Conception du pont à haubans

La Géologie

   Le sous-sol est riche en divers minerais et pourrait attribuer à la Région une vocation industrielle: la Chromite d’Andriamena, avec plus de 3 millions de tonnes déjà identifiées, le gypse de Maevatanàna (250 millions de tonnes). L’or est presque partout, avec une zone aurifère couvrant plus de 44% du territoire, à Tsaratanàna (60%), en passant par Maevatanàna (40%) jusqu’à Kandreho. Les reconnaissances empiriques ont prouvé que des points pétrolifères ont été identifiés dans le District de Tsaratanàna. Toutes les variétés de pierres précieuses, semi-précieuses et de pierres industrielles existent dans la Région, selon la carte minière publiée par le DGEM du MIEM, même si l’estimation quantitative n’a pas encore été définie.

Critères des choix

 Critère 1 : Portée de l’ouvrage :La portée déterminante désigne la plus grande des longueurs entre appuis consécutifs. Sa détermination est indispensable pour le choix de la structure à adopter.
 Critère 2 : Caractéristiques de l’ouvrage :Il est nécessaire de bien analyser la résistance de l’ouvrage ainsi que les différentes caractéristiques mécaniques des matériaux respectifs des variantes.
 Critère 3 : Disponibilité des matériels :L’influence du moyen matériel dans l’étude d’un projet est très importante. Ceci fait partie du paramètre qui conditionne la durée d’exécution des travaux à réaliser, le nombre personnel à affecter sur le chantier, la faisabilité des travaux suivant la règle d’art, et surtout le coût du projet.
 Critère 4 : Technicité et compétence des entreprises :Le manque de la capacité des entreprises locales a des impacts sur la réalisation de  l’ouvrage et aussi sur son coût.
 Critère 5 : Architecture de l’ouvrage :C’est un critère non négligeable. Il influe sur le paysage et la région. Différents critères sont à respecter comme la cohérence entre formes et techniques, la notion d’échelle, le choix des matériaux et le soin de leur mise en œuvre.
 Critère 6 : Débouché hydraulique :Il est important de connaître le débouché hydraulique car on peut comprendre d’avance la facilité d’évacuation de débit à travers l’ouvrage.
 Critère 7 : Délai d’exécution :Le délai d’exécution a un impact sur l’économie du projet. Tant que le mode d’exécution suit la règle de l’art, la plus courte durée d’exécution doit être sollicitée.
 Critère 8 : Coût :C’est un critère de base d’une construction. Concevoir un projet économique et répondant aux exigences des usagers, c’est-à-dire assurant leur confort et leur sécurité doit être le principal but du projeteur.
 Critère 9 : Entretien :Une fois construit, l’ouvrage nécessite des entretiens, il sera bon d’envisager au préalable l’ampleur et la fréquence des entretiens de l’ouvrage.
 Critère 10 : Durée de vie :La durée de vie a un lien étroit avec le coût du projet comme on l’a dit précédemment. Une longue de vie signifie qu’il y a moins d’entretiens et répartitions.

Historique des ponts à haubans

   La plus ancienne tentative de pont haubané remonte à 1617, lorsqu’un charpentier Britannique du nom FaustusVerantis conçoit un ouvrage entièrement en bois. Ensuite le pont haubané construite en 1784, lorsqu’un charpentier allemand du nom de Loescher conçoit un ouvrage entièrement en bois aussi. Les premiers ponts à haubans connus datent du début du 19ème siècle. Le pont de DryburghAbbey sur la Tweed en Ecosse a été construit en 1817 et le pont sur la Saale en Allemagne en 1824. Ces deux ponts se sont effondrés peu de temps après leur construction,car ils étaient notablement sous-dimensionnés sous les effets du vent ou des cas de charges dissymétriques. Après ces deux accidents, les ponts à haubans ont été mis à l’écart pendant près d’un siècle. Toutefois, durant cette période, quelques ponts ont été conçus avec des câblages mixtes comportant des haubans au voisinage des pylônes et de grands câbles paraboliques portant le tablier au milieu de la travée suspendue. Le pont de Brooklyn à New-York, construit en 1883,est conçu selon ce principe. Au début du 20ème siècle, Albert Gisclard imagina une conception d’ouvrage mêlant haubans et suspentes, de telle sorte que le tablier ne soit pas comprimé. Huit ponts de ce type ont été construits en France entre 1909 et 1925 dont le pont de Lézardrieux qui peut être considéré comme le premier pont à haubans français. A partir de 1926, le béton a été utilisé pour la réalisation du tablier ; le premier pont à haubans en béton est l’aqueduc de Tempul à Guadalete (Espagne). En France, le premier pont à haubans à tablier béton est le pont de DonzèreMondragon conçu par Albert Caquot en 1952. Le véritable essor des ponts à haubans remonte aux années 1950 suite aux efforts de reconstruction d’après-guerre, notamment en Allemagne avec la construction de nombreux ouvrages métalliques jusque dans les années 1970. Vers le milieu des années 1970, les ponts haubanés à tablier en béton réapparaissent, notamment avec le pont de Brotonne en 1977. Ils sont suivis par des tabliers mixtes au début des années 1980. Le record de portée des ponts à haubans n’a progressé que faiblement dans les années 1980 (aux alentours de 300 mètres pour les tabliers en béton et de 450 mètres pour les tabliers métalliques) pour connaître une évolution considérable depuis les années 1990 avec, en 1993, le pont de Yang Pu en Chine comportant une travée de 602 mètres puis le pont de Normandie en 1994 avec 856 mètres et enfin le pont de Tatara au Japon avec 890 mètres achevé en 1999. Le plus grand pont à haubans du monde est actuellement le pont de Sutong qui franchit le fleuve Yangtsé entre Suzhou et Nantong. Cet ouvrage d’une longueur totale de 32 kilomètres dont 8 kilomètres au-dessus du Yangtsé possède trois voies de circulation dans chaque sens. Sa travée principale mesure 1088 mètres de longueur, les pylônes en acier et béton, les plus hauts du monde, s’élèvent à 300 mètres.

Conclusion Générale

   L’état actuel du pont franchissant le fleuve du Betsiboka pourrait entraîner d’éventuelles conséquences graves si aucune nouvelle construction n’est exécutée étant donné la croissance de la fréquence et du volume du trafic. Une réhabilitation n’est plus rentable car les caractéristiques fonctionnelles de l’ouvrage actuel ne peuvent plus suivre le rythme d’évacuation des productions de la région du Betsiboka. Deux variantes ont été proposées dans ce mémoire. L’une (variante n°02) un pont suspendu et l’autre (variante n°01), un pont à haubans symétriques à trois travées. D’après l’analyse multicritère, on a retenu la variante n° 01. Nous avons utilisés dans ce mémoire les techniques les plus adaptées à la réalité tout en considérant :
o la sécurité et le confort des usagers ;
o les avantages des usagers : gain de temps, accessibilité ;
o le coût d’investissement le plus rentable pour le projet ;
o l’entretien courant et l’entretien périodique futur de cette route ;
o le développement durable de la région du Betsiboka et du notre pays.
Comparés aux ponts suspendus, les ponts à haubans offrent des avantages majeurs. D’une part il ne nécessite pas de massif d’encrage souvent très couteux à produire et n’est pas toujours adapté aux sols meubles, mais d’autre part, il est facile à construire à cause de sa caractère autoportant. Enfin, nous pensons que la technique de construction d’un pont haubané convient à notre pays pour la réalisation des ouvrages d’art à longue portée puisque Madagascar dispose de quelques routes nationales et provinciales franchissant de grands fleuves. Le présent mémoire de fin d’études nous a permis de renforcer nos connaissances déjà acquises à l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo et aussi d’assimiler la conception des infrastructures de franchissement.

Table des matières

PARTIE I: Environnement du projet 
Chapitre 1: Présentation du projet 
1-1) Localisation du projet
1-2) Description de l’ouvrage existant
1-2-1) Etat actuel de l’ouvrage
1-2-2) Conclusion
1-3) Objectif du projet
Chapitre 2: Etudes socio-économiques 
2-1) Zone d’influence de ce projet
2-2) L’administration
2-3) Milieu humain et social
2-3-1) Répartition spatiale
2-3-2) Composition ethnique
2-3-3) Caractéristiques des ménages
2-1) Infrastructure
2-1-1) Infrastructures sanitaires et sociales
2-1-2) Infrastructures routières
2-2) Services publics fonctionnels
2-3) Le secteur économique
2-3-1) Filières porteuses
2-3-2) Potentialités
2-3-3) Principaux secteurs de production des communes
2-3-4) Principales contraintes
2-4) Transports
2-4-1) Ratio Médecin/population par fivondronana
2-4-2) Possession d’établissements scolaires
2-5) Milieu physique
2-5-1) Le Relief et les paysages
2-6) La Pédologie
2-7) La Géologie
2-8) Le Climat, météorologie et température
2-9) La Pluviométrie
2-10) Les Vents et Cyclones
2-11) L’Hydrologie
2-12) Formations végétales
Conclusion partielle
PARTIE II: Etudes préliminaires 
Chapitre 3: Etudes hydrologiques et hydrauliques 
3-1) Etude hydrologique
3-1-1) Bassin versant
3-2) Estimation de débit de crue
3-2-1) Etapes de calcul
3-2-2) Test de validité de l’ajustement
3-2-3) La méthode de Louis Duret
3-3) Etudes hydrauliques
3-3-1) Notion d’intervalle de confiance
3-3-2) Calage de d’ouvrage
Chapitre 4: Etude du trafic 
4-1) Objectif de l’étude
4-2) Trafic passé
4-3) Taux de croissance α
4-4) Trafic actuel
4-5) Trafic futur
Chapitre 5: Etude comparative des variantes 
5-1) Variante 1 : pont à haubanssymétriques à 3 travées (deux pylônes)
5-1-1) Description
5-1) Variante 2 : Pont suspendu symétriques à 3 travées (deux pylônes)
5-1-1) Description
5-2) Critères des choix
5-3) Avantages et inconvénients de chaque variante
Conclusion partielle
PARTIE III: Conception du pont à haubans 
Chapitre 6: Généralités sur les ponts haubanés
6-1) Historique des ponts à haubans
6-2) Mode de fonctionnement
6-3) Description générale des ponts à haubans
6-3-1) Pylônes
6-3-2) Tabliers et zones d’appui
6-3-3) Haubanage
6-3-4) Haubans
6-4) Conception de la structure de la variante retenue
6-4-1) Conception de la suspension en élévation
6-4-2) Pylônes
6-4-3) Disposition au niveau du tablier
6-4-4) Ancrage des haubans
6-4-5) Configuration du tablier
6-4-6) Garde-corps
6-4-7) Description générale
Chapitre 7: Etude de la superstructure 
7-1) Hypothèses de calculs
7-1-1) Etats limites
7-1-2) Actions
7-1-3) Combinaisons d’actions
7-1-4) Matériaux
7-2) Détermination des moments et des efforts tranchants à ELU et à ELS
7-2-1) Détermination des charges et des surcharges
7-2-2) Détermination des moments
7-2-3) Schémas de calcul
7-3) Pré-dimensionnement
7-3-1) Réaction et moment de réaction sur appui par chaque hauban
7-3-2) Effort normal transmis dans chaque voussoiret hauban
7-3-3) Pré-dimensionnement des haubans
7-3-4) Pré-dimensionnement du mât
7-4) Conclusion
Chapitre 8: Etude de l’infrastructure 
8-1) La culé
8-1-1) Les éléments de la culé
8-1-2) Pré-dimensionnement
8-1-3) Stabilité de la culée
8-1-4) Moments stabilisants et renversants
8-1-5) Calcul des stabilités
8-2) Le pylône
8-2-1) Dimensions de l’entretoise
8-2-2) Dimension de la semelle
8-2-3) Stabilité du pylône
8-3) Appareil d’appui
8-3-1) Dimensionnement de l’appareil d’appui
Conclusion partielle
PARTIE IV: Etude financières du projet et impacts environnementaux
Chapitre 9: Etude financières du projet 
9-1) Estimation du projet
9-1-1) Calcul du coefficient de majoration des déboursés
9-1-2) Avant métré
9-1-3) Sous-détails des prix
9-1-4) Bordereau Détail Estimatif (BDE)
9-2) ETUDES DE RENTABILITE
9-2-1) Calcul de la VAN
9-2-2) Calcul du TRI
9-2-3) Calcul de la DRCI
9-2-4) L’indice de profitabilité
Chapitre 10: Etude d’impact environnemental 
10-1) Introduction
10-2) Objectif
10-3) Environnement du projet
10-4) Evaluation des impacts
10-4-1) Durée
10-4-2) Intensité
10-4-3) Entendue
10-4-4) Fréquence
10-5) Identification des impacts
10-6) Mesure d’atténuation
10-7) Planing d’exécution
Conclusion partielle
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES

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