IBTS-77-RP-1000
Evoluions des ponts
Pendant de longs siècles, le pont franchise les ponts grâce à des gués ou à des bacs, même si cela rallonge souvent leur chemin. Les ponts étaient rares car leur construction était d’une grande difficulté et demande tout un art.
Les ponts antiques, construits en bois, ne résistaient pas aux intempéries. Ils étaient réservés au franchissement d’obstacles naturels comme les cours d’eau. Les ponts de pierre remontent à une très haute antiquité. Ils étaient constitués de travées droites en bois reposant sur des piles en maçonnerie faites de briques cuites. L’emploi de voûtes en pierre a vraisemblablement pris naissance en Asie.
Les romains ont édifié de robustes ponts en plein cintre reposant sur des piles épaisses. Ils ont construit beaucoup, notamment en Gaule. Certains subsistent encore comme le pont du Gard. Beaucoup ont été détruits à cause de la faiblesse de leurs fondations.
Au Moyen-âge, un nombre considérable d’ouvrages aux formes variées et hardies apparaît, le plus célèbre étant le pont d’Avignon certains sont encore en service et supportent de lourdes charges. Au lieu des larges dalles ajustées par les romains, ils se serrent de pierres plus petites, mais calibrées. Par la suite, les procédés de construction s’améliorent et notamment les fondations. Il reste de cette période le Pont Notre-Dame (1500-1507) et le Pont Neuf (1578- 1606) à Paris.
C’est au XVIIIème siècle que la construction des ponts en maçonnerie évolue. Les piles sont plus légères, les voûtes plus nombreuses et les ponts plus bas, comme le pont de la Concorde à Paris construit entre 1787 et 1792, à la fin du siècle apparaissent les premiers ponts en fonte. Dès le XIXème siècle, l’invention du chemin de fer a entraîné un développement sans précédent des transports. Les ponts se multiplient. Les ponts métalliques apparaissent, comme le Viaduc de Garabit de Gustave Eiffel et les ponts suspendus. Le XXème est le siècle du béton.
L’apparition du béton armé puis du béton précontraint rend les ingénieurs de plus en plus audacieux. Le plus spectaculaire est le pont de Normandie. Conçu par les services techniques de l’équipement (le SETRA) et la DDE de Seine-Maritime, c’est l’un des plus longs ponts à haubans du monde : 856 m de portée centrale et 2,200 km de longueur. Ses deux pylônes font 214 mètres, soit la hauteur de la Tour Montparnasse à Paris (56 étages). La circulation des cargos du port de Rouen imposait un franchissement de plus de 50 m au-dessus des eaux. Après les résultats de six ans de travaux, c’est devenu un produit de haute technologie par ses méthodes de construction et ses matériaux sophistiqué jusqu’à la forme de son tablier en aile d’avion, lui permettant de défier les vents de plus de 250 km/h. Les grands ouvrages sont systématiquement étudiés avec l’aide d’un architecte spécialisé, aussi bien du point de vue esthétique qu’environnemental.
Classification des ponts
Les ponts peuvent être classés selon plusieurs critères comme suit : La fonction, les matériaux de construction, la méthode de construction du tablier.
Selon la fonction : La fonction d’un pont est liée à la fonction de la voie de communication portée, on peut avoir : Un pont-route ou pont routier : C’est un ouvrage portant une route. Un pont-rail ou pont ferroviaire : Désigne un ouvrage portant une voie ferrée ou un tramway.
Un aqueduc : C’est un ouvrage portant une canalisation d’eau, à l’encontre des Oléoduc et Gazoduc qui désigne explicitement la canalisation et non l’ouvrage qui la supporte.
Une passerelle : C’est un ouvrage portant une voie piétonne. Pont-levis : un pont-levis est un type de pont mobile qui se baisse et se lève pour ouvrir ou fermer le passage au-dessus d’une fosse encerclant un ouvrage fortifié.
Selon les matériaux de construction :
Il existe des ponts : en bois, en maçonnerie, parfois appelés pont de pierre dans de nombreuses villes, en métal, en béton armé, en béton précontraint, mixte acier-béton.
Selon la méthode de construction du tablier : La réalisation d’un pont peut se faire en utilisant plusieurs méthodes, par exemple : construction sur un cintre ou étaiement, construction en encorbellement, construction par déplacement de la structure du tablier qui est réalisée à terre (Pont poussés, par levage).
Les ponts mixtes
L’intérêt principal de notre projet de fin d’étude concerne les ponts ferroviaires mixtes. Ce sont des structures qui combinent l’acier et le béton armé. Ce type de construction est très populaire en Europe et aux États-Unis.
Les ponts alliant l’acier et le béton sont constitués de poutres porteuses en acier (élément principal) et d’une dalle de roulement en béton (élément secondaire). Connectée aux poutres métalliques ; la dalle de béton permet d’apporter la raideur nécessaire au pont pour le franchissement d’un véhicule circulant à grande vitesse. De plus, l’utilisation de ces deux matériaux permet de réaliser des ouvrages simples avec un minimum d’assemblage. Ainsi les problèmes de fatigue des assemblages, sièges de concentrations de contrainte cyclique, sont moins nombreux et la pérennité de ces constructions est mieux assurée (SIEFERT, 2004). La construction mixte associe la dalle en béton à la résistance de la structure globale.
Elle est bien connue aujourd’hui et l’Eurocode 4 [AFN.94] lui est entièrement consacré. La mixité acier béton utilise ces deux matériaux de la manière la plus satisfaisante. Le béton procure la raideur à la structure et une grande part de son poids propre. Il est le plus souvent en compression. L’acier porte l’ouvrage sur de grandes distances tout en apportant de la légèreté. Il récupère alors les contraintes de traction (SIEFERT, 2004).
Avantage des ponts mixtes
Les ponts en composite (acier – béton) est déjà devenu une solution populaire dans de nombreux pays et une alternative bien établie de ponts en béton. Leur compétitivité dépend de plusieurs circonstances telles que les conditions du site, les coûts locaux de matériel et de personnel et de l’expérience de l’entrepreneur. Un avantage remarquable de ponts mixtes par rapport aux ponts en béton, est que les poutres en acier peuvent supporter le poids du coffrage et du béton frais lors de la coulée.
Le nombre de piles d’un pont mixte peut être réduit de moitié par rapport à un pont en béton armé, et leur durabilité est supérieure en raison de la possibilité de réfection de la protection anticorrosion. Un autre avantage majeur est le gain de temps de construction, ce qui réduit la perturbation du trafic, et fait économiser de l’argent à l’entrepreneur, mais encore plus pour les usagers de la route, un fait que pendant longtemps a été négligé. Récemment, ce facteur attire de plus en plus l’attention, parce que les dernières études montrent la nécessité de prendre en compte au moment de la décision pour un type de pont spécifique, non seulement les coûts de production mais aussi le temps de construction et les coûts de maintenance.
Les actions naturelles susceptibles de solliciter un pont
La neige : Les effets de la neige ne sont pas pris en considération dans le calcul des ponts, mais ils peuvent se produire dans certains cas particuliers (ouvrage en phase de construction), le site abritant notre ouvrage est tout prêt du littoral, donc il n’y a pas de neige.
Le vent : Les efforts engendrés sur les structures par le vent, sont fixés par le règlement de charge (2 KN/m2).
Le séisme : Le séisme de par sa nature dévastatrice, restera un phénomène que la science d’aujourd’hui n’arrive pas à prévenir eu égard à d’autre phénomènes tels que les ouragans, les typhons, les ras de marée etc…
C’est pour cela que l’étude au séisme pour les ouvrages implantés dans les zones sismiques est nécessaire pour prévenir la structure des endommagements qui peuvent être causés par ce dernier, et surtout éviter des pertes en vies humaines.
L’évaluation de l’effet du séisme sur l’ouvrage est faite selon le règlement parasismique Algérien (RPOA, 2008).
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : GENERALITE
I.1 Introduction
I.2 L’évolutions des ponts
I.3 Définition d’un pont et ses différentes parties
I.3.1 définition d’un pont
I.3.2 Les parties d’un pont
I.4 Classification des ponts
I.5 Les ponts mixtes
I.5.1 Types de pont mixtes
I.5.2 Liaison acier -béton
I.5.3 Entretoisement des poutres
I.5.4 Connexion dalle – poutres dans les ponts mixtes
I.6 Avantage des ponts mixtes
CHAPITRE II : PRESENTATION DE L’OUVRAGE
II.1 Conception générale
II.2 Reconnaissance du site
II.3 Les actions naturelles susceptibles de solliciter un pont
II.4 Caractéristique des matériaux
II.4.1 Le béton
II.4.1.1 les caractéristiques mécaniques du béton
II.4.2 ACIER
II.4.2.1 Armature du béton armé
II.4.2.2 Module d’élasticité longitudinale de l’acier
II.4.2.3 Aciers des poutres métalliques
Chapitre III : PREDIMENSIONNEMENT ET EVALUATIONS DES CHARGE
III.1 Introduction
III.2 Choix des poutres
III.2.1 Poutres principales
III.2.2 Entretoises
III.3 Evaluation des charges permanentes
III.4 Evaluation des surcharges ferroviaires
III.4.1 les charges verticales
III.4.1.1 schématisation des trains de charge
II.4.2 les effets dynamiques
III.4.3 Les forces d’accélération et de freinage
III.4.4 L’effort de lacet
III.4.5 Les forces centrifuges
III.5 Action du Vent
III.6 Température
III.7 Tassement différentiel
III.8 Retrait
III.9 Fluage
III.10 Fatigue
III.11 Action Séismique
III.12 Définition des combinaisons
III.12.1 Combinaison des actions
III.13 Combinaison des composantes des actions sismiques
Chapitre IV : MODELISATIONS ET INTERPRETATIONS DES RESULTAT
IV.1 Introduction
IV.2 Logiciel de calcul
IV.3 Modélisation
IV.3.1 Le choix de type d’ouvrage
IV.3.2 Combinaison des composantes d’actions sismiques
IV.4 Résultats de calcul obtenu par le logiciel
IV.5 Conclusion
CHAPITRE V : ETUDE DU TABLIER
V.1Introduction
V.2 vérification de la section d’acier
V.2.1 Etude de la stabilité des poutres
V.3Calcul de la section mixte
V.3.1 Hypothèse de calcul d’une section mixte
V.3.2 Position du centre de gravité de section mixte
V.3.3 Inertie d’une section mixte
V.3.4. Détermination des effets sur la poutre mixte des sollicitations internes à la section
V.3.4.1. Effets du retrait
V.3.4.2 Effet de la différence de température entre l’acier et le béton
V.3.4.3 Vérification de la fatigue
V.4 Calcul de la dalle
V.4.1 Introduction
V.4.2 Les résultats numériques
V.4.3. Détermination de ferraillage
V.5 Les entretoises
V.6 Les connecteurs
V.6.1 Le choix du connecteur
V.6.2 Dimensionnement d’un goujon
V.6.3 Espacement des connecteurs
V.6.4 Le nombre total des connecteurs
V.7 Les assemblages
V.7.1Introduction
V.7.2Assemblage poutre-poutre avec couvre-joint
V.7.2.1 Efforts et moment de calcul (l’ELU)
V.7.2.1.1Couvre-joint semelle
V.7.2.1.2 Couvre-joint d’âme
CHAPITRE VI : ETUDE DE L’INFRASTRUCTURE
VI.1 Introduction générale
VI.2 étude des équipements
VI.2.1 Introduction
IV.2.2 Les appareils d’appuis
VI.2.3 Le rôle des appareils d’appuis
VI.2.4 Les types des appareils d’appuis
VI.2.5 Dimensionnement des appareils d’appuis
VI.2.6 Joints de dilatation
VI.2.7 évacuation des eaux
VI.3 Etude des piles
VI.3.1 Introduction
VI.3.2 Critères de dimensionnement de la pile
VI.3.3 Etude du chevêtre
VI.3.3.1 Ferraillage du chevêtre à la flexion
VI. 3.4 Les efforts sollicitant de la pile
VI.3.5 Ferraillage des piles
VI.3.6 Calcul des pieux
VI.3.6.1 Calcul de force portante ultime
VI.3.6.2 Détermination du ferraillage
VI.3.7 Etudes des semelles
VI.3.7.1.1 Etude de la semelle 1,2et 5
VI.3.7.1.2 Vérification des dimensions de la semelle
VI.3.7.1.3 Condition de résistance
VI.3.7.1.4 Ferraillage de la semelle
VI.3.7.2 Etude de la semelle de la pile 4
VI.3.7.2.1 Vérification des dimensions de la semelle
VI.3.7.2.2 Condition de résistance
VI.3.7.2.3 Ferraillage de la semelle
VI.4 Etude la culée
VI.4.1 Introduction
VI.4.2 Les différents types de culées
VI.4.3 Choix de type de culée
VI.4.4 Pré dimensionnement de la culée
VI.4.4.1 Mur De Front (M.D.F)
VI.4.4.2 Mur De Garde Grève (M.G.G)
VI.4.4.3 Mur en retour (M.R)
VI.4.4.4 La semelle
VI.4.5 Vérification de la stabilité de la culée
VI.4.5.1 Sous charges permanentes
VI.4.5.3 Sous charges permanentes plus surcharges
VI.4.5.4 Calcul du ferraillage des différents éléments de la culée
VI.4.5.5 Détermination du ferraillage
VI.4.5.6 Etude de la semelle
VI.4.5.6.1 Vérification des dimensions de la semelle à l’ELU
VI.4.5.6.2 Condition de la résistance
VI.4.5.6.3 Le ferraillage
VI.4.5.6.4 Vérification de la condition de non fragilité
VI.4.5.6.5 Condition de non- poinçonnement
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
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