur Ee= Epaisseur Hourdi Eh =
8,00m
Trottoir
4 1.00 m 0.30 m 0.40 m 0.10 m 0.20 m 2.50 m 0.20 m 6.00 m 0.70 m 2.20 m 0.20 m 0.30 m
1,00m
Hourdis général
Poutres
1,25m
2,50m
2,50m
Figure 4: Coupe transversale du pont à poutre en béton armé.
2,50m
1,25m
4.1.3. Prédimensionnement des piles, culées et fondations Le prédimensionnement de tous ces éléments obéit aux réglementations inscrites dans le PP73 du SETRA et les valeurs trouvées sont données dans le tableau 8 suivant et illustrées par la figure 5 ci-dessous. On remarque que les dimensions des éléments de la fondation ne sont pas données dans ce tableau, elles résulteront du dimensionnement après application des charges. Tableau 8: Récapitulatif des dimensions des structures du pont Désignation
Longueu r (m)
Largeur (m)
Hauteur ou épaisseur (m)
Nbre
0.80
0.80
6.50 (3.50 m sous intrados)
16
10.00
2.00
1.00
4
2- Culées Sommier d’appui (chevêtre) Mur garde-grève
10.00 10.00
1.55 0.30
1.00 1.36
2 2
Dalle de transition
10.00
3.00
0.30
2
Mur en retour
3.00
0.30
1.00
4
Voiles
8.00
0.60
3.00
2
1- Piles Fûts Chevêtre
3- Fondations Culées Piles
Les dimensions seront données après dimensionnement
10m
Chevêtre
1,00m
0.85 m
Colonnes
Ø 0.60 m 6.50m 2.50m
2.50m
2.50m
Semelle
Figure 5: Coupe transversale de la pile du pont à poutres en BA.
CHAPITRE 5 : ETUDE DES POUTRES Ce chapitre fera ressortir l’inventaire des charges permanentes et routières susceptibles de solliciter les poutres principales, puis viendra l’étude de la répartition transversale des charges sur les différentes poutres de rive et centrale et la détermination des sollicitations globales et moyennes. Enfin, le calcul du ferraillage des poutres.
5.1.
Détermination des sollicitations longitudinales
Pour la détermination des sollicitations dans les poutres, nous considérons le poids propre des poutres (au nombre de quatre dans notre cas), le poids du hourdis, le poids de l’ensemble des équipements du tablier et en fin les surcharges sur le tablier. 5.1.1. Les valeurs caractéristiques des charges des équipements du tablier Les équipements du tablier jouent un rôle fondamental dans la conception, le calcul et la vie d’un pont, en assurant son fonctionnement vis-à-vis de l’usager. Aussi, jouent-ils un rôle important sur le plan de l’esthétique, de la sécurité et de la durabilité de l’ouvrage. a) Chape d’étanchéité : Elle est destinée à assurer l’adhérence du tablier, à éviter le fluage par sa résistance mécaniques, à résister aux chocs thermiques provoquées par la mise en œuvre de la couche de roulement, on peut les rencontrer sous forme de deux types : -
Chapes épaisses (de 3 à 3,5cm) à base d’asphalte coulé à chaux en bicouche à haute température.
-
Chapes minces (de 0,2 à 0,3cm) à base de résine synthétique adhérant au support.
Notre choix s’est porté sur la chape épaisse car la chape mince nécessite un personnel technique qualifié et un coût élevé, tandis que la première est à coût moindre et facile à exécuter. On utilise donc la chape épaisse avec : -
Epaisseur = 3cm
-
Poids volumique =2,2t/m3
b) Chaussée : Elle est constituée d’une couche de roulement en enrobés bitumineux d’épaisseur de 7 à 8 cm et de densité variant de 2,2 à 2,5 T/m3.
On adoptera une épaisseur de 8cm avec une densité de 2,3 t/m3. c) Trottoirs : Ils ont pour rôle la protection des piétons en les isolants de la circulation à la chaussée. Ainsi ils seront surélevés par rapport à la chaussée. Deux types de trottoirs se présentent généralement : trottoir sur caniveau et trottoir plein. On envisagera des trottoirs constitués par des dallettes de 5 cm d’épaisseur qui reposent sur la contre-bordure et la contre-corniche. Ils présentent l’avantage d’être légers et permettent de prévoir des réservations pour y disposer des canalisations ou des câbles (électriques…) sous les dallettes. Pour la suite du dimensionnement, en lieu et place du caniveau, nous considérerons un béton de remplissage à fin de prendre en compte la charge des canalisations et (ou) des câbles. d) Les corniches : Elles ont un rôle essentiellement esthétique. Situées à la partie haute du tablier, elles dessinent la ligne du pont. Elles peuvent être coulées en place ou préfabriquées en éléments de 1 m généralement. Le premier type est moins cher mais il nécessite un coffrage spécial se déplaçant le long du tablier. On adoptera donc des corniches préfabriquées. e) Garde-corps : C’est un dispositif de sécurité destiné à empêcher les chutes de piétons. Il doit de plus résister à la pression verticale et la poussée horizontale d’une foule et est conçu de telle sorte qu’un enfant ne puisse passer à travers ou l’escalader. Sa masse classique varie de 20 à 50 kg/ml. 5.1.2. Charges permanentes des poutres Pour l’ensemble des poutres, le poids à supporter en plus de leur poids propre sont résumés dans le tableau9 et illustré par les figures 6 et 7 ci-dessous :
Entretoise
Figure 6: Poutre de rive
Entretoise
Entretoise
Figure 7: Poutre intermédiaire Tableau 9: Poids propre total d’une travée Eléments
Poids unitaire
Nombre
Poids total
Poutre de rive
76.389 t
2
152.778 t
Poutre intermédiaire
45.503 t
2
91.006 t
Entretoise
0.770 t
6
4.620 t
Poids propre total d'une travée
248.404
5.1.3. Les surcharges routières Selon le fascicule 61 titre II, les charges d’exploitation prises en compte pour notre ouvrage sont les systèmes A(l), Bc, Bt, Br, Mc120, Me120, les surcharges exceptionnelles de type E et Les charges sur les trottoirs. Toutes les parties du tablier ne sont pas forcément à charger par les charges d’exploitation. Il faut donc définir une largeur chargeable qui se déduit elle-même de la largeur roulable. On donne en annexe les définitions correspondantes et les valeurs caractéristiques de ces différentes charges.
5.2.
Détermination des CRT des charges
Les tabliers des ponts à poutres sont des structures tridimensionnelles pour lesquelles de nombreuses méthodes de calculs classiques ont été proposées. En général, l’étude du tablier est subdivisée en une étude transversale et une étude d’une poutre dans le sens longitudinal. La première étude donne un Coefficient de Répartition Transversale (CRT), qui sera appliqué aux sollicitations (globales) trouvées dans le sens longitudinal afin d’obtenir les sollicitations (moyennes) d’une poutre. Les méthodes de calcul proposées sont classées en deux familles, selon que la section transversale peut être considérée comme étant déformable ou indéformable. Dans le cas de tablier rigide, on utilise la méthode de Courbon et Dans le cas contraire, c’est la méthode de Guyon-Massonnet qui est la plus utilisée. Pour notre cas et en raison de l’absence d’entretoises intermédiaires (les entretoises sont au niveau des appuis seulement), la répartition transversale des charges se fait par l’intermédiaire du hourdis, donc on utilisera la méthode de Guyon-Massonnet.
5.3.
Aperçu théorique sur la méthode de Guyon-Massonnet
Lorsque la rigidité torsionnelle des éléments d’un pont ne peut être négligée, la section transversale du pont est considérée comme étant déformable ; c’est alors qu’on utilise la méthode de Guyon-Massonnet (développée originalement par Guyon en 1946 et mise sous forme de tableaux numériques par Massonnet en 1954). Cette méthode est une méthode de calcul de dalles ou de réseaux de poutres.
a) Principes fondamentaux de la méthode de Guyon-Massonnet : Cette méthode est basée sur deux principes fondamentaux :
Le premier principe fondamental est de substituer au pont réel un pont à structure continue qui a les mêmes rigidités moyennes à la flexion et à la torsion que l’ouvrage réel.
Le deuxième principe est d’analyser de façon approximative, l’effet de la répartition transversale des charges en admettant que cette répartition est la même que si la distribution des charges selon l’axe du pont est sinusoïdale et de la forme : p’= psin (.x/L)
avec : p, constante et L, portée de la travée..
Les calculs peuvent être affinés en développant la charge en série de Fourier en fonction de l’abscisse longitudinale. Le calcul selon cette méthode est fait avec le tableur Excel pour la détermination des coefficients à appliquer aux sollicitations dans les poutres. Les détails concernant la méthode et les résultats de calcul sont donnés en annexe n° 6.
5.4.
Sollicitations dimensionnantes
Pour le calcul des sollicitations, nous avons utilisé les combinaisons suivantes :
ELU
M ( A ( L) M(M c120) M(Bc) 1,35 M G max 1,60 max ;1,35 max M(M e120) 1,60 trottoir M(Bt ) M( typeE) M(Br)
ELS
M ( A ( L) M(M c120) M(Bc) M G max 1,20 max ; max M(M e120) trottoir M ( Bt ) M( typeE) M ( Br )
NB : Les hypothèses de calcul ainsi que le ferraillage des poutres sont donnés en annexe n° 6.
CHAPITRE 6 : ETUDE DU HOURDIS Une dalle est un élément d’épaisseur faible et qui est chargée perpendiculairement à son plan moyen. La dalle d’un pont à poutres est souvent connue sous le nom de "hourdis". Dans ce chapitre, nous commencerons par l’inventaire des charges permanentes et routières susceptibles de solliciter le hourdis, puis nous déterminerons ensuite les sollicitations globales et moyennes. Enfin, nous terminerons par le calcul du ferraillage du Hourdi.
6.1.
Calcul des sollicitations sur le Hourdi
Nous considérons un panneau de dalle de 2,50 m de largeur et 18 m de long simplement appuyé sur ses quatre côtés, les appuis étant constitués par les entretoises et les poutres. Selon les règles de la RDM si
lx 2,50 0,14 < 0,4, on considère que la dalle porte dans un ly 18
seul sens, celui de la plus petite portée. Dans ce cas, nous allons calculer les sollicitations comme dans le cas d’une poutre reposant sur deux appuis simples de portée L= 2,50 m. Les moments et efforts tranchants seront calculés au mètre linéaire dans le sens longitudinal de l’ouvrage. La charge permanente correspondant à une travée de 18 m est de : G = 2.50 x 18 x 0.20 x 2.50 = 22.50 tonnes Les résultats sont reportés dans le tableau du prédimensionnement des poutres donné à l’annexe n° 6.
6.1.1. Les valeurs caractéristiques des charges des équipements du Hourdi a) Chape d’étanchéité : Le même type de chape qui est définie dans le chapitre 5 sera considéré ici pour le calcul. b) Chaussée : Elle est constituée d’un tapis d’enrobés bitumineux d’épaisseur de 7 à 8cm et de densité variant de 2,2 à 2,5 T/m3 (figure 8). On adoptera une épaisseur de 8 cm avec une densité de 2,3 t/m3.
Figure 8: Détails du hourdis
6.2.
Les surcharges routières
Selon le fascicule 61 titre II, les charges d’exploitation prises en compte pour le calcul du hourdis de notre ouvrage sont les systèmes Bc, Bt, Br, Mc120 et Me120. NB : Les surcharges A(L) et convoi exceptionnel de type E ne sont pas pris en compte dans le calcul du hourdis car leurs effets sont moins défavorables.
6.3.
Les sollicitations et le ferraillage
Les détails de calcul des sollicitations et la détermination des ferraillages sont donnés en annexe n° 7.
CHAPITRE 7 : ETUDE DES ENTRETOISES D’ABOUT Les entretoises d’about, situées au droit des appuis, ont pour rôle d’encastrer les poutres à la torsion, de rigidifier les extrémités du hourdis et de permettre le vérinage du tablier pour remplacer les appareils d’appui par exemple. Leur épaisseur b0 doit être suffisante pour la vérification à l’effort tranchant et à la flexion. Nous avons les caractéristiques géométriques suivantes obtenues lors du prédimensionnement (tableau 10).
b0
Tableau 10: Dimensions des entretoises Entretoises
Nombre
Ne =
3
Hauteur
He =
0.70 m
Longueur
Le =
2.20 m
Epaisseur
Ee =
0.20 m
Le fonctionnement d’une entretoise d’about se rapproche de celui d’une poutre continue. Elles sont calculées sous l’effet : Du poids propre compté depuis les nus des poutres ; D’une partie du poids du hourdis et de la chaussée correspondant à la zone limitée par les goussets, l’extrémité du tablier ; Des surcharges réglementaires B et Mc120 ; De l’action des vérins lors du soulèvement du tablier pour remplacer les appareils d’appui. Nous admettons que les moments fléchissants sont ceux d’une travée isostatique, multipliés par 0,8.
7.1.
Calcul des sollicitations
Nous calculerons l’entretoise en poutre bi-encastrée pour les moments sur appuis et en poutre isostatique, avec un coefficient minorateur de 0,8 pour les moments en travée.
7.1.1. Sollicitations dues aux charges permanentes Les charges permanentes à prendre en compte pour le calcul des sollicitations sont le poids propre de l’entretoise et les charges dues au hourdis et à la chaussée. Compte tenu du fait que la dalle porte dans un seul sens (supportée par les poutres). Ainsi les entretoises ne reçoivent pas les charges du hourdis et de la chaussée. Par conséquent, pour le calcul des sollicitations dues aux charges permanentes, il n’est pris en compte que le poids propre de l’entretoise. Le calcul des sollicitations est fait à l’aide du logiciel RDM 6, les diagrammes ainsi que les valeurs sont donnés en annexe n° 8. 7.1.2. Sollicitations dues aux surcharges routières et le vérinage Les systèmes de surcharge utilisés sont le Bc, le Bt et le Mc120 et les charges dues au vérinage pour le remplacement des appareils d’appui. On suppose que les vérins sont des appuis simples. On suppose qu’il n’y a pas de surcharges lors du changement des appareils d’appui. Pour le calcul de vérinage, nous considérons le poids par mètre linéaire de l’entretoise, y compris le hourdis et les superstructures qui lui sont associées. On lui ajoute en suite les poids des poutres de rive et des poutres intermédiaires, y compris le hourdis et les superstructures qui lui sont associés comme charges ponctuelles. Donc le calcul sera fait comme dans le cas d’une poutre appuyée simplement, supportant son poids propre et les actions des vérins comme charge ponctuelle. Les résultats de calcul des sollicitations et du ferraillage sont donnés en annexe n°8.
7.2.
Combinaisons dimensionnantes
Pour le calcul des sollicitations, les combinaisons suivantes, préconisées par le BAEL 91 modifié 99, sont utilisées :
À l’E.L.U :
Max
1,35G+1,605Max (Bc, Bt) 1,35G+1,35Mc120
À l’E.L.S :
Max
G+1,2Max (Bc, Bt) G+Mc120
CHAPITRE 8 : ETUDE DES APPAREILS D’APPUI Les tabliers de ponts reposent en général sur leurs appuis (piles et culées) par l’intermédiaire d’appareils d’appui, conçus pour transmettre des efforts essentiellement verticaux, ou, à la fois, des efforts verticaux et des efforts horizontaux, et de permettre les mouvements de rotation (dus aux charges d’exploitation ou aux déformations imposées) Les différents d’appareils d’appui sont : Les appareils d’appui en élastomère fretté ; Les appareils d’appui à pot ; Les appareils d’appui à section rétrécie de béton pour les ouvrages simples et de petites portées ; Les appareils d’appui métalliques spéciaux pour les ponts métalliques de grandes portées. Les appareils d’appui en élastomère fretté ont pour principal intérêt, en plus de leur coût relativement modéré par rapport aux appareils à pot, réside dans leur facilité à se déformer vis-à-vis des sollicitations. Ils reprennent les charges verticales, les charges horizontales et les rotations. Ces appareils sont constitués de feuilles d’élastomère (marque Néoprène) et de tôles d’acier jouant le rôle de frettes, la liaison entre les tôles et l’élastomère étant obtenu par vulcanisation. L’épaisseur des frettes est comprise entre 1 et 3 mm, et l’épaisseur des feuilles d’élastomère est, en général, de 8, 10, 12 et 16 mm. Ce type d’appareil d’appui est le plus couramment employé pour les ouvrages de petites et moyennes portées. Leurs dimensions en plan vont de 100 x 100 mm² à 700 x 700 mm² et peuvent supportés des charges de l’ordre de 7 MN, voire plus. Les calculs faits dans les conditions les plus défavorables donnent respectivement pour les culées et les piles, les charges verticales maximales de 6246.60 KN et 7580.30 KN. En se référant au catalogue de choix des appareils d’appui de Freyssinet, on trouve pour les culées ainsi que pour les piles, les appareils d’appui de 700 x 700 mm² supportant 7142 KN.
Il faut quatre (04) appareils pour chaque culée et trente-deux (4 x 8 = 32) au niveau des piles, ce qui fait en tout ( 4 x2) + ( 2 x 4 ) x4 = 40 appareils d’appui en élastomère fretté (Figure 09) pour tout l’ouvrage.
Figure 9: Appareil d’appui en élastomère fretté (Source : Image de la Qualité des Ouvrages d’Art IQOA : Les appuis et appareils d’appui, SETRA 1996).
CHAPITRE 9 : ETUDE DES CULEES Une culée bien conçue doit satisfaire à toutes les exigences de la fonction culée, à savoir : -
Une bonne transmission des efforts au sol de fondation ;
-
La limitation des déplacements horizontaux en tête, de façon à ne pas entraver le fonctionnement des appareils d’appui ;
-
La limitation des déplacements verticaux (tassement).
Dans ce chapitre, nous présenterons d’abord l’inventaire des charges sollicitant les culées. Puis nous effectuerons la descente des charges. Enfin, nous déterminerons le ferraillage des deux culées C0 et C5.
9.1.
Inventaire des charges
9.1.1. Charges permanentes Les charges permanentes verticales à prendre en compte sont le poids du tablier y compris les poutres, les entretoises, les superstructures et le poids de la culée elle-même ainsi que tous ses accessoires, à savoir le mur garde-grève, les murs en retour, le corbeau, le chevêtre, la dalle de transition et le remblai, le voile, la semelle et le remblai sur semelle. En plus de ces charges verticales, nous avons une charge permanente horizontale qui comprend la poussée des terres sur la culée et ses éléments. Puisque notre culée est de type enterrée, les effets dus aux poussées de terre sont moindres par rapport aux charges verticales et aux surcharges d’exploitation, c’est pourquoinous ne l’avons pas pris en compte pour de calcul de la culée. 9.1.2. Surcharges d’exploitation 9.1.3. Surcharge sur remblai Sur les remblais d’accès aux ouvrages, on dispose une charge uniforme répartie sur toute la largeur de la plate-forme et d’intensité égale à 1t/m². Elle intervient dans la justification de la stabilité des culées. Mais pour notre cas, le voile de la culée étant presque entièrement enterré, nous ne tiendrons pas compte de cette charge. En outre, pour la justification des éléments de faible dimension (tel que mur garde grève), il est recommandé de disposer sur le remblai les systèmes Bt ou Br (sans majoration dynamique), qui peuvent donner des effets plus défavorables que celui de 1t/m².
9.1.4. Surcharges routières Les surcharges prises en compte sont les surcharges dues aux trottoirs et celles dues aux systèmes Bc, Mc120 et E et les effets dus aux phénomènes de retrait et dilatation. Le calcul des efforts tranchants majorés des coefficients dynamiques effectués lors de calcul des poutres donne l’effort maximal pour le système E, donc c’est cet effort que nous utiliserons comme surcharge d’exploitation pour le calcul.
9.2.
Descente des charges
La descente des charges a été effectuée en respectant les combinaisons nécessaires au dimensionnement des différents éléments de la culée et ces combinaisons sont données dans les détails de calcul en annexe n° 9. Sauf pour le calcul de la semelle, les dispositions suivantes ont été considérées : Pour chaque culée, nous déterminons la charge permanente en G (point situé au milieu de la base de la semelle) due au poids des différents éléments constituants le tablier et la culée considérée ainsi que la surcharge routière maximale. Les résultats en tonnesfigurent dans les tableaux en annexe n° 9. Concernant les charges verticales appliquées au niveau des semelles des culées, nous considérons les charges permanentes sur la moitié du tablier, l’autre moitié étant prise par la pile. En plus, nous négligeons les poussées des terres au niveau des culées. Les combinaisons utilisées pour le calcul des semelles des culées sont : ELS : G+1.20 x Q ELU : 1.35 x G + 1.60 x Q Les hypothèses des calculs pour les culées sont données en annexe n° 9 et les résultats de calcul sont donnés ci-dessous (tableaux 12 et 13). Quant à la figure 10, elle illustre le type de culée proposée et c’est cette figure qui a servi de base de calcul de poids propre des différents éléments de la culée. 9.2.1. Ferraillage du chevêtre - Armatures supérieures
: As
= 14.7 cm²
- Armatures inférieures
: Ai
= 14.7 cm²
- Armatures de non fragilité
: Amin = 15.4 cm²
Donc on prend pour les deux armatures, la valeur minimale As=Ai =15.4 cm².
Selon le PP73 du SETRA, les armatures longitudinales et transversales doivent au minimum égalées les valeurs ci-dessous, ce pourquoi ce sont ces valeurs qui sont retenues pour notre cas. Armatures longitudinales :Al>= 0.5% B = (0.5*1.55*1)/100 = 77.50 cm²(la somme des armatures de flexion et de torsion), soit 16 HA 25. Armatures transversales:At/St >= 0,2% B = 31 cm²/ml qui est au-dessus de la valeur trouvée, soit At/St=31 cm²/m (deux cadres HA 14 avec e=15 cm) 9.2.2. Ferraillage du voile : Tableau 11: Sollicitations à l’ELU comb07 comb08
comb09
comb10
comb11
N (t)
225.64
256.56
253.41
247.66
201.93
M (t.m)
31.572
31.572
44.629
31.572
34.752
mG=4M/pD3σbc
0.024
0.024
0.033
0.024
0.026
n=4N/pD²σbc
0.169
0.192
0.190
0.185
0.151
P=4Aσs/pD²σbc A (cm²) % de la section
0.300 92.127 1.173
0.280 85.985 1.095
0.340 104.411 1.329
0.300 92.127 1.173
0.320 98.269 1.251
On obtient donc une section d’armatures longitudinale égale à : A=104.411 cm², (Tableau 11) ce qui représente 1,33 % de la section totale du béton. D’après les recommandations du PP73, la section minimale d’armatures longitudinales correspond à un taux de 2% de la section du béton, soit (3*0.60*2)/100 = 360 cm² pour les deux faces. On adopte donc : des armatures de 45 HA 32, soit 23 HA32 par face espacé de 13cm. 9.2.3. Ferraillage de semelle de culée : Les résultats de calcul sont donnés dans les tableaux 12et 13 ci-dessous : Tableau 12: poids propre et surcharges sur les culées Appuis
C1 C6
Profondeur (m) 3 3
Total charge permanente (tonnes) 324.05 324.05
Total surcharge (Tonnes) 117 117
ELS
ELU
464.45 464.45
624.66 624.66
Tableau 13: Résultats du calcul de ferraillage des culées. Détermination des aciers tendus Contrainte de traction du béton
0.6 + ( 0.06 x Fc28 )
Contrainte de traction de l'acier
FP = mini ( 2/3 Fe ; maxi ( 1/2 Fe ; 110 x (( h x Ftj )^1/2 ))) FTP = 0.80 x sst ( FP )
Ft28 = sst =
2.40 MPa 250.00 MPa
Nappe inférieure
( Nser / 8 ) x (( B - b ) / ( d x sst ))
Ax // b =
122.22 cm²
Nappe supérieure
( Nser / 8 ) x (( A - a ) / ( d x sst ))
Ay // a =
83.11 cm²
Choix des sections commerçiales
Lire dans le tableau des aciers
Figure 10: Détails de la culée.
Ax =>
16HA32 128.68 cm²
Ay =>
11HA32 88.46 cm²
CHAPITRE 10 : ETUDE DES PILES Elles se distinguent des culées par le fait qu’elles sont au-dessus du terrain naturel sur la plus grande partie de leur hauteur et qu’elles ne transmettent pas des réactions horizontales importantes. Dans ce chapitre, nous présenterons, d’abord, l’inventaire des charges (donné en annexe n° 10) et leurs combinaisons. Puis, nous effectuerons la descente des charges. Par la suite, nous vérifierons les semelles des piles. Et finalement, nous déterminerons le ferraillage des chevêtres, des fûts et des semelles.
10.1. Inventaire des charges La différence d’altitude au niveau des fondations des piles n’étant pas significative, nous considérons dans nos calculs toutes les piles identiques. Nous déterminons ensuite la charge permanente due au poids des différents éléments constituants le tablier et la pile considérée. La surcharge routière prise en compte est la même que celle sur les culées, c'est-à-dire Tmax = 117 tonnes. Les combinaisons utilisées sont aussi les mêmes que pour les culées. 10.1.1. Charges permanentes Les charges permanentes verticales à prendre en compte sont le poids du tablier y compris les poutres, les entretoises, les gardes corps, les superstructures et le poids de la pile elle-même ainsi que tous ses accessoires, à savoir les fûts, la semelle et le remblai sur semelle. Pour le calcul du chevêtre, les charges prises en compte sont : Le poids propre du chevêtre ; Le poids du tablier : selon PP73 (paragraphe 2.2.2), le tablier n’exerce pas d’efforts sur le chevêtre lorsque les points d’appui sont disposés en face des colonnes. Ce qui coïncide avec notre cas ; Les charges dues aux vérins. Le calcul est fait comme pour une poutre simplement appuyée, sollicitée par une charge linéairement répartie et des charges ponctuelles. Pour le ferraillage, le calcul est fait en flexion composée avec le module expert de robot. Pour le calcul des fûts des piles, les charges qui interviennent sont : Les charges supportées par les chevêtres, plus le poids du tablier ;
Le poids propre des fûts. Le calcul de la semelle, tient compte des charges sur les fûts y compris le poids propre des fûts et le remblai sur la semelle. 10.1.2. Surcharges d’exploitation La surcharge d’exploitation à prendre en compte pour le calcul est la même que celle de la culée.
10.2. Descente des charges Comme nous l’avons expliqué pour chaque partie, une descente de charge a été effectuée et a servi pour les combinaisons à l’ELU et à l’ELS (Tableau 14 et figure 11). Ces combinaisons étant les mêmes que celles énumérées ci haut. Les hypothèses sur les matériaux ainsi que les méthodes de calcul sont consignés dans l’annexe n° 10.
8.50 m
Chevêtre
1,00m
0.85 m
Colonne s
Ø 0.80 m 2.50
2.50
6.50m
2.50
Semelle
Figure 11: Coupe transversale de la pile du pont à poutres en BA. Tableau 14 : Descente des charges au niveau des piles Appuis
Total charge permanente (tonnes) 422.84
Total surcharge (Tonnes) 117
ELS(t)
ELU(t)
Pile 2
Profondeur (m) 3
563.24
758.03
Pile 3 Pile 4 Pile 5
3 3 3
422.84 422.84 422.84
117 117 117
563.24 563.24 563.24
758.03 758.03 758.03
10.2.1. Ferraillage du chevêtre Pour les armatures de flexion : Le calcul a été fait comme une poutre en flexion simple, les détails de calcul seront fournis à l’annexe n°10. -
Armatures supérieures
: As
= 19 cm²
-
Armatures inférieures
: Ai
= 19 cm²
-
Armatures minimales
: Amin = 19 cm²
-
Armatures de non fragilité
: Amin = 0.5%B= 0,5×2×1,00/100= 100cm², B étant la
section du chevêtre (largeur x hauteur). On adopte donc la section minimale préconisée dans le PP73, soit Al=100cm², soit 22 HA 25. Pour les armatures de cisaillement : -
Armatures effort tranchant
Avec, Vu = 1,35×Vmax = 95.8824 t
: At/ (bo×St) = u / (0,8×fe) et u = Vu / (bo×d) = 0,505 MPa
D’où en adoptant un espacement de 20cm : At = 5,05 cm², soit deux cadres+une épingle HA 12. 10.2.2. Ferraillage des fûts Après calcul dont les détails sont donnés en annexe n°10, on trouve As = 7.5 cm² par fût puisque les charges ponctuelles à l’ELU et à l’ELS sont supportées par les quatre fûts donc chaque charge est divisée par 4. D’après les recommandations du PP73, et en raison du risque de choc sur les colonnes (charriage dans le canal, choc d’un engin de chantier), la section minimale d’armatures longitudinales correspond à un taux de 2% de la section du béton, soit (pi*0.80^2/4)*2/100 = 100.53 cm².On adopte donc : des armatures de 13 HA 32par fût 10.2.3. Ferraillage transversal L’effort horizontal maximal appliquée à chaque fût est égale à : Vu=Vu max / 4 = 29.25 t Dans le cas des sections circulaires, on a : u = 1,4Vu / (b0d) avec, bo = 0.80 m et d = 0,75 m. Donc :
u = 0.683 MPa < Min (0,2 fcj /γb; 3 MPa) = 3 MPa
Les armatures transversales minimales: At/(b0×δt) u / (0,8fe) C’est à dire At/δt17.06 cm²/m, soit 16HA12/m. On disposera des cerces 12 avec un espacement de 7 cm 10.2.4. Ferraillage des semelles sous les piles Pour déterminer le ferraillage de la semelle de liaison on utilise la méthode des bielles comprimées en exploitant les résultats du tableau 15 ci-dessous. Tableau 15 : Ferraillage des semelles des piles Détermination des aciers tendus Contrainte de traction du béton
0.6 + ( 0.06 x Fc28 )
Contrainte de traction de l'acier
FP = mini ( 2/3 Fe ; maxi ( 1/2 Fe ; 110 x (( h x Ftj )^1/2 ))) FTP = 0.80 x sst ( FP )
Ft28 = sst =
2.40 MPa 250.00 MPa
Nappe inférieure
( Nser / 8 ) x (( B - b ) / ( d x sst ))
Ax // b =
112.65 cm²
Nappe supérieure
( Nser / 8 ) x (( A - a ) / ( d x sst ))
Ay // a =
89.54 cm²
Choix des sections commerçiales
Lire dans le tableau des aciers
Ax =>
23HA25 122.70 cm²
Ay =>
19HA25 93.27 cm²
Les armatures longitudinales inférieures
On détermine les armatures longitudinales inférieures avec un ratio de 0,1% de la section transversale de la semelle, donc Al = (7*2*0.10)/100*104 = 140 cm², on prend alors 18 HA 32
Les armatures longitudinales supérieures
Les armatures longitudinales supérieures sont déterminées avec un ratio de 0.05 % de la section transversale de la semelle, donc Al = 70 cm² qui est bien inférieure à la section calculée, on gardera donc les 89.54 cm², soit 19 HA 25.
CHAPITRE 11 : ETUDE DU DALOT 11.1. Présentation générale Comme nous l’avons énoncé dans l’objectif général, cette étude a pour but de proposer l’ouvrage le mieux indiqué techniquement mais aussi économiquement. C’est pourquoi, en plus de l’étude du pont à poutre en béton armé, nous avons mené aussi de trois dalots multiples de section 6x5x3. Après prédimensionnement, donné dans le chapitre 2 de la partie II, les épaisseurs du tablier, du radier et des piédroits sont tous de 30 cm. Comme nous disposons des joints tous les trente mètres (30 m), nous envisageons de dimensionner seulement une partie c'est-à-dire nous considérons un dalot de six (06) ouvertures de 5 m et de 3 m de hauteur, ce qui nous donne un ouvrage de 32.10 m (6 x 5 +7 x 0.30).
11.2. Le logiciel utilisé Le logiciel utilisé pour le dimensionnement du dalot est CYPE version 2010b (module ouvrages d’art). Ce logiciel utilise la méthode de calcul par éléments finis triangulaires de type lamelle épaisse tridimensionnelle qui prend en compte la résistance à l'effort tranchant. Les éléments comportent 6 nœuds situés sur chaque sommet et au centre de chaque côté et ayant chacun 6 degrés de liberté. Nous avons introduit des convois de charge en des différentes positions en indiquant graphiquement le parcours de l’axe et le nombre de camion du convoi. Le dimensionnement a été fait en considérant une épaisseur de 40 cm de remblai, ceci dans le but de prévoir un futur aménagement de la rue passant par l’ouvrage. Les normes pouvant être prises en compte pour la justification et le dimensionnement des armatures des sections par le logiciel CYPE 2010sont les suivantes: BAEL 91 modifié 99 (France) EHE (Espagne) REBAP (Portugal)
Les matériaux sélectionnables au mieux répondre aux exigences de ces différentes normes. Afin de compléter la conception, des dispositions de la norme EC-2 (Eurocode), des critères de CYPE et de divers auteurs ont aussi été pris en compte. Pour la génération des actions le logiciel prend en compte une des normes suivantes: CFC, Fascicule 61 (France) IQP-98 et ROM 0.2-90 (Espagne) RSA (Portugal) Nous avons configuré le logiciel sur les règles françaises de dimensionnement c'est-à-dire le BAEL 91 modifié 99 et le fascicule 61.
11.3. Les actions En plus du poids propre, le programme génère les actions suivantes: 11.3.1. Les poussées du terrain Les poussées du terrain regroupent toutes les actions provoquées par le remblai sur les éléments de la structure qui sont en contact avec lui. L’action des terres a deux composantes : Le poids sur les éléments horizontaux (dalle du dalot-cadre, radier des murs en aile) ; La poussée sur les éléments verticaux (parois du module, murs en aile) ; Le poids des terres sur les éléments horizontaux est déterminé en appliquant au volume de sol qui repose sur la surface de l’élément horizontal le poids spécifique du remblai compacté. L’estimation des poussées horizontales est réalisée au moyen d’un calcul bidimensionnel, introduisant les sections perpendiculaires aux parois du module et les murs en aile.
Les parois du module sont considérées suffisamment rigides pour pouvoir considérer un état de contrainte de poussée au repos. Le coefficient de poussée au repos est estimé par la formule de Jacky (K0 = 1-sinΦ’, Φ’ : angle de frottement interne) concernant les sables et les argiles normalement consolidés. 11.3.2. Les charges appliquées sur le tablier Nous avons utilisé différents types de convoi, civiles (Bc, Br, Bt), militaires (Mc120) et exceptionnel de type E. le but étant de voir quel est le convoi qui engendre les sollicitations maximales.
11.4. Les hypothèses de calcul Contrainte admissible sol d'assise: 150.00 kN/m² Poids volumique: 20.0 kN/m³ Angle de frottement interne: 38 degrés Cohésion: 0.00 kN/m² Pourcentage de frottement terrain-mur: 0 % Angle de transmission des charges: 30 degrés Béton B30 et acier Fe500 Règles BAEL 91 modifié 99
11.5. Les résultats de calcul 11.5.1. Dimensionnement avec CYPE Le calcul fait avec CYPE donne les sollicitations maximales et le ferraillage pour le convoi de type E. Les résultats issus de ce calcul est résumés dans le tableau 16 ci-dessous.
Convoi de type E
Piédroit extrême rive gauche Piédroit extrême rive droite Tablier Radier Piédroit intermédiaire
Convoi de type Bc
Piédroit extrême rive gauche Piédroit extrême rive droite Tablier Radier Piédroit intermédiaire
Convoi de type Br
Tableau 16: Récapitulatif de ferraillage par convoi
Piédroit extrême rive gauche Piédroit extrême rive droite Tablier Radier Piédroit intermédiaire
Sollicitations maximales à l'ELU Nxy(KN/ml) Mxy(kn.m/ml) As(cm²/ml) 46.85 8.57 10.40 23.59 6.70 10.40 20.09 9.62 8.54 29.04 10.39 9.25 46.65 4.80 10.40 Sollicitations maximales à l'ELU Nxy(KN/ml) Mxy(kn.m/ml) As(cm²/ml) 69.75 10.12 10.40 8.72 5.72 10.40 43.79 7.21 6.33 25.80 8.58 7.58 18.90 2.59 10.40 Sollicitations maximales à l'ELU Nxy(KN/ml) Mxy(kn.m/ml) As(cm²/ml) 31.18 6.75 10.40 26.98 6.34 10.40 17.89 4.30 3.73 21.17 6.12 5.35 49.27 1.41 10.40 Sollicitations maximales à l'ELU
10HA12 10HA12 8HA12 9HA12 10HA12
10HA12 10HA12 6HA12 7HA12 10HA12
10HA12 10HA12 5HA10 7HA10 10HA12
Convoi de type Bt
Piédroit extrême rive gauche Piédroit extrême rive droite Tablier Radier Piédroit intermédiaire
Convoi de type Mc120
Piédroit extrême rive gauche Piédroit extrême rive droite Tablier Radier Piédroit intermédiaire
Nxy(KN/ml) Mxy(kn.m/ml) As(cm²/ml) 49.78 8.37 10.40 27.89 6.52 10.40 33.09 8.27 7.30 29.36 9.53 8.46 60.41 3.79 10.40 Sollicitations maximales à l'ELU Nxy(KN/ml) Mxy(kn.m/ml) As(cm²/ml) 41.72 8.06 10.40 23.57 6.59 10.40 23.91 9.24 8.19 27.00 9.08 8.04 42.99 3.81 10.40
10HA12 10HA12 10HA10 11HA10 10HA12
10HA12 10HA12 8HA12 8HA12 10HA12
Nxy : Effort normal suivant xy (x = largeur du dalot, y = longueur du dalot) Mxy : Moment fléchissant suivant xy Tx : Effort tranchant suivant x Ty : Effort tranchant suivant y Les détails de quantitatif du logiciel CYPE sont donnés en annexe n° 11
11.5.2. Dimensionnement manuel 11.5.2.1. HYPOTHESES DE BASE a. DONNEES GEOMETRIQUES CARACTERISTIQUES DE LA CHAUSSEE
Largeur roulable Lr=10m Largeur des trottoirs lt = 1 x 2 = 2m Larguer chargeable Lc = 8 m CARACTERISTIQUES DU REMBLAI Pour le calcul des efforts et sollicitations dus aux remblais, nous considérerons une hauteur moyenne de remblai de 40 cm sur la dalle avec un poids spécifique de 2,00 t/m3. Poids volumique γr=2,00 t/m3 Coefficient de poussée active des terres : Ka=0.333 Hauteur de remblai au-dessus de la dalle Hr=0.40m CARACTERISTIQUES DE L’OUVRAGE
Largeur totale du dalot Lt=10 m Epaisseur dalle ed=0.30m Epaisseur radier er=0.30m Epaisseur piédroits ep=0.30m AUTRES CARACTERISTIQUES La fissuration sera considérée comme préjudiciable, les calculs des sections d’armatures seront donc menées à l’ELU et vérifiées à l’ELS. On a un ouvrage de première classe car largeur roulable>7m. b. MATERIAUX BETON Type de béton : B30 dosé à 350kg/m3 Poids volumique γb = 25 kN/m3 Résistance nominale à 28 j A la compression Fc28 = 30 Mpa A la traction Ft28 = 0,6 + 0,06 x Fc28 = 2,40 Mpa Contrainte de calcul : Fb = 0,85 x Fc28 / γb = 0,85 x 30 / 1,50 = 17 Mpa avec γb = 1,50 Contrainte limite du béton : σbl = 0,60 x Fc28 = 0,60 x 30 = 18 Mpa ACIER Nuance : Acier à Haute Adhérence Fe E 500 Limite d’élasticité Fe = 500 Mpa Contrainte de calcul de l’acier : σs = Fe / γs = 500 / 1.15 = 434,78 Mpa avec γs = 1,15 Enrobage = 3 cm Le calcul que nous avons effectué manuellement et dont les détails sont donnés en annexe n° 12 nous donne les résultats consignés dans les tableaux17 et 18 ci-dessous : Tableau 17: Calcul aux Etats Limites Ultimes
B D H Fb σs MA Mb
Radier mi Abouts 1-7 Dalle mi- travée 1- Appui 2, 6 et 4 travée 1-2 et 6Supérieur 2,6-7 et 3-4 et 4-5 Supérieur 7 100 100 100 100 27 27 27 27 30 30 30 30 170 170 170 170 4347.8 4347.8 4347.8 4347.8 3.14 4.605 4.699 13.3 26.597 13.3
Abouts 1-7 inférieur 100 27 30 170 4347.8
Mu μ α Z Au (cm²)
12.76 0.103 0.136 0.255 11.50 11HA12
25.52 0.206 0.291 0.239 24.61 16 HA14
48.77 0.394 0.673 0.197 56.86 37 HA 14
27.62 0.223 0.319 0.236 26.98 18 HA14
12.76 0.103 0.136 0.255 11.50 11HA12
Tableau 18: Calcul aux Etats Limites de service
B D H Fb σs MA Mb Ms μ β1 K1 σb Au (cm²) Fer
Radier mi Abouts 1-7 Dalle mi- travée 1- Appui 2, 6 et 4 travée 1-2 et 6Supérieur 2,6-7 et 3-4 et 4-5 Supérieur 7 100 100 100 100 27 27 27 27 30 30 30 30 170 170 170 170 4347.8 4347.8 4347.8 4347.8 3.14 4.605 4.699 13.3 26.597 13.3 9.55 19.10 36.52 20.66 0.0008 0.0015 0.003 0.002 0.940 0.934 0.910 0.926 64 61 40 53 67.93 71.28 108.70 82.03 8.65 17.42 34.19 19.00 8HA12 12HA14 23 HA14 13 HA14
Abouts 1-7 inférieur 100 27 30 170 4347.8
9.55 0.0008 0.940 64 67.93 8.65 8HA12
Conclusion : Au vue de ces tableaux, nous constatons que le dimensionnement manuel donne de ferraillage proche de celui du logiciel CYPE. Donc nous optons pour les résultats donnés par le logiciel pour la construction de l’ouvrage. Nous donnerons en annexe n°12 de ce mémoire les détails de calcul effectué manuellement. Comme nous l’avons signalé ci-haut, compte tenu de sa longueur, nous proposons que sa construction soit faite en trois parties de 32.10 ml (confer annexe 14), soit 96.30 ml d’ouvrage. Cette manière de faire nous oblige à créer deux joints entre les trois parties de l’ouvrage. La conception de ces joints doit permettre d'isoler mécaniquement les divers tronçons tout en évitant les déplacements relatifs entre tronçons voisins.
Leur étanchéité doit être assurée vis-à-vis des fines du remblai, par ce qu’il existe un risque d'aspiration de celles-ci à travers les joints. Donc nous proposons de placer aux droits de ces joints un géotextile ou une géomembrane collée à l'extérieur du joint. La nécessité d'une étanchéité à l'eau est nécessaire puisque les écoulements dans le canal peuvent être agressifs et mettre en péril l’ouvrage. Cette étanchéité est généralement obtenue par mise en place d'un joint de type Waterstop suivant la figure 12 suivante :
Figure 12: Joint de type Waterstop (Source : Ponts cadres et portiques de SETRA paru en décembre 1992). Nous proposons des joints plans pour séparer les différentes parties de l’ouvrage, ces joints peuvent être avec ou sans embrèvement. Puisque les embrèvements sont souvent utilisés pour les ouvrages préfabriqués, nous ne l’utiliserons pas dans notre cas. Les disposions de ces joints sont donnés dans la figure 13 a ci-dessous.
Figure 13: Joint plan (Source : Ponts cadres et portiques de SETRA paru en décembre 1992).
Lorsque les tassements sont plus importants, il convient de réduire les déplacements verticaux relatifs entre tronçons voisins par des clés de cisaillement ménagées sur les faces en regard
(figure 13 b). Mais comme notre ouvrage ne sera pas sujet à des tassements importants, nous n’utiliserons pas ce type de joint. Il faudrait prévoir aussi des joins au niveau des traverses, ces joins seront de type plan. Sur la traverse supérieure (tablier), le joint n'aura à absorber que des dénivellations verticales minimes (de l'ordre du millimètre) dues aux surcharges d'exploitation, ce qui reste compatible avec la tenue du revêtement de chaussée, à condition que le joint soit recouvert par un fer plat logé dans une encoche ménagée à cet effet. Nous proposons le type de joint donné dans la figure 14.
Figure 14: Détail du joint de chaussée étanche (procédé breveté) (Source : Ponts cadres et portiques de SETRA paru en décembre 1992).
CHAPITRE 12 : COMPARAISON ESTIMATIVE DE DEUX OUVRAGES 12.1. Etude comparative L’étude que nous avons menée sur les deux ouvrages montre que du point de vue technique, les deux ouvrages répondent aux objectifs. S’agissant du volet économique, nous donnerons un tableau comparatif dans lequel, nous évaluerons la quantité de béton B30 et celle des fers nécessaires pour la réalisation de chaque ouvrage (Tableau 19).Selon les expériences des professionnels du terrain, il faut prendre 120 kg d’acier pour 1 m3 de B30. Ce sont ces données qui nous dicterons quel est l’ouvrage à proposer pour la réalisation du projet. Tableau 19: Comparaison quantitative entre le pont et le dalot Désignation IPont à poutre en béton armé : I.1. Poutres I.2. Hourdis I.3. Entretoises I.5. Piles I.5.1. Fûts I.5.2. Chevêtre I.6. Culées I.6.1. Sommier d’appui I.6.2. Mur garde-grève I.6.3. Dalle de transition I.6.4. Mur en retour I.6.5. Voiles I.7. Fondations I.7.1. Sous culées I.7.2. Sous piles Sous total I IIDalot cadre de (6X5X3) X 3 II.1. Tablier II.2. Radier II.3. Piédroits Sous total II
Quantité de béton B30 (m3)
Quantité de fer (Kg)
117 180 9,24
14 040 21 600 1 108,80
52,23 80
6267,60 9 600
31 8,16 18 6,13 28,80
3 720 979,20 2 160 735,60 3 456
104 616 1250,56
12 480 73 920 150 067
288,90 288,90 189 766,80
34 668 34 668 22 680 92 016
Conclusion : On constate que le pont à poutre en béton armé nécessite un peu plus de 50% de béton que le dalot cadre, il en ait de même de la quantité de fer. Donc nous proposons la réalisation d’un dalot cadre en béton armé.
Etant donné que nous avons effectué le calcul manuellement et avec le logiciel CYPE 2010, nous avons deux résultats similaires au niveau du ferraillage. C’est pourquoi, nous optons pour les résultats donnés par le logiciel pour le convoi exceptionnel de type E. Les résultats ainsi que les plans d’exécution sont donnés en annexe n° 12.
12.2. Devis quantitatif et estimatif Nous nous baserons sur les résultats du convoi exceptionnel de type E qui donne la quantité de ferraillage et de béton consignée dans le tableau 20. Tableau 20: Estimatif du dalot. Quantité (Avec pertes
Prix
Prix
de 10%)
unitaire(FCFA)
total(FCFA)
288.900
180 000
52 002 000
5 244.404
1000
5 244 404
288.900
180 000
52 002 000
4 775.474
1000
4 775 474
63.000
180 000
11 340 000
3 798.344
1000
3 798 344
4. Garde-corps S8 (ml)
180.000
180 000
32 400 000
5. Etanchéité (m²)
900.000
15 000
13 500 000
10 799.032
4 000
43 196 128
Désignation 1. Tablier 1.1.Béton B30 (m3) 1.2.Fer (Kg) 2. Radier 2.1.Béton B30 (m3) 2.2.Fer (Kg) 3. Piédroits 3.1.Béton B30 (m3) 3.2.Fer (Kg)
6. Fouille sol meuble (m3) 7. TOTAL HT
218 258 350
8. TVA (18%)
39 286 503
9. TOTAL TTC
257 544 853
12.3. Propositions pour l’étude environnementales Les ouvrages d’art bien conçus s’intègrent facilement dans leur environnement du fait que les aspects paysagers et architecturaux sont bien pris en compte, cependant, des progrès sont nécessaires en matière de préservation du milieu naturel et de l’environnement au sens large. Les ouvrages d’art causent certes moins de dégâts à l’environnement immédiat mais les chantiers pour leur réalisation causent des nuisances. Etant donné qu’une étude d’impact environnemental nécessite plus de temps, nous présenterons ici les différentes composantes de l’environnement qui seront affectées par la réalisation de cet ouvrage. L’étude que nous recommandons dans le cadre de la réalisation de l’ouvrage doit prendre en compte les aspects suivants : 1. Une analyse de l’état initial du site et de son environnement ; 2. Une analyse des effets sur l’environnement et, en particulier, sur les sites et paysages, la faune, la flore, les milieux naturels et équilibres biologiques ainsi que sur la commodité du voisinage (bruit) ou sur l’hygiène et la salubrité publique ; 3. La conservation de la dynamique fluviale.
CONCLUSION L'établissement du projet de fin d'étude nous a permis de mettre à l'épreuve deux aspects fondamentaux de notre future profession d'ingénieur : La première constatation est purement technique car nos valeurs et capacités de calcul ont toujours été exigées. C'est à travers nos recherches et information que nous avons pu prendre en charge certains problèmes techniques qui nous l'espérions ont abouti. Les aspects les plus cruciaux résident dans le choix des données en entrée servant aux différents calculs et l’analyse des résultats fournis, soit par calcul manuel, soit à l’aide d’un logiciel. Nous sommes conscients qu'il nous reste beaucoup à apprendre dans nos futures études. C'est l'expérience et la recherche de la solution optimale qui nous feront aboutir. Le second constat concerne en général l'ingénieur et son environnement. Notre projet nous a permis de prendre conscience que l'ingénieur génie civil n'est pas le seul acteur d'un projet de construction. Il fait partie d'une équipe constituée des ingénieurs en hydrologie et hydraulique, des topographes, des techniciens du laboratoire, des techniciens chargés du suivi, Ceci est pour nous une expérience capitale qui nous a permis de voir l'évolution d'un projet de sa naissance à son aboutissement théorique. Ce que nous regrettons ici, c’est de ne pouvoir assister à la réalisation concrète de l’ouvrage afin de pouvoir vérifier les hypothèses sur lesquelles nous nous sommes basées pour faire l’étude aux dures réalités du terrain. Le choix de l’ouvrage est basé sur les critères énumérés ci-haut mais le critère le plus déterminant sur lequel nous nous sommes basés pour faire le nôtre est celui du coût car l’ouvrage peut être joli, facile à mettre en œuvre, respectueux de l’environnement mais son coût, s’il est exorbitant, peut constituer un handicap dans son choix. C’est pourquoi, notre choix s’est porté sur la construction d’un dalot de 18 ouvertures, de 5 mètres d’ouvertures et 3 m de hauteur et qui coûte environ deux cent cinquante-sept millions cinq cent quarante-quatre mille huit cent cinquante-trois francs CFA TTC (257 544 853 FCFA TTC).
BIBLIOGRAPHIE 1. Bulletins de SETRA, PFE, Note des cours, tableur de calcul: Cours d’eau et pont, SETRA 2007 ; Etude d’un ouvrage d’art sur l’Oued Aouley, Projet de fin d’études, 2006 ; PP73 du SETRA ; Cours d’ouvrages d’art, tome 2 : Dimensionnement, Ecole Nationale d’Ingénieurs de Tunis, Mongi BEN OUEZDOU, Juin 2003 ; Tableau numérique de Massonet ; Tableur de calcul hydraulique de dalot. 2. Livres : Hydraulique routière, Nguyen VAN TUU, 1981 ; Projet et construction des ponts, Jean-Armand CALGARO ; Ponts cadres et portiques de SETRA paru en décembre 1992. BAEL 91 modifié 99 et DTU associés Pratique du Bael 91, Cours avec exercices corrigés quatrième édition 2002, cinquième tirage 2007, Jean PERCHAT et Jean ROUX.
ANNEXES
ANNEXE N°1 : PHOTOS DU SITE
Une vue de la rive droite du site d’implantation de l’ouvrage
Une vue du lit mineur traversé par des piétons et des cyclistes
Une vue de l’environnement immédiat au site d’implantation de l’ouvrage
ANNEXE N°2 : PLAN D’ENSEMBLE DE L’AMENAGEMENT ET PROFIL EN TRAVERS DU SITE
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
ANNEXE N°3 : CALCUL D’AFFOUILLEMENT ET CALAGE DE L’OUVRAGE
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
67
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
ANNEXE N°4 : ETUDE DES DIFFERENTS TYPES D’OUVRAGES
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
76
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
ANNEXE N°5 : PREDIMENSIONNEMENT DES DIFFERENTS ELEMENTS DU PONT
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
81
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
ANNEXE N°6 : DETAILS DE CALCUL DES POUTRES
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
100
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
ANNEXE N°7 : ETUDE DU HOURDIS
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
152
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
ANNEXE N°8 : ETUDE DES ENTRETOISES D’ABOUT
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
162
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
ANNEXE N°9 : DETAILS DE CALCUL DE CULEES
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
179
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
ANNEXE N°10 : DETAILS DE CALCUL DE PILES
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
198
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
ANNEXE N°11 : DETAILS DE CALCUL DE PILES
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
211
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
ANNEXE N°12 : NOTES DE CALCUL DU DALOT 6X5X3
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
230
Mémoire de fin d’étude : Etude technique du franchissement du canal de Bangr-wéoogo au droit de la rue 27.129
ANNEXE N°13 : CADRE LOGIQUE
_____________________________________________________________________________ Mémoire de fin d’études/Juin 2010 Présenté par ABDERAMANE ADOUM BICHARA, Master 2 génie civil
245
