Sommaire Introduction………………………………………………………………………………2
Etude de variantes…………………………………………………………………….3
Pont VIPP : Pré-dimensionnement…………………………………………5
Détermination des actions sur le pont : Charges permanentes…………………………………………............10 Charges d’exploitation…………………………………………………..11 Charges accidentelles…………………………………………………….13
Conclusion…………………………………………………………………………………..14
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Introduction Les ordres de grandeur, les dimensions et les règles de pré-dimensionnement qui ont été utilisé sont pris de :
notes de cours. guide SETRA pour les ponts de type VIPP. guide SETRA pour les ponts mixtes. guide SETRA pour les ponts de type PSI-DN.
Notre projet consiste en la conception d’un pont respectant les caractéristiques suivantes :
Type 2 : Route à trois voies 1m(trottoir) + 3*3,50m(chaussée de trois voies) + 1m(trottoir).
Jeu 3 :
Tirant d’air = 11 m. Longueur de pont = 210 m. Travée de rive accessible. Niveau de substratum = -5m. Très bon sol.
D’autres données :
Garde-corps : 50 Kg/ml Corniche : 0,5 T/ml Couche de roulement : 24KN/m3 Couche d’étanchéité : 22KN/m3
Etant donné que le sol de fondation est très bon, on n’a alors aucune contrainte concernant le nombre d’appuis, par conséquent, on a opté pour 4 appuis et ainsi 5 travées de 42m.
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Etude de variantes Pont mixte : Avantages : Délai de réalisation court. Plus grande simplicité et plus grande facilité de construction, surtout dans les situations difficiles (ponts très élevés ou avec une courbure horizontale, etc.) ; Permettent d’atteindre un élancement très grand. Une économie à la construction des appuis et des fondations, supportant une structure à poids propre moins élevé. Une multiplicité des conceptions architecturales.
Inconvénients : La nécessité d’une main-d’œuvre qualifiée et spécialisée, ce qui n’est pas le cas pour le contexte marocain. Absence d’entreprises spécialisées dans ce type d’ouvrages au Maroc. La nécessité d’un entretien régulier et coûteux pour palier au problème de la corrosion. Le prix élevé de l’acier.
A partir des données cités on constate que ce type de ponts peut être envisageable mais dans le cas de grands budgets.
Pont PSI-DN : Avantages : Vis-à-vis du VIPP, présente l’avantage d’une épaisseur nettement faible du tablier. Le poids propre du tablier est réduit. Vis-à-vis des VIPP, elle permet une variation de portées des travées et par suite une large étendue esthétique.
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Inconvénients :
Nécessité d’un cintre pour la construction ce qui augmente le coût de la mise en œuvre. A partir d’une longueur de tablier de 150m, ce pont pose des problèmes relatives à la précontrainte, à la dilatation du tablier et à l’importance du cintre utilisé.
A partir des données citées on constate l’inconcevabilité de ce type de ponts pour notre cas.
Pont VIPP : Avantages : Une fondation superficielle peut être envisagée sur un sol de très bonne qualité. Ce type de structure, constitué d'éléments rectilignes, est naturellement bien adapté aux franchissements droits et rectilignes. Il est cependant possible de l'adapter au biais ou à la courbure du tracé. Ce type d'ouvrage est adapté au franchissement en viaduc de brèches importantes, en longueur ou en hauteur, et aux sites difficiles d'accès. D’autres avantages de ce type d'ouvrages sont liés à la préfabrication, qui permet notamment : de se dispenser de cintres et d'échafaudages, ce qui est appréciable quand le site est difficile d'accès, de réduire les délais d'exécution, de mieux maîtriser la qualité des poutres. Un autre intérêt de ce type de structure provient de son fonctionnement isostatique qui la rend pratiquement insensible aux déformations imposées, en particulier aux tassements différentiels des appuis et aux effets d'un gradient thermique.
Inconvénients : Une succession de travées égales, ce qui rend la silhouette de l'ouvrage quelque peu monotone. Elancement relativement faible.
A partir des données citées on constate que ce type de ponts est le mieux adapté pour notre cas.
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Pont VIPP : Pré-dimensionnement Epaisseur du tablier : On a L = 42m et l’élancement est de 1/17
et = 42/17 = 2,5m.
Epaisseur du hourdis : On a opté pour un hourdis général et on a choisit un entraxe de 3,5m, donc une épaisseur du hourdis = 0,18m. Hauteur de la poutre : La hauteur de la poutre est calculée en retranchant la hauteur du hourdis de la hauteur totale du tablier, soit :
hp = 2,5 – 0,18 = 2,32m. Largeur de la table de compression :
Cette hauteur doit être supérieure ou égale à 0,6*hp, donc pour hp =2,32m on aura btcmin =1,4m, soit : btc = 2m. Nombre de poutres : On a le nombre d’entraxe = (12,5-2)/3,5 = 3 ainsi le nombre de poutres : np = 4 Le nouvel entraxe est donc égal à : entraxe = 12,5/4 = 3,125 m. Cependant l’épaisseur de l’hourdis et la hauteur de la poutre n’ont pas changé.
poutres : La hauteur de la table de compression doit être supérieure ou égale à 0,1m ; c’est pourquoi on a pris une valeur de 0,12m. Gousset de dimension 15cm*15cm avec inclinaison de 45°. Epaisseur de l’âme doit être comprise entre 25 et 40cm, on a donc pris 32cm. La largeur du talon est comprise entre 0,6 et 0,9m pour un entraxe variant de 2,5 à 4m donc par interpolation on retrouve pour entraxe=3,125m btalon=0,7m.
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La partie verticale du talon ou pied de talon est généralement comprise entre 0,10 m et 0,20m pour des largeurs de talons variant de 0,60 m à 0,90 m. donc par interpolation on trouve une hauteur de 0,11m. Le pan incliné du talon doit être relativement pentu, la tangente de l'angle α est normalement comprise entre 1 et 1,5, et il est préférable de se rapprocher de la valeur supérieure.
Entretoises : La hauteur de l’entretoise est généralement obtenue de la hauteur de la poutre en la diminuant d’une hauteur généralement égale à 0,8m, ainsi : hentretoise = 2,32 – 0,8 = 1,52m. L’épaisseur est généralement comprise entre 20 et 40cm, donc on prend : eentretoise = 30cm.
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Piles : Puisque la largeur du tablier est modérée (nombre de poutres inférieur ou égal à quatre), les piles peuvent comporter un fût unique et sont du type pile-marteau. Fut : de forme cylindrique et de diamètre = 2m.
Chevêtre : de forme trapézoïdale et dont les dimensions sont illustrées dans le schéma ci-dessous :
Fondations : Puisqu’on est en la présence d’un très bon sol, on a opté pour des fondations superficielles. Culées : Puisqu’on dispose d’un très bon sol, la hauteur du tirant d’air est de 11m et on désire garder la travée de rive accessible, on a opté pour une culée à mur de front. 7
Equipements : Appareil d’appui : Chaque chevêtre comporte 8 appareils d’appui de type élastomère fretté, sur lesquels reposent les extrémités de chaque poutre.
Les dimensions des appareils d’appui sont illustrées dans le schéma suivant :
Joint de chaussée : Actuellement, et grâce à l’attelage des travées par le hourdis, on peut se limiter à deux joints de chaussée aux extrémités du pont, ce qui donnera plus de confort pour les usagers, et minimisera les coûts de réalisation et d’entretien.
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Garde-corps :
En présence du trottoir, on a envisagé de faire seulement des garde-corps comme l’illustre la photo ci-contre et le schéma ci-après.
Coupe transversale
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Détermination des actions sur le pont Actions permanentes : Couche de roulement : Masse volumique = 24KN/m3, épaisseur = 5cm Soit un poids propre de : Pp cr = 24*(0.05*10.5*210) = 264.6 t. Couche d’étanchéité : Masse volumique = 22KN/m3, épaisseur = 10mm. Soit un poids propre de : Pp ce = 22*(0.01*10.5*210) = 48.51 t. Garde-corps : Charge par mètre linéaire = 50Kg/m. Soit un poids propre de : Pp gc = 50*2*210 = 21 t. Corniche : Charge par mètre linéaire = 0,5t/m. Soit un poids propre de : Pp c = 0,5*2*210 = 210 t.
Trottoir : Charge par mètre linéaire = 200 Kg/m. Soit un poids propre de : Pp t = 200*2*210 = 84 t.
Hourdis : Masse volumique du béton = 25KN/m3. Soit un poids propre de : Pp hr = 25*(12,5*210*0,18) = 1181,25 t.
Entretoise : Poids propre d’une seule entretoise est égal à : Pp ent = 25*1,52*0,3*0,325 = 0,37 t.
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Appareil d’appui : Pour le calcul du poids propre des appareils d’appui, on a du négliger le poids des élastomères frettés. Ainsi le poids propre d’un seul appareil d’appui est : Pp app = Pp bossage d’appui = 25*0,7*0,7*0,5*2 = 0,1225 t. Chevêtre : Le volume d’un chevêtre vaut : Vch = (12,5*1 + ( 12,5 + 2 ) * 1 / 2) * 2 = 39,5 m3. Soit un poids propre de : Pp ch = 39,5*25 = 98,75 t.
Poutre : La section d’une poutre vaut (après calcul) : 1,47m². Soit un poids propre de : Pp poutre = 1,47*42*25 = 154,35 t.
Charges d’exploitation :
On a la largeur de chaussée = 10.5m largeur roulable, LR = 10.5m Absence de glissières et de barrières largeur chargeable, LC = 10.5m On a LR > 7m, donc le pont est de première classe. Système de charge A : A(l) = a2*max ([230+36000/(l+12)]*a1 ; 400 - 0.2*l )
Avec : a1 = 0.9 ; Ainsi :
l = 42m
;
v =3.5 et v0 = 3.5
d’où
a2 = 1
A(l) = 807 kg/m²
Systèmes de charges B : Système de charge Bc : Charge d’un camion = 300 kN, on a deux camions par file et trois files au total. Et on a chaussée divisée en trois voies donc b c = 0.95 Ainsi :
Bc = 0.95*6*300 = 1710 kN Système de charge Br : Br = 100 kN Système de charge Bt :
On a bt = 1 donc
Bt = 1*160*4 = 640 kN
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Majoration dynamique :
Avec :
G = 925.91 t
;
S = 1710 kN
δ = 1.069
Ainsi :
Compte tenu de ce coefficient de majoration, les charges Bc, Br et Bt deviennent :
Bc = 1.069*1710 = 1828 kN Br = 1.069*100 = 107 kN Bt = 1.069*640 = 684.16 kN Effort de freinage :
La charge d’exploitation de type A donne un effort de freinage de :
A.N.
FA = 16.56 t
La charge d’exploitation Bc donne un effort de freinage égal à :
FB = 180 t Force centrifuge : La chaussée ne présente pas de courbure en tracé plan, donc il n’y a pas de force centrifuge. Charges militaires :
Convoi Mc80 Convoi Me80 Convoi Mc120 Convoi Me120
: : : :
720 KN 440 KN 1100 KN 660 KN
Charges exceptionnelles :
Convoi D Convoi E
: :
2800KN 2000+2000*9/15= 3200KN
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Charges des trottoirs :
charge locale = 0,45 t/m² charge générale = 0,15t/m² Charge sur les garde-corps :
q = max (500*(1+1) ; 2500) =2500N/ml
Charge verticale de 1000 N/ml+ 1000N/ml à envisager sur tout élément non vertical du garde corps.
Actions accidentelles : Sur les appuis :
choc frontal = 1000 KN choc latéral = 500 KN sur le tablier :
voie urbaine = 250KN Impact sur les bordures :
Force horizontale = 100KN Force verticale = 100KN charge de vent : 200 Kg/m²
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Conclusion
Au terme de ce mini-projet, notre groupe a procédé à la conception et au pré-dimensionnement d’un pont à la base des données relatives au site, à la chaussée et au sol. Pour ce faire, nous avons commencé par déterminer trois variantes de pont et en étudier les avantages et les inconvénients avant de trancher entre les trois et décider de la mieux adaptée aux données : VIPP. Ensuite, nous avons procédé à la conception et au pré-dimensionnement des différents éléments constituants le pont à savoir : le tablier, les piles, les culées, les équipements etc. Et enfin nous avons calculé les différentes actions auxquelles notre pont est soumis et qui présentent une base de calcul des sollicitations pour le dimensionnement. Ce mini-projet était pour notre groupe une expérience enrichissante et une vraie occasion pour maîtriser le cours, de concrétiser son contenu et de consulter des guides de conception et de pré-dimensionnement, SETRA en l’occurrence.
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