Passerelle Pietonne

ENIT Département de Génie Civil

TP Théorie de Structures

PROJET DE CONCEPTION DE LA STRUCTURE PORTEUSE D’UNE PASSERELLE PIETONNE

INTRODUCTION : Le projet consiste à concevoir une passerelle pour piétons, cette passerelle permet de relier 2 points séparés par une dépression (cours d'eau, canal, rivière,…). La longueur de la travée est de 25 m.

25 m

Figure 1: Profil en travers simplifiée d'une rivière

 Conception de la passerelle : La passerelle sera constituée principalement par: - deux structures porteuses identiques et planes : deux poutres de rives. - un panneau de dalle relie les deux poutres : le tablier. La largeur de la passerelle est 2,5m. Les deux poutres de rives se reposeront simplement sur les deux crêtes de rives.

 Type de passerelle : La passerelle sera conçue comme une construction métallique. Les profilés métalliques utilisés sont de type IPN.

 Ensemble des actions : - La charge d’exploitation P exp =1tonne /m2

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- La charge propre de la dalle est Gd=200 kg/m2 (une charge permanente)

- Le poids propre des structures porteuses qui sera pris en compte comme une charge permanente.

 Combinaison des actions : - La charge de calcul à l’ELS : Pext + Pper =15 KN /m - La charge de calcul à l’ELU : 1,5 Pext + 1,35 Pper = 22,125 KN/m

 Dimensionnement : -

vérification à l’ELU : les vérification à l’ELU seront faits sur la contrainte normale

maximale et la contrainte de cisaillement maximale, la contrainte normale admissible est σa=270 MPa. - Vérification à l’ELS : Les vérifications à l’ELS seront faits uniquement sur la flèche maximale. La flèche admissible sur la travée de 25 m est fadm= 8,3 cm.

 Descente de charge : On suppose que la charge sera divisée en deux sur les structures porteuses. La charge est répartie par mètre linéaire sur la travée de la passerelle. Afin de concevoir la passerelle, on va commencer par supposer que les deux structures porteuses de la passerelle seront deux poutres. Dans ce qui suit, on utilisera le logiciel RDM6- Module Ossature.

1.

LES

DEUX

STRUCURES

PORTEUSES :

DEUX

POUTRES : L’étude de la poutre se ramène au schéma statique ci-dessous, où on considère que l’une des extrémités de la poutre est une rotule et l’autre est un appui simple. On est dans le cas d’une structure isostatique.

Figure 2: Modélisation de la passerelle pour des structures porteuses en poutre

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Le matériau utilisé a les caractéristiques suivantes :

Figure 3: Caractéristiques du matériau utilisé

Dimensionnement à l’ELU : ( voir annexe I édition des données)

La déformée de la poutre à l’ELU est comme suit :

Figure 4: La déformée

Le diagramme du moment fléchissant :

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Figure 5 : Moment fléchissant

Le diagramme de l’effort tranchant :

Figure 6: Effort tranchant

On s’intéresse principalement à la contrainte normale pour la comparer à la contrainte admissible, on trouve :

Figure 7: la contrainte normale

On trouve que σ=516,31 MPa > σa=270 MPa, ce n’est pas donc admissible !!!!

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Dimensionnement à l’ELS : On s’intéresse à l’ELS de calculer la flèche maximale, à mi-travée, on trouve :

On trouve fmax= 40,77 cm >> fadm= 8,3 cm. Ce n’est pas donc admissible !!!!

Conclusions : La passerelle conçue avec deux poutres ne peut pas supporter les charges envisagées. C’est pourquoi on trouve que fmax >> fadm et

σ > σa. .En fait, vu l’importance de la

travée, il est impossible de supporter les charges.

Il faut concevoir une structure ayant une contrainte normale et une flèche admissible : il est donc impératif de changer les structures porteuses

Il existe 3 types ce conception de ponts, à savoir : - Pont treillis - Pont à haubans - Pont en arc

Pour la conception de la passerelle piétonne, on a choisit de concevoir des structures porteuses formées par une juxtaposions de treillis pour des motifs qu’on expliquera dans ce qui suit.

2.

DEUX STUCTURES PORTEUSES : UNE JUXTAPOSITION DE TREILLIS :

Du point de vue structure, le système en treillis permet d’une part d’augmenter le moment d’inertie et par conséquent de diminuer la contrainte normale, ce qui nous permettra d’avoir σ -5-



< σa. D’autre part, cette structure permet de diminuer l’effort tranchant et ainsi d’avoir une flèche vérifiant fmax < fadm . En outre, c’est une structure légère et sa mise en place est relativement simple. Du point de vue économique, c’est une solution pas cher en la comparant à d’autres solutions( en béton armé par exemple). En conclusion, on a opté pour la passerelle piétonne suivante :

Culée

Figure 8: Conception architecturale

Comme la montre la conception architecturale, La passerelle sera posée sur chacune des crêtes de la rivière par l’intermédiaire d’une culée. Les deux structures porteuses de la passerelle sont symétriques pour la division de la descente de la charge. La structure porteuse est une juxtaposion de panneaux en treillis, de forme géométrique carré, d’arête égale à 2,5m. On a donc 10 panneaux successifs le long de la travée et 2 panneaux posés sur les culées de part et d’autre des crêtes de la rivière. Le panneau sera en élévation (de 2,5 m), ce qui assurera la sécurité des piétons, qui est une variante importante. La conception de la structure porteuse est la suivante :

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Figure 9: Conception de la structure porteuse

L’étude de la structure se ramène au schéma statique ci-dessous, où on considère que la pose de l’une des extrémité de la structure porteuse sur les culées est un ensemble de trois rotules et l’autre est un ensemble de 3 appui simple( au nombre des nœuds) . On est de même dans le cas d’une structure isostatique.

Figure 10: Modélisation des structures porteuses

Dimensionnement à l’ELU : ( voir annexe II édition des données) On commence par observer l’allure de la déformée :

Figure 11: L’allure de la déformée

On a pu vérifier la diminution de l’effort tranchant, ceci d’après le diagramme :

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Figure 12:Effort tranchant

Le diagramme du moment fléchissant :

Figure 13: Moment fléchissant

Pour le dimensionnement, ce qui nous intéresse principalement c’est la contrainte normale. En fait, pour avoir la meilleure valeur, on a cherché la section optimale du profilé métallique, soit IPN – 180 d’aire = 27.868 cm2

Figure 14: Contrainte normale

On trouve que σ=263,49 MPa < σa=270 MPa, c’est donc acceptable.

Dimensionnement à l’ELS : On s’intéresse au calcul de la flèche :

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Figure 15: Calcul de la flèche

On trouve que fmax= 0,0226 cm << fadm= 8,3 cm. Ce qui est acceptable, en fait on a bien minimisé la flèche.

CONCLUSION : La structure proposée a bien vérifiée les conditions : - à l’ELU : σ=263,49 MPa < σa=270 MPa - à l’ELS : fmax= 0,0226 cm << fadm= 8,3 cm On peut donc concevoir, comme proposé, les structures porteuses pour une passerelle porteuse. On peut confirmer ces résultats si on travaille à l’aide d’un autre logiciel comme ROBOT. On peut avec le même principe de conception, à savoir des structures porteuses en treillis, envisager un pont qui peut supporter des charges plus importantes (automobiles, camions,…) .Pour ce faire, on peut par exemple superposer deux structures porteuses pour former une.

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ANNEXE I

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ANNEXE II

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Passerelle Pietonne

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