Les appuis de ponts – les culées

Les appuis de ponts – les culées

Trottoirs :

Le rôle des trottoirs est de protéger les piétons en les isolants, en général par simple surélévation de 16 à 20 cm, de la circulation automobile. Il n’y en pas sur les ponts des autoroutes : seul un passage de service, de 40 cm de largeur environ, longe les bords du tablier, encadré par une glissière et un garde-corps. Dans notre ouvrage on a choisie des trottoirs sur caniveau sont les plus intéressant car ils sont légers et permettant de disposer, sous les dallettes, des canalisations ou des câbles(électrique, téléphoniques). Il comprend, de la chaussée vers l’extérieur, une bordure de trottoir, une contre bordure, une contre corniche. La contre bordure(dont le rôle est de buter la bordure de trottoir) et la contre corniche(dont le rôle est de permettre la fixation du corniche préfabriquée)sont coulées en place après exécutions du gros oeuvre du tablier pour que ces éléments ne participent pas à la flexion générale car il pourraient être endommagés par excès de compression.

Ils comportent donc un ferraillage lié à celui de la structure. La bordure est posée sur bain de mortier, au dessus de la chape d’étanchéité qui est relevée dans une engravure de la contre bordure, spécialement « profilée » pour éviter la pénétration de l’eau sous la chape. Entre la contre bordure et la contre corniche, on pose des dallettes préfabriquées en béton armé, de 4à 6 cm d’épaisseur et armées par un treillis soudé, que l’on recouvre ensuite par un mince revêtement bitumineux. Leurs dimensions en plan ne dépassent pas 50X80 cm2. On dispose également une chape d’étanchéité dans le caniveau sous trottoir, mais sans couche de protection. Signalons enfin que les bordures de trottoirs sont généralement en béton(en site urbain, on emploie parfois des bordures en granit, plus robustes) et leurs dimensions sont normalisées, leur hauteur varie de 20 à 30 cm et leur poids de 0,56 à 1,65 KN/m

Surcharges de chaussée:

Pour une raison de commodité de calculs, il est cependant loisible, dans certains cas, de décomposer les efforts appliqués à un élément en deux parties, l’une résultant d’un effet local du à la charge B, l’autre résultant d’un effet général du à la charge A. Ces deux effets partiels peuvent être alors cumulés, les règlements fixant les conditions de ce cumul et les modalités de prise en compte du résultat.[3] La charge B est ordinairement seule à envisager pour la justification des éléments du tablier, c´est-à-dire dalles sous chaussée, longerons, entretoises, pièces de pont..[3] Par contre les deux systèmes A et B sont à envisager successivement pour toutes les justifications dans lesquelles la structure est prise dans son ensemble, sous réserve des cas particuliers. Cependant, suivant les errements habituels, les justifications peuvent ne faire état que du système dont les effets sont les plus importants ; la comparaison des effets développés par les deux systèmes dépend non seulement de la classe du pont , mais aussi de facteurs tels que la largeur roulable et la nature de la structure porteuse, ces facteurs se traduisant par des coefficients de majoration dynamique et surtout des coefficients d´excentrement différents sous charges non centrées sur l´axe mécanique de la structure..[3]

Pour des longueurs chargées inférieures à 10 m le système B est à considérer comme prépondérant dans tous les cas. Dans le cas des ouvrages de troisième classe le système B est généralement prépondérant. Largeurs roulable LR : Il est rappelé que la largeur roulable est définie comme la largeur comprise entre dispositifs de retenue ou bordures ; elle comprend donc outre la chaussée proprement dite toutes les surlargeurs éventuelles. telles que bande dérasée, bande d´arrêt, etc. Dans le cas où l´on prévoit un élargissement futur de la chaussée, il y a lieu de considérer celle-ci dans son état définitif. Largeurs chargeables Lc : La largeur chargeable se déduit de la largeur roulable en enlevant une bande de 0,50 m le long de chaque dispositif de retenue (glissière ou barrière) lorsqu´il en existe.

Charges locales : Une charge uniforme de 450 kilogrammes par mètre carré est supportée par les trottoirs de tous les ouvrages, y compris les bandes éventuelles de séparation des chaussées et des pistes cyclables. Elle est prise en compte pour le calcul de tous les éléments des couvertures et des tabliers, dalles, longerons, pièces de pont, suspentes, entretoises, mais non pour celui des fermes principales. Elle est disposée tant en longueur qu´en largeur pour produire l´effet maximal envisagé. Les effets peuvent éventuellement se cumuler avec ceux du système B ou des charges militaires. Sur les trottoirs en bordure d´une chaussée, il y a lieu de disposer dans la position la plus défavorable pour l´élément considéré une roue isolée de 6 tonnes dont la surface d´impact est un carré de 0,25 m de côté. Les effets de cette roue ne se cumulent pas avec ceux des autres charges de chaussée ou de trottoirs. Ils sont à prendre en compte uniquement lorsqu´il s´agit d´état-limite ultime. Pour leur prise en compte dans les justifications vis-à-vis des états-limites ultimes, les charges locales de trottoirs sont traitées comme les charges des systèmes A et B.

Charges générales :

– Pour la justification des fermes maîtresses qui supportent à la fois une chaussée et un ou des trottoirs, il y a lieu d´appliquer sur les trottoirs une charge uniforme de 150 kilogrammes par mètre carré de façon à produire l´effet maximal envisagé. Dans le sens de la largeur, chaque trottoir est chargé dans sa totalité, mais les deux trottoirs, s´il y en a deux, peuvent n´être pas chargés simultanément. Dans le sens de la longueur, les zones chargées sont choisies de la manière la plus défavorable.

– Pour la justification des fermes maîtresses des ouvrages qui sont réservés à la circulation des piétons et des cycles, on doit disposer une charge uniforme, a, dont l´intensité, fonction de la longueur chargée, l :est donnée en kilogrammes par mètre carré par la formule : a ( l ) = 200 + 15.000./ l + 50 = 2,16 KN/m2 oùl :est exprimée en mètres. Dans le sens de la largeur, les zones chargées sont déterminées dans chaque cas de manière à produire l´effet maximal envisagé. Dans le sens de la longueur elles sont déterminées dans le même but en respectant les règles pour la charge de chaussée A.

– Pour leur prise en compte dans les justifications vis-à-vis des états- limites ultimes, les charges générales de trottoirs sont traitées comme les charges des systèmes A et B. Charges de vent : 1. Dans les circonstances courantes, on peut admettre, pour évaluer l´action du vent sur les ponts en service, les hypothèses simplificatrices suivantes : Le vent souffle horizontalement dans une direction normale à l´axe longitudinal de la chaussée. Il développe sur toute surface frappée normalement une pression de 2.000 newtons par mètre carré (N/m2). Sur une surface partiellement masquée (par une poutre à treillis comportant des vides et des pleins par exemple), le vent développe la pression qui s´exerce en avant du masque, multipliée par le rapport de la surface des vides à la surface totale de ce masque (les surfaces sont évaluées en projection sur un plan normal au vent).

Lorsque le vent souffle, le pont n´est supposé porter aucune charge de chaussée ou de trottoir et les effets du vent et des charges ne sont pas susceptibles de se cumuler. – Pour les ponts en cours d´exécution, on peut admettre, dans les circonstances courantes, les hypothèses simplificatrices suivantes : Le vent souffle horizontalement dans une direction normale à l´axe longitudinal de la chaussée. Il développe sur toute surface frappée normalement une pression égale à : 1.000 N/m2 s´il s´agit de phases de chantier dont la durée n´excède pas un mois ; 1.250 N/m2 s´il s´agit de phases de chantier dont la durée excède un mois. Sur une surface partiellement masquée, on applique la même règle qu´en § .1 Lorsque le vent souffle, le pont n´est supposé porter aucune charge mobile, de chaussée ou de trottoir ; il y a lieu cependant de tenir compte du poids des équipements provisoires, tels qu´équipages mobiles, avant- becs, etc., ainsi que la surface que ceux-ci offrent au vent. – Lorsque le pont comporte des piles hautes et minces en élévation, il a lieu de prendre en compte un vent oblique exerçant sur les faces latérales des piles une action concomitante des effets envisagés en paragraphe ci-dessus.

Les appareils d’appui : Le tablier de pont repose, sur leurs appuis (deux culées dans notre ouvrage) 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). Dans notre ouvrage on a choisie appareils d’appuis en élastomère fretté. Ils sont constitués par un empilage de feuilles d’élastomère(en général, un poly-chloroprène de marque « Néoprène ») et de tôles d’acier jouant le rôle de frettes (non apparentes), la liaison entre les tôles et l’élastomère étant obtenue 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).

Ces appareils d’appui sont fabriqués aux dimensions définies dans chaque projet particulier et doivent être conformes aux spécifications de la norme européenne EN1337.1/2/3. Le principal intérêt de ces appareils d’appui, en dehors de leur cout relativement modéré, réside dans leur déformabilité vis-à-vis des efforts qui les sollicitent : ils reprennent élastiquement les charges verticales, les charges horizontales et les rotations. Mais ces déformatins s’accompagnent de contrainte de cisaillement à l’intérieur des feuillets d’élastomère qu’il convient de limiter pour éviter leur détérioration. En effet, si les appareils d’appui sont mal dimensionnés, ils finissent par subir des déchirures par lesquels l’ozone contenu dans l’air amorce un processus de décomposition. La norme NF EN 1337-3 s’applique à six types d’appareils d’appui tels que définis dans le tableau de la figure :

Table des matières

Remerciement
Résumé
Liste des tableaux
Liste des figures
Introduction générale
Chapitre 01 : définitions-les données naturelles et les contraintes à respecter
1. Introduction
2. les données naturelles
2.1 Reconnaissance des lieux :
2.2 la nature de sol:
3. les contraintes dimensionnelles et fonctionnelles
3.1la voie portée
3.2Programmes de charges
3.3le gabarits à réserver au-dessus de la voie franchie
3.4l’adaptation architecturale au site
3.5Équipements et accessoires
3.5.1revêtements du tablier routier
3.5.1.1la couche d’étanchéité du tablier en béton
3.5.1.2la couche de roulement
3.5.2trottoirs
3.5.3Dispositifs de retenue
3.5.3.1garde- cops :
3.5.4les appareils d’appui
3.5.5les joints de chaussée
3.5.6les corniches :
3.5.7evacuation des eaux :
3.5.8les perrés :
3.6. Caractéristiques des matériaux
4. Conclusion
chapitre2 :calcul du tablier
1.Introduction
2. La largeur de la voie
3. Longueur de la travée :
4. Détermination du nombre de poutres et leurs écartements :
5. Hauteur de la poutre :
6. Épaisseur de l’hourdis
7. Les entretoises d’about
8.Section de poutre
8.1largeur du talon :
8.2Le pied du talon :
8.3Le gousset de jonction :
8.4 Épaisseur de l’âme :
8.5. membrure supérieur:
9. caractéristiques géométrique des sections brutes des poutre:
10.Conclusion
Chapitre 3:charge et surcharge
3.1 Introduction
3.2charges permanentes
3.3 Surcharge de chaussée
3.3.1 Système de charges A
3.3.2système de charges B
3.3.2.1sous système bc
3.3.3sous système bt
3.3.4sous système br
3.3efforts de freinage
3.4force centrifuge
3.5charge militaires
3.5.1convoi m 80
3.5.2convoi m 120
3.6charges exceptionnelles
3.6.1 Le convoi-type d
3.6.2convoi type e
2 .Charges sur les trottoirs
2.1Les divers types de charges
2.2Charges locales
2.3Charges générales
4. charges de vent
5. charges sismiques
6. Charges sur dispositifs de retenue (les garde-corps
Chapitre 4 : modélisation de l’ouvrage par sap2000.14.2.0
1. Introduction 2. Etapes de modélisation par sap2000 3. évaluation des efforts internes du tablier
3.1 Les moments fléchissant 3.2. Les efforts tranchants
4.Conclusion Chapitre 5: étude de la précontrainte
1. Introduction
2. Définition de la précontrainte
3. Les phases d’exécutions de la précontrainte en post-tension
4. Ancrage de précontraint
5. Câble de précontrainte
6. Etude de la précontrainte
7. Calcul de la précontrainte
7.1. Section sur-critique
7.2 Section sous critique
7.3 calcul de l’excentricité (e0)
7.4 détermination du nombre de câbles
7.5 nombre de câble
7.6 la valeur de la précontrainte réelle
7.7 vérification de la section à l’ELS
7.7.1 la mise en tension
7.7.2 l’exploitation à long terme
8. tracé des câbles
8.1 plan de câblage dans la zone d’about
8.2 équations des câbles :
8.3 Les pertes de la précontrainte
8.3.1 Les Pertes instantanées :
8.3.1.1. Les pertes de tension par frottement
8.3.1.2. Les pertes de tension par recul d’ancrage :
8.3.1.3 Les pertes de tension par déformations du béton :
8.3.2 Les Pertes différées :
8.3.2.1 Pertes par retrait du béton :
8.3.2.2Pertes par relaxation des câbles
8.3.2.3. Pertes dus aux fluages du béton :
8.3.3 Vérification de la flexion à mi- travée :
9. Ferraillage de la poutre
9.1. Armature de peau :
9.1.1. Sens longitudinal :
9.1.2. Sens transversal :
9.2. Armatures longitudinales dans les zones tendues :
9.3. Vérification de l’effort tranchant :
9.3.1. Vérification de la contrainte de cisaillement :
9.3.1.1. Contrainte de cisaillement :
Conclusion
Chapitre 6: dimensionnement des éléments du tablier
1 Introduction :
2. Moment fléchissant :
3. Efforts tranchants :
4. Détermination des ferraillages :
4.1. Les données :
4.2. Résistance aux efforts tranchants :
4.2.1. Justification de béton :
4.3. Condition de non poinçonnement :
5. Etude de la prédalle :
5.1. Introduction :
5.2. Dimensionnement :
5.3. Descentes des charges
5.3.1. Charges permanentes
5.3.2. Charge d’exploitation
5.4. Détermination des moments :
5.5. Détermination du ferraillage :
6. Etude de l’entretoise :
6.1. Introduction :
6.2. Calcul des réactions des poutres :
6.3. Ferraillage :
6.4. Armature transversale :
7.Conclusion
Chapitre 7 : les appareils d’appui
1.Introduction
2. les appareils d’appui :
3. Les variations linéaires du tablier :
4. Dimensionnement des d’appareils d’appuis :
5. Vérification de l’appareil d’appuis :
4.1 La répartition des efforts horizontaux :
4.1.1Efforts dus aux charges dynamiques
4.1.2 Evaluation du point fixe
4.1.2.1. Chargement statique :
4.1.2.2. Chargement dynamique :
4.1.3. Efforts horizontaux dans les appuis :
4.1.3.1. Variation linéaire du tablier :
4.1.3.2 Variation linéaire du tablier :
4.1.3.3 Variation linéaire + freinage :
4.1.3.4 Vérification sous charge verticale
4.1.3.5 Sécurité au flambement :
4.1.3.6 Limitation de la distorsion :
4.1.3.7 Condition de non glissement
5.Conclusion
Chapitre 8 : Les appuis de ponts – les culées
1. Introduction
2. La fonction du culée
2.1La fonction mécanique
2.2La fonction technique
3. Dimensionnement des tète de culées
3.1Le sommier d’appui
3.2Le mur garde –grève
3.3Le muret-caches
3.4Morphologie de la culée remblayée
3.5Dimensionnement de mur de front
3.6Dimensionnement de mur garde-grève
3.7Dimensionnement mur en retour (droit)
3.8Dalle de transition
4. Vérification de la stabilité de la culée
4.1 Sous charges permanentes
4.2 Etude de la culé sur les différentes combinaisons d’actions :
4.2.1 Combinaison fondamentale à l’ELU :
4.2.2 Combinaison fondamentale à l’ELS
4.2.3 Combinaison fondamentale accidentelle :
5. Calcul du ferraillage des différents éléments de la culée :
5.1 Mur garde grève :
5.2 Mur de front :
5.3Mur en retour :
6.Conclision
Conclusion générale
Bibliographie
Annexe .

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