Projet de reconstruction du pont hyperstatique de kamoro en beton precontraint au pk405+900 sur la rn4

Lors de la construction d’une voie de circulation, il arrive toujours un moment où l’on rencontre un obstacle qui peut être naturel ou artificiel. Pour assurer la continuité de la voie, deux solutions peuvent être imaginées : soit éliminer l’obstacle, soit conserver l’obstacle mais passer au travers, au-dessous ou au dessus ou le contourner. Pour passer au-dessus, la construction d’un pont peut être similaire. La conception des ponts est en constante évolution grâce à l’emploi de matériaux de plus en plus performants, à des moyens de calculs permettant d’établir des modèles de comportement très sophistiqués et à la création de formes originales. Tout ceci dans l’optique d’apporter de nouvelles solutions aux problèmes posés par le franchissement d’obstacles de plus en plus impressionnant.

Le pont de Kamoro, vu son état critique, ne supporte même plus sa charge minimale et risque de s’effondrer à tout moment. Un tel désastre engendrerait des suites trop lourdes à la population qui en dépend, notamment en ce qui concerne la circulation des gens mais également la circulation des biens. Afin d’éviter les incidents qui risqueraient de coûter cher à l’Etat, un projet de reconstruction peut être avancé comme solution durable.

GENERALITES SUR LE PROJET

Localisation du projet

Le pont de KAMORO à reconstruire se trouve sur la RN4 au PK 405+900. Géographiquement, il se trouve à la longitude 47,17 et de latitude -16,46 (Système de projection Laborde Madagascar, BD 500 FTM). Administrativement, il appartient à la Région de Boeny, district d’Ambato Boeny et situé à 2 km de la commune urbaine d’Ambondromamy. Il enjambe la Rivière Kamoro en reliant Mahajanga à la Capitale.

Contexte du projet et choix du tracé

Contexte du projet
Le pont de Kamoro se détériore de jour en jour. Plusieurs lames du tablier sont manquantes et cette situation présente un grave danger pour les véhicules qui doivent passer sur ce pont suspendu. De plus, le pont ne supporte même plus les charges minimales et risque à tout moment de s’effondrer. Des accidents risqueraient de se produire à ce rythme et le passage pourrait alors être bloqué totalement. En plusieurs endroits, les dégradations et les détériorations sont constatées ; les plus importantes se trouvant à cinq mètres de l’entrée de la passerelle à la sortie du village d’Ambondromamy. Des voitures ont été prises au piège car les plaques manquantes ne sont visibles qu’à quelques mètres. Le ministère des Travaux Publics a déjà lancé des travaux de réhabilitation sur le pont de Kamoro mais cette solution n’est qu’une précaution. Le présent projet, consiste alors à construire un nouveau pont à deux voies en remplacement de l’actuel pont à une seule voie.

Choix du tracé
Du point de vue esthétique, nous proposons de démolir le pont existant et de le remplacer par le pont que nous étudierons dans le présent mémoire. Cependant, notre étude se limitera sur le nouveau pont après la démolition de l’ouvrage existant.

La zone d’influence du projet 

La zone d’influence se définit comme les zones qui bénéficieront de la reconstruction du pont à étudier. Ici, ce sont les zones à proximité directe de la RN4 dont les districts de Maevatanana, Kandreho et Tsaratanana. En effet, la reconstruction du Pont de Kamoro influerait favorablement et directement sur leur développement économique et social.

DESCRIPTION DES STRUCTURES EXISTANTS

Caractéristiques générales de l’ouvrage

Le pont Kamoro est un ouvrage à deux travées suspendues sans câble de tête et dont les portées respectives entre points d’inflexion :
➤ 206,50 m pour la travée principale (ou centrale) ; entre points d’épure d’inflexion surselles fixes en tête de pylônes ;
➤ 56,00 m pour la travée de rive droite suspendue, entre l’épure de selle fixe sur le pylône et le massif d’encrage de la rive droite.

En rive gauche, la nappe de retenue est composée de 12 câbles identiques à ceux de la travée principale (nappe discontinue). La distance entre le point d’épure d’inflexion en tête de pylône et l’encrage de la rive gauche est de 45 m environ. L’angle de la corde à l’horizontale est de 25,4° environ.

La flèche des câbles de la travée principale à la corde est de 20,6 m en théorie. Aucuneinformation n’est disponible pour la flèche de la travée suspendue en rive droite.  Les deux pylônes sont des portiques en structure métallique, articulés à leur base ancrée sur des piles en béton. Les câbles suspenseurs sont discontinus avec ancrage en tête du pylône. Chaque ferme de suspension comporte 12 câbles monotorons de Φ500 mm environ, constitué chacun de 127 fils de 3,8 mm pour une section de 12 × 1440 mm² par ferme. Ces câbles sont groupés en rectangle horizontal, formant une nappe fermée sur toute leur longueur ; ils s’épanouissent ensuite en 3 nappes de 4 câbles à l’approche des ancrages par l’intermédiaire d’un collier spécial qui les met en direction des tirants d’ancrage. En tête du pylône, chacune des 3 nappes est ancrée à un axe de Φ160 mm au moyen des étriers. Les suspentes, au nombre de 152 de chaque côté pour la travée suspendue centrale et 36 de chaque côté pour la travée suspendue de la rive droite, sont en câbles ancrés par l’intermédiaire de culot sur des étriers. Les suspentes prennent ainsi appui en partie haute sur des colliers en acier moulé et en partie basse sur des goujons Φ80 encastrés sur les débordements des entretoises. Les suspentes sont espacées de 1,30 m environ. L’attache haute des suspentes est composée de 1 étrier Φ28 avec culot à 3 trous accrochés sur le collier d’encastrement. L’attache basse des suspentes est composée de 2 étriers Φ22 avec culot à 5trous pris sur un goujon Φ80 et accroché à l’extrémité des entretoises.

L’ouvrage livre passage à une chaussée de 3,00 m en platelage métallique ARNODIN et à deux butte-roues trottoirs de 0,50 m. Le tablier est constitué d’une ossature entièrement métallique et d’un platelage métallique en caissons brevetés ARNODIN de 15 cm d’épaisseur. Les poutres de rigidité latérales en treillis de hauteur constante de 2,3 m encadrent la chaussée. Les trottoirs sont constitués par des membrures en ILA 300×300, de diagonales en IPN de 300 x125, et sont contreventés horizontalement, au niveau inférieur, de l’entretoise par des plats de section variable. Des lisses métalliques complètent les vides des poutres de rigidité le long des trottoirs. Les entretoises en IPN de 280 x 119 sont espacées de 1,3. Elles sont renforcées par des plats les parties extérieures aux poutres pour la reprise des efforts des attaches des suspensions. Le renfort longitudinal de l’ensemble du tablier est assuré par une sous-longrine (ou sous-longeron) continue en IPE 300 ancrée sur les entretoises par des étriers Φ22.

Table des matières

INTRODUCTION
Partie I : GENERALITES SUR LE PROJET
I.1. Localisation du projet
I.2. Contexte du projet et choix du tracé
I.2.1. Contexte du projet
I.2.2. Choix du tracé
I.3. La zone d’influence du projet
II.1. Démographie
I.1.1 Effectif de la population
I.1.2 Perspective démographique
II.2. Equipements sociaux
II.2.1. Infrastructure Sanitaire
II.2.2. Infrastructure Scolaire
II.3. Activités économiques
II.3.1. Agriculture
II.3.2. Élevage
II.3.3. Pêche et ressources Halieutiques
III.1. Trafic passé
III.2. Prévision du trafic futur
III.2.1. Trafic actuel
III.2.2. Trafic futur
IV.1. Caractéristiques générales de l’ouvrage
IV.2. Relevé et location des dégradations
Partie II : ETUDES PRELIMINAIRES
V.1. Partie hydrologie
V.1.1. Les pluies journalières maximales de diverses périodes de retour H(24,P)
V.1.2. Les débits de crues de diverses périodes de retour Q(P)
V.2. Partie hydraulique
V.2.1. Détermination de la hauteur d’eau normale h
V.2.2. Surélévation du niveau de l’eau
VI.1. Aperçu sur les critères de choix
VI.2. Présentation des variantes proposées
VI.2.1. Pont à poutres en béton précontraint
VI.2.2. Pont à haubans
VI.2.3. Pont hyperstatique en BP
VI.3. Synthèse des avantages et inconvénients des variantes étudiées
VII.1. Description générale du pont
VII.2. Principales caractéristiques des sections
VII.2.1. Epaisseurs des âmes
VII.2.2. Hourdis supérieur
VII.2.3. Epaisseur des hourdis inférieurs
VII.2.4. Goussets
VII.2.5. Hauteurs des caissons
VII.3. Dimensions définitives de la section transversale
VII.4. Conception des voussoirs sur pile et des voussoirs courants
VII.5. Entretoises déviatrices des câbles
Partie III : ETUDE DE LA SUPERSTRUCTURE
VIII.1. Dimensions du tablier
VIII.2. Données générales du projet
VIII.3. Principes de câblage de l’ouvrage
VIII.3.1. Précontrainte de fléau
VIII.3.2. Câbles de continuité intérieurs
VIII.3.3. Câbles de continuité extérieurs
IX.1. Généralités
IX.2. Calcul des caractéristiques géométriques du fléau
IX.3. Evaluation des efforts de poids propre du fléau en console
IX.4. Evaluation des efforts dus aux charges de chantier
IX.4.1. Charges de chantier connues (???)
IX.4.2. Charges de chantier aléatoires (??? et ???)
IX.5. Calcul de la précontrainte
IX.5.1. Détermination de la précontrainte dans la section sur pile
IX.5.2. Détermination du nombre de câbles
IX.5.3. Détermination du nombre et de la longueur des voussoirs
IX.5.4. Dessin des goussets
IX.5.5. Affinage des calculs et vérification
X.1. Caractéristiques géométriques
X.2. Détermination de la matrice de calcul des moments sur piles
X.2.1. Pour les travées centrales
X.2.2. Pour les travées de rive
X.2.3. Calcul des moments dus au poids propre
X.2.4. Calcul des moments dus au gradient thermique
X.3. Calcul du moment hyperstatique de la précontrainte intérieure de continuité
X.3.1. Généralités – Conventions de signe
X.3.2. Calcul des rotations isostatiques sous l’effet des câbles
X.3.3. Calcul des câbles d’éclisse entre ???? et ???
X.3.4. Calcul des câbles d’éclisse entre ?? et ?? et entre ?? et ??
X.3.5. Vérification des contraintes après clavage de ???? et ????
XI.1. Section d’étude et de vérification
XI.2. Evaluation des charges
XI.2.1. Calcul des moments dus au poids des superstructures
XI.2.2. Calcul des moments dus aux charges d’exploitation
XI.2.3. Section d’étude et de vérification
XI.2.4. Calcul des moments maximaux et minimaux sur pile et à la clé
XI.2.5. Moment du au fluage
XI.2.6. Moment dû au gradient thermique
XI.2.7. Moment dû au précontrainte
XI.3. Combinaisons d’actions utilisées
XI.3.1. Combinaison à l’ELS (NF EN 1990)
XI.3.3. Détermination du nombre des câbles
XI.3.4. Vérification sur pile
XI.4. Vérification vis à vis de l’effort tranchant
XI.4.1. Section d’étude
XI.4.2. Détermination des efforts tranchants
XI.4.3. Vérification des contraintes
XI.4.4. Justification des sections
XII.1. Calcul des réactions d’appui en exploitation
XII.1.1. Réactions du poids propre
XII.1.2. Réactions de fluage
XII.1.3. Réactions dues aux effets hyperstatiques des câbles
XII.1.4. Autres réactions d’appui
XII.2. Choix des appareils d’appui
XIII.1. Actions à prendre en compte
XIII.1.1. Charges permanentes
XIII.1.2. Charges variables
XIII.2. Combinaisons d’actions
XIII.2.1. Combinaisons en construction (type A)
XIII.2.2. Combinaisons accidentelles (type B)
XIII.3. Justification des organes d’ancrages
XIII.4. Calcul du nombre de câbles
XIII.5. Calcul de la surface des cales
XIV.1. Caractéristiques sectorielles de la section
XIV.1.1. Centre de cisaillement C
XIV.1.2. Fonction sectorielle principale ??(?)
XIV.1.3. Inertie divers
XIV.2. Analyse en torsion gênée
XIV.2.1. Hypothèses de calcul
XIV.2.2. Expression de la matrice de transfert de torsion
XIV.2.3. Contraintes tangentes
XIV.2.4. Détermination des moments fléchissant
XIV.2.5. Détermination des armatures
XIV.3. Conception de la pile
XIV.3.2. Détail de la pile
XV.1. Etude de la culée
XV.1.1. Dimensions de la culée
XV.1.2. Inventaire des forces appliquées
XV.1.3. Etude de la stabilité
XV.2. Etude du corps de la pile
XV.2.1. Inventaire des forces appliquées
XV.2.2. Calcul des moments de flexion dus aux forces horizontales
XV.2.3. Calcul de l’effort normal maximal dans la pile
CONCLUSION

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