CHAPITRE CLAUSES GENERALES - ETUDES ET PROJETS

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1 3 CHAPITRE CLAUSES GENERALES - ETUDES ET PROJETS

2 1 CHAPITRE CONTENU 1. INTRODUCTION 1.1 Objet 1.2 Utilisation 2. REDACTION DU PROJET 2.1 Document à fournir Avant-projet Projet Exécution des travaux 2.2 Principes pour l'exécution des études Calcul de structures Modélisation des structures Hypothèses à adopter pour modèles simplifiés 1. Généralités 2. Poutres et ossatures 3. Dalles 4. Parois Utilisation des codes pour ordinateurs 1. Traitement des données 2. Sortie des résultats 3. Contrôle minimal Contenu des notes de calculs 2.3 Données pour les calculs 3. ACTIONS A PRENDRE EN CONSIDERATION A. ACTIONS SUR LES BATIMENTS B. ACTIONS SUR LES PONTS RAILS 3.1 Objet et domaine d'application 3.2 Actions permanentes 3.3 Actions variables Charges mobiles 1. Schéma UIC Construction à plusieurs voies 3. Coefficient de majoration dynamique 4. Forces de freinage et de démarrage 5. Efforts de lacet et description 6. Forces centrifuges 7. Action à considérer pour le calcul de la fatigue Action du vent 1. Cas général 2. Actions du vent sur les ponts mobiles Effets thermiques 1. Variation de température 2. Gradient thermique 3. Différence de température entre éléments distincts 4. Combinaisons d'effets thermiques Neige Conditions d'ambiance

3 Efforts horizontaux dans les appareils d'appuis mobiles Montage et autres opérations Actions variables pour le calcul de certains éléments 1. Trottoirs publics 2. Trottoirs de service 3. Quais 4. Garde-corps 5. Poteaux d'éclairage 6. Poteaux caténaire 3.4 Actions accidentelles Actions dues aux tremblements de terre Heurts de ponts 1. Par véhicules routiers 2. Percussion des piles de pont par un véhicule ferroviaire déraillé 3. Pont sur cours d'eau : Action due au choc de bateau et à la présence de glace Effet de déraillement de véhicules ferroviaires circulant sur le pont Charges dues à la rupture du caténaire 3.5 Déplacements aux appuis et joints 3.6 Coefficients dynamiques affectant les charges réelles 3.7 Charges à prendre en considération pour le calcul en fatigue Variation équivalente de l'effet de la sollicitation Valeurs de 1 - Influence de la longueur de l'élément considéré sur l'étendue du spectre des sollicitations Valeurs de t - Influence de la densité du trafic sur l'étendue du spectre des sollicitations Valeurs de n - Influence des charges sur les voies voisines 4. FONDATIONS 4.1 Généralités 4.2 Essais 4.3 Capacité portante des fondations Charges Capacité portante limite Déformations dues aux tassements 4.4 Stabilité des fondations 5. CONSTRUCTIONS EN BÉTON ARME ET PRÉCONTRAINT 5.1 Calculs de résistance 5.2 Conceptions imposées dans la construction de ponts 5.3 Données pour les calculs Géométrie des sections Détermination dé l'effet de la précontrainte 1. Effet de la précontrainte dans l'els 2. Effet de la précontrainte dans l'élu Effets structurels des déformations différées du béton 5.4 Béton Qualité 1. Masse volumique 2. Critère de la qualité du béton Caractéristique de déformation du béton 5.5 Acier d'armature ordinaire Domaine d'application Propriétés Géométrie Soudabilité

4 5.5.5 Conditions technologiques 1. Enrobage de béton minimum 2. Distance minimum entre armatures 3. Rayon de pliage 4. Adhérence 5. Ancrage 6. Recouvrement des barres d'armature 5.6 Acier de précontrainte Domaine d'application Propriétés Géométrie - types d'armatures de précontrainte Relaxation Conditions technologiques 1. Dispositions des armatures précontraintes dans la section 2. Inclinaison des armatures précontraintes Organe d'ancrage 5.7 Calcul des sections des éléments Suppositions Béton précontraint 1. Acier de précontrainte 2. Calcul des éléments en béton précontraint 3. Pertes de précontrainte 5.8 Effort tranchant Généralités Méthodes de calcul pour la résistance à l'effort tranchant Forces de cisaillement entre âme et semelle de poutres 5.9 Torsion Torsion pure Effets combinés 5.10 Poinçonnement Généralités Contrôle de l'effort tranchant - poinçonnement Section critique Résistance à l'effort tranchant 5.11 Etat-limite provoqué par déformations structurelles Domaine d'application Conditions du projet Classification des structures et des éléments Données particulières aux différents types de constructions Méthodes simplifiées pour éléments isolés Déversement des poutres élancées 5.12 Limitation des contraintes dans l'els Généralités Méthode 'de contrôle pour la détermination des contraintes 5.13 Etat-limite de formation et d'ouverture de fissures Généralités Pourcentage minimum d'armatures Maîtrise de l'ouverture des fissures sans calcul direct Calcul direct des ouvertures de fissures 1. Limitation des ouvertures de fissures 2. Calcul de la distance moyenne entre fissures 3. Calcul de l'ouverture de fissures caractéristique 5.14 Résistance en fatigue des tabliers en béton Généralités Types de ruptures en fatigue Vérification de l'état-limite de rupture par fatigue Classification des détails constructifs 3

5 5.15 Déformation des constructions en béton Généralités Données de base pour les calculs 1. Caractéristiques géométriques 2. Combinaisons d'actions 3. Propriétés des matériaux Calcul des déformations 1. Déformation à la suite d'une flexion simple ou composée 2. Déformation due à une traction pure 3. Déformation due à l'effort tranchant 4. Déformation due à la torsion 4 6. CONSTRUCTION EN ACIER 6.1 Domaine d'application - références 6.2 Conceptions imposées pour la construction de ponts 6.3 Prescriptions particulières pour la construction de ponts - propriétés des sections 6.4 Qualités d'acier à utiliser Pour la construction de ponts Pour la construction de bâtiments 6.5 Assemblages Prescriptions particulières pour le calcul des assemblages au moyen de boulons H.R Conceptions imposées des assemblages par soudure 1. Assemblages par soudure 2. Joints de montage 3. Œillets de levage - Pièces d'amorçage des soudures 6.6 Prescriptions particulières relatives à la fatigue dans la construction de ponts 7. CONSTRUCTION MIXTE ACIER-BETON 7.1 Domaine d'application 7.2 Conception imposée pour la conception de ponts Conception imposée Elaboration de différents types de ponts ou de poutres 7.3 Rédaction du projet ELU ELS - Poutres préfléchies et précontraintes mixtes acier-béton 7.4 Liaison entre acier et béton Cas où l'adhérence naturelle contribue à la liaison Connecteurs Résistance ultime du.béton 7.5 Formation de fissures et ouvertures de fissures dans les éléments mixtes acier-béton Cas où seulement une semelle de la poutrelle est enrobée totalement ou partiellement de béton Cas où les deux semelles de la poutrelle sont enrobées 8. CONSTRUCTION EN BOIS DANS LE BATIMENT 8.1 Charpentes Généralités 1. Bois massif 2. Lamellé-collé Calculs de résistance Déformations admissibles 8.2 Vérification des structures

6 5 8.3 Assemblages Assemblages bois-bois Assemblages par boulonnage Assemblages par clouage 8.4 Toiture 9. DEFORMATION DES PONTS RAILS 9.1 objet 9.2 Définition 9.3 Définition des actions 9.4 Limitation de la flèche verticale 9.5 Limitation des rotations angulaires 9.6 Limitation du gauche du à la déformation du pont 9.7 Limitation de la déformation horizontale 9.8 Problèmes particulier Ponts mobiles Viaducs et ponts de grande portée 10. APPAREILS D'APPUI 10.1 Généralités - Conceptions imposée Notations et symboles 10.3 Méthodes de calcul Sollicitations de calcul Prescriptions 1. Limitation de la contrainte moyenne 2. Condition de non-cheminement et de non-glissement 3. Limitation des contraintes de cisaillement 4. Condition de non-flambement 5. Condition de non-soulèvement 6. Dimensions des frettes 11. MOYEN D'EXECUTION 11.1 Remarques générales 11.2 Documents à fournir par l'auteur du projet et l'adjudicataire Démolition d'ouvrages d'art et de bâtiments au-dessus des voies 11.4 Pénétration des obstacles dans le gabarit. Travaux pour lesquels celle-ci est nécessaire ou pour lesquels le danger de pénétration des obstacles dans le gabarit existe 11.5 Fixation des poteaux à l'aide de câbles 11.6 Pose et dépose de poutres ou de superstructure métallique Matériaux livrés par la SNCB 11.8 Protection et entretien des ponts et bâtiments 11.9 Rabattement et évacuation des eaux ' Clôture du chantier Réalisation de poutres préfabriquées en béton précontraint ou mixtes acier-béton Conditions particulières pour certaines réceptions Réception technique préalable des matériaux Surveillance des travaux exécutés en atelier 12. ESSAIS DE PONT 12.1 Domaine d'application 12.2 But des épreuves 12.3 Prescriptions générales 12.4 Etablissement du programme théorique des opérations de. chargement 12.5 Recherche des éléments sûr lesquels des mesures doivent être effectuées Examen préalable de la construction 12.7 Application des charges - mesures - contrôle 12.8 Conclusions à tirer des essais de chargement

7 13. GABARIT DES OBSTACLES 13.1 Gabarit des obstacles 13.2 Prescriptions additionnelles 6

8 7 CHAPITRE CLAUSES GENERALES - ETUDES ET PROJETS 1. INTRODUCTION 1.1. Objet Les clauses et prescriptions techniques concernant les entreprises de travaux du Département Infrastructure qui constituent la troisième partie des conditions générales relatives aux marchés de travaux, de fournitures et de services à la SNCB sont reprises au fascicule 30.2 et aux fascicules 33, 34 et 37 pour autant que ces derniers soient toujours d'application. (+) Le présent fascicule 30.2 donne les clauses générales, la conception et les prescriptions techniques générales qui sont d'application à la réalisation des travaux, de fournitures et de services concernant la construction de ponts, d'autres ouvrages d'art et de bâtiments Utilisation Le présent chapitre concerne principalement la conception générale, les exigences et critères divers relatifs à l'étude et à l exécution de travaux de ponts, d'autres ouvrages d'art et de gros œuvre de bâtiments

9 2. REDACTION DU PROJET. 8 Chaque marché relatif aux études doit faire l'objet d'une convention particulière à conclure entre la SNCB et l'adjudicataire ou le bureau d'études ou faire l'objet d'un poste particulier au métré. Avant de conclure cette convention, l'adjudicataire ou le bureau d'études aura un échange d'idées approfondi avec la SNCB au sujet de l'ampleur, la nature et la conception de sa mission. Pendant le déroulement ultérieur de l'étude, les parties se conformeront aux résultats de cet échange d'idées Documents à fournir Avant-projet. (+) Endéans le délai fixé, l'adjudicataire ou le bureau d'études fournira un avant-projet, comprenant : - les plans généraux de l'ouvrage d'art ou du bâtiment avec vues en plan et en élévation à une échelle minimale de 1/100, une liste des matériaux ainsi que les coupes en travers et en long à l'échelle minimale de 1/50 (éventuellement 1/20). Les coupes peuvent être partielles le cas échéant ; - un plan de situation à l'échelle 1/1000 ou 1/10.000, avec flèche indiquant le Nord et tous renseignements utiles des directions de voies ferrées, routes, voies navigables et bâtiments voisins; - une note de calculs générale, y compris les hypothèses de base concernant le comportement de la superstructure, de l'infrastructure, et des fondations, ainsi que la justification du choix des dimensions des éléments tels que poutres, dalles, colonnes, massifs ou fondations. - une note de calcul justificative du système de chauffage du bâtiment. I1 ne peut apparaître aucune divergence entre les documents précités et la conception générale du type d'ouvrage d'art ou du bâtiment : la superstructure et l'infrastructure, le type de fondation et sa profondeur,le parachèvement architectonique, et les dimensions et la disposition des locaux. Celle-ci ne peut être en contradiction avec les documents rédigés par la SNCB et ayant fait l'objet de l'échange d'idées dont question ci-dessus. En outre, les limites des terrains dont la SNCB est propriétaire ou des terrains à acquérir, doivent être respectées.

10 9 Lorsque l'adjudicataire ou le bureau d'études désire apporter des modifications à des éléments ou à la totalité de la construction envisagée, il est tenu d'établir des documents séparés concernant sa proposition ayant le même contenu que les documents précités. Dans ce cas, il est également tenu de décrire et de justifier la modification, tant sur la plan technique que financier. En particulier, il y aura lieu de faire apparaître que : - la sécurité, la qualité ainsi que la durabilité de l'ouvrage suggéré, tant dans l'état limite ultime que dans l'état limite d'utilisation, sont au moins égales à celles du projet initial. - la suggestion entraîne un avantage financier substantiel pour la SNCB. - la suggestion ne donne pas naissance à un désavantage dans l'exploitation du bâtiment, du trafic ferroviaire et, le cas échéant, du trafic routier, par rapport au projet initial. La SNCB dispose d'un délai de 30 jours calendrier, après réception des documents précités constituant "l avant-projet", pour y apposer son approbation. Lorsque la SNCB estime que les documents de l'adjudicataire ou du bureau d'études présentent des lacunes ou sont incomplets, ce dont elle resté seule juge, sans donner lieu à aucune indemnité en faveur de l'adjudicataire ou du bureau d'études, elle dispose d'un nouveau délai de 30 jours pour, examiner les documents et se prononcer. Ce nouveau délai débute à la réception des éclaircissements ou compléments Projet. Le projet à fournir par l'adjudicataire ou le bureau d'études endéans le délai fixé, comprend : - le plan de situation (1/ ou 1/1000) avec flèches indiquant le Nord ; le plan de cadastre (1/10 000), le plan général (vue en plan, élévation des 2 ou 4 faces, à l'échelle minimale de 1/100-1/50 pour les bâtiments, avec liste des matériaux), un plan d'implantation avec indication des voiries, voies de chemins de fer et des bâtiments voisins. En outre, pour les bâtiments, il faut joindre des plans des fondations, de l'égouttage des différents niveaux, de la toiture et des façades. Ces plans seront nécessaires à l'introduction de la demande de permis de bâtir, ou à la révision de ce permis.

11 10 - Plans de coffrage de la superstructure des ponts ou de l'ossature en béton du bâtiment, comprenant les coupes principales, (à l'échelle 1/20, voire 1/50) coupes en travers et en long, vue en plan de chaque niveau, plans de détail (éch. min. 1/20) comprenant des coupes chaque fois qu'un changement se présente dans la géométrie de l'ouvrage, fixations, appuis, détails de trottoirs, garde-corps, panneaux de protection, raccordements avec talus, murs en retour, poutres, colonnes, dalles, et en particulier pour chaque élément faisant partie de l'ouvrage (les échelles sont 1/50, 1/20, soit 1/10 ou 1/5). I1 y a lieu de prévoir une numérotation logique pour chacun de ces éléments. - Plans de coffrage de l'infrastructure des ponts ou des bâtiments (piles - culées - éch.l/50 ou 1/100) et tout élément qui la compose (sommiers - voiles - murs - élégissements, socles, dés d'appui, avec mention des niveaux etc. ), plans concernant les dispositions d'évacuation des eaux et leur emplacement à partir de l'ouvrage d'art ou du bâtiment vers les fossés ou les égouts. - Plans d'implantation de l'ouvrage d'art ou du bâtiment, des fondations, le cas échéant des pieux et semelles de fondation avec mention des inclinaisons et des niveaux de la base des pieux, dés semelles et du niveau de fondation (éch. 1/20) ainsi que des éléments particuliers des bâtiments. - Plans d'armature de la superstructure, de l'infrastructure et de la fondation, avec numérotation des barres, indication dans les différentes coupes, groupements et placement, diamètres, forme et recouvrements, joints éventuels, manchons, qualités et nature, bordereau des longueurs et pliage, à indiquer sur le plan. - Profils en long des voies et de la voirie ainsi que tout renseignement topographique utile à l'exécution des travaux. - Plans de construction de poutres, colonnes et charpentes métalliques avec trous de forage ainsi que les dimensions des soudures, les qualités et dimensions des boulons, les écrous et les ancrages, (au moins à l'éch. 1/20 et les coupes à l'éch. 1/10) contreflèche, préflexion, moyens d'augmentation de l'adhérence et qualités d'acier. - Plans de constructions des poutres ou éléments préfabriqués, avec armatures de précontrainte, détails des blocs d'about, fixation des appareils d'appui, manchons et indication de la position, du type et de la qualité des armatures (à l'éch. min. 1/20 et coupés 1/10).

12 11 - Plans des phases montrant les phases successives de la construction, dont il est tenu compte dans les calculs de résistance. - Plans (au 1/50) relatifs aux équipements techniques du bâtiment (éclairage, chauffage, distribution d'eau, évacuation des eaux, ventilation, climatisation, air comprimé, gaz...) avec schémas du chauffage, de l'éclairage, de la ventilation, de la climatisation, sur lesquels chaque élément est indiqué suivant des symboles normalisés, et à partir desquels le fonctionnement et la régulation peuvent être déduits. - Notes de calculs concernant les dimensions principales et de détail, armatures, stabilité d'ensemble, états limites ultimes et de service. - notes de calcul concernant l'équipement technique des bâtiments. - Un métré des travaux à effectuer, avec description des postes, des matériaux et éléments à fournir et à mettre en œuvre, les quantités présumées ou forfaitaires, ainsi que les unités relatives à ces quantités. - Un métré récapitulatif, identique au précédent, sous forme plus réduite reprenant uniquement le titre de chaque poste mais mentionnant les quantités, et permettant le calcul de la soumission. - Une description technique des travaux de construction à effectuer, comprenant toute modification et complément aux fascicules techniques de la SNCB, ainsi que toute caractéristique technique spéciale et description de la mise en œuvre des matériau x non prévus dans ces fascicules. La SNCB dispose d'un délai de 30 jours calendrier après réception de ces documents, constituant le "projet", pour y apposer son approbation. Lorsque la SNCB estime que les documents présentent des. lacunes ou sont incomplets, ce dont elle reste seule juge, sans donner lieu à aucune indemnité en faveur de l'adjudicataire ou du bureau d'études, elle dispose d'un nouveau délai de 30 jours pour examiner les documents et se prononcer. Ce délai prend cours à la réception des compléments ou modifications. Immédiatement après la notification par la SNCB de l'approbation du projet, l'adjudicataire - le bureau d'études fournit les plans complets sur calque de polyester, ainsi que 3 exemplaires des autres documents et 5 séries de reproductions des plans.

13 Exécution des travaux. 12 Lors de l'exécution des travaux, l'adjudicataire ou le bureau d'études sera tenu d'assister la SNCB, plus particulièrement pour : - présenter des solutions aux difficultés rencontrées lors de l'exécution de l'ouvrage ; - apporter des précisions à son étude ; - dresser et fournir des plans additionnels de détail et de construction ainsi que des notes de calcul. La SNCB est seule juge ou se réserve le droit de décider de l'établissement des documents en question. - vérifier les plans d'atelier, notes de calcul additionnelles fournies par l'adjudicataire ; - l'étude de déformation et des contraintes pour l'essai du pont et l'évaluation de cet essai ; - la réception provisoire des travaux ; - la réception définitive des travaux Principes pour l'exécution des études Calculs de structure. Le but des calculs de résistance est d'une part, de déterminer les valeurs numériques des éléments de réduction tels que moments fléchissants, efforts tranchants et normaux et tout autre effet des sollicitations, et ceci dans les parties intéressantes ou dans l'ensemble de la construction et, d'autre part, de décrire de façon globale les états de contrainte, d allongements et de déplacements. Tout calcul de structure vérifiera la stabilité globale de la construction pour le système initial non-déformé, et lorsque la nécessité se présente, également pour le système déformé, ainsi que l'influence éventuelle de la méthode de construction et les différentes phases de construction sur le comportement de l'ouvrage. Chaque projet est à vérifier en tenant compte de (voir plus loin) : - l'état limite ultime correspondant à la rupture ou la perte de stabilité,

14 13 - l'état limite d'utilisation correspondant à un dépassement de contraintes admissibles, à une déformation intolérable, vibration, fissuration ou perte de durabilité. Un de ces états limites peut être pris comme base du calcul de projet. Toutefois une vérification des autres états limites est à effectuer. Dans le cas où le contrôle se fait à l'aide de l'état limite de service, les calculs des contraintes sont effectués suivant la méthode classique linéaire. Des sections fissurées ou non-fissurées sont à considérer suivant l'hypothèse la plus défavorable. Lorsque le projet est établi au moyen de l'état limite ultime, un calcul classique linéaire peut être effectué, mais la nécessité peut se présenter, afin de garantir une ductilité minimale, de considérer les effets de second ordre. En aucun cas, une redistribution des éléments de réduction de plus de 25 % due à la plasticité n'est admise. L'influence d'imperfections de forme dans la géométrie de la structure non sollicitée est à vérifier. Lorsque leurs effets ne sont pas négligeables, seront pris en compte, notamment : - l'effet du retrait et du fluage du béton, généralement importants dans l'état limite d'utilisation, mais à considérer dans l'état limite ultime lorsque les effets de second ordre ont une influence. - des effets locaux, notamment au droit d'appareils d'appui, dans les zones de charges concentrées, zones d'ancrage, ou encore dans les zones où la géométrie de l'ouvrage présente des changements brusques. - l'effet de fluctuations des charges et la fatigue. Dans certains cas exceptionnels, le projet et le calcul de la structure ou d'éléments de celle-ci peuvent être basés sur des essais. Tout modèle d'essai doit faire l'objet de modèles de calcul tenant compte de l'effet des paramètres les plus importants. Le projet sur base d'essais doit faire l'objet d'une justification particulière, ainsi que d'une vérification de l'identité des conditions d'essai et des conditions réelles Modélisation des structures. L'utilisation de modèles simplifiés est admis lors du calcul de vérification, et lorsque leur domaine d'utilisation est clairement défini. Les modèles suivants sont admis :

15 14 - éléments linéaires tels que poutres, arcs, colonnes, dont une dimension est grande par rapport aux autres. Si les déformations dues à l'effort tranchant et à l'effort normal sont présumées être moins de 10 % des déformations dues à la flexion, l'effet des premières déformations peut être négligé. Les éléments peuvent être considérés comme linéaires lorsque le rapport de la portée 1 sur la dimension transversale la plus grande h est supérieur à 2. - Eléments bi-dimensionnels tels que dalles, murs et parois, dont deux dimensions sont grandes par rapport à la troisième. Une dalle est soumise à des charges essentiellement perpendiculaires au plan médian et dont l'effet donne lieu à des états bi-axiaux. Une dalle est considérée comme portante dans 1 seule direction lorsque son comportement vis-à-vis des charges donne lieu essentiellement à des effets uni-axiaux. Un élément est considéré comme dalle lorsque le rapport de la portée l à l'épaisseur t est 1/t 4. Elle se comporte comme portante dans une seule direction lorsqu'elle comprend deux bords opposés non-appuyés. Une paroi est un élément plan essentiellement soumis à des charges exercées dans son plan médian. - Coques, voiles, lesquels sont des éléments minces avec plan médian courbe. - La composition des éléments susmentionnés en ensembles plus complexes tels que ossatures rigides en flexion, treillis, grillages de poutres munis de dalles ayant une rigidité de torsion, dalles de pont encastrées dans des poutres maîtresses, etc. Pour les éléments ne. pouvant être comparés aux modèles mentionnés ci-dessus, des modèles particuliers peuvent être adoptés, si leur fiabilité est démontrée Hypothèses à adopter pour modèles simplifiés Généralités. Lorsque les points ou bords d'appui peuvent être considérés dans les calculs comme permettant une rotation libre, l'évolution des moments fléchissants peut être identifiée à une parabole entre le sommet et les valeurs au droit des bords d'appui s'étalant sur la largeur de l'appui.

16 15 Les moments en travée dans les éléments, présentant un degré d'encastrement aux appuis ou bords, ne peuvent être inférieurs à la moitié du moment fléchissant en travée correspondant à l'état permettant la rotation libre aux appuis. I1 sera tenu compte dans la vérification des différents états limites ultimes ou de service de l'allure de la courbe-enveloppe des moments fléchissants Poutres et ossatures. Les effets de redistribution des moments fléchissants sont admis à concurrence de 25% maximum du moment en chaque section, et à condition que tous les aspects de cette redistribution soient pris en compte, et ce pour tout état de charge. Ces aspects ont comme objet : la flexion, l'effort tranchant, l'ancrage et la fissuration. I1 doit être également procédé à l'évaluation des conséquences de la redistribution dans l'état limite d 'utilisation, tant sur le plan de la résistance que de celui de la fissuration, déformation et fatigue. Dans les ossatures, il n'est pas admis de redistribution. Lorsque la capacité de rotation ne saurait être évaluée de façon sûre, par ex. dans les constructions hyperstatiques, aucune redistribution n'est admise. Le calcul non-linéaire, y compris le comportement non-linéaire du matériau, est admis, tant dans l'état limite d'utilisation que dans l'état limite ultime, à condition que la stabilité. d'ensemble ainsi que la compatibilité des déformations est vérifiée. Les capacités de rotation dans les zones critiques tiendront compte des insécurités locales Dalles. Les dalles portantes dans 1 seule direction peuvent être considérées comme des poutres, moyennant la prise en compte de la répartition des charges sur la largeur de la dalle. Les dalles sont toutefois caractérisées par une rigidité de torsion non négligeable. Le calcul de structure linéaire avec ou sans redistribution des moments, est toujours admis. L'analyse plastique basée sûr l'équilibre cinématique (théorie des lignes de rupture), ou statique, est d'application uniquement à l'état limite ultime. Lorsque la capacité de rotation ne saurait être évaluée de façon sûre, la redistribution des moments n'est pas admise. Les autres dispositions de ci-avant sont également d'application.

17 Parois 16 Le calcul de structure linéaire doit être accompagné d'une élaboration en détail des armatures nécessaires à reprendre l'ensemble des efforts d'éclatement et de traction, afin d'assurer l'équilibre d'ensemble. Les déformations imposées (déplacements, changements de température, tassement d'appuis) et effets de second ordre sont à considérer lorsqu'ils ont un effet significatif. Lors du calcul à l'ordinateur, les effets d'éclatement et de fissuration dans les zones de concentration de contrainte, sont à modéliser de façon appropriée. Les modèles basés sur des bielles de compression et de barres de traction sont à déduire du calcul linéaire, et le comportement des barres est à vérifier particulièrement quant à la compatibilité avec le comportement réel de l'élément. Lorsque l'effet est défavorable, la collaboration du béton tendu entre fissures (tension - stiffening) est à considérer Utilisation de codes pour ordinateur. L'utilisation de codes et programmes pour ordinateur pour le calcul de structures est admis, et dans certains cas indispensable. Chaque calcul au moyen de tels codes sera toutefois accompagné d'une note explicative comprenant - une description sommaire du code de calcul utilisé ; - les hypothèses de base de l'algorithme de calcul ; - les limites d'utilisation ; - les éléments utilisés dans les calculs et leurs propriétés ; - des croquis ou figures montrant la modélisation de la structure adoptée y compris la division en éléments, types d'éléments, points d'application des charges et leur valeur numérique, pour chaque cas de charge ; - la façon dont sont calculés les différents cas des charges, tels que l'effet de la précontrainte, température, déformations différées...

18 Traitement des données. 17 Tant dans la modélisation que lors du calcul de structure, la division de la structure en éléments, sera optimisée en fonction de l'état de chargement, et des propriétés mécaniques des matériaux. Les conditions de départ ou aux limites seront clairement définies. La modélisation avec les actions adoptées sera visualisée avant le calcul proprement dit et sera contrôlée notamment en ce qui concerne la stabilité d'ensemble et la détection de mécanismes. Les propriétés physiques des éléments sont à indiquer. Dans une note séparée, les propriétés physiques ainsi que la modélisation seront justifiées. La SNCB se réserve le droit de faire recalculer des détails additionnels, ou de faire affiner les calculs, sans dédommagement pour l'adjudicataire ou le bureau d'études. Le cas échéant, le code de calcul tiendra compte des propriétés tridimensionnelles des structures. Lorsque des déplacements importants de certains points de la structure sont probables, le code effectuera une analyse géométriquement non-linéaire. Dans le cas où l'on désire effectuer une redistribution des moments, où une analyse de second ordre, le code de calcul doit en offrir la possibilité, et il est fait état de la méthode utilisée, ainsi que des propriétés des matériaux adoptés. Lorsque des éléments de construction élancés apparaissent dans la structure ou de façon plus générale, lorsque la déformation due à l'effort normal est non négligeable, le code doit vérifier les formes d'instabilité (flambage, voilement, déversement, etc.) Sortie des résultats. Les résultats du calcul de structure seront présentés de façon compréhensible et synthétique. Ils comprendront les déplacements, déformations, contraintes, éléments de réduction, variations de contrainte, charges critiques, etc. Les résultats seront résumés graphiquement, sous forme de courbes enveloppes, de préférence au moyen de diagrammes d'intensité de couleurs. Les états de déformation seront superposés à la géométrie initiale de la structure, dans les cas de charge les plus importants.

19 18 En tout cas, la sortie des résultats du code d'ordinateur ne sera considérée qu'en tant qu'annexe à la note de calcul accompagnante Contrôle minimal. Les résultats de tout calcul effectué à l'aide d'un code pour ordinateur, doivent être contrôlés à l'aide d'une méthode de calcul classique manuelle, le cas échéant basée sur des hypothèses approximatives. Ce calcul est à effectuer pour les cas de charge et les sections les plus critiques. L'utilisation de lignes d'influence ou de diagrammes est autorisée. Par méthode de calcul classique manuelle, il est entendu une méthode de calcul de structures qui ne nécessite pas l'utilisation de l'ordinateur, mais seulement de moyens de calculs simples. Elle consiste en une méthode de calcul mentionnée dans la littérature courante traitant de l'analyse des constructions. Elle se base sur les lois simples de la statique, de la compatibilité des déformations, le principe du travail virtuel ou tout principe définissant le maintien de l'équilibre. Soit le calcul direct d'éléments de réduction ou de déformations, soit des méthodes d'égalisation, sont admis. La modélisation de la structure est éventuellement basée sur les principes évoqués en Les résultats de ce calcul seront interprétés de façon graphique, et la note de calculs contiendra une comparaison avec les résultats du calcul par ordinateur Contenu des notes des calculs. Le contenu minimal des notes de calcul est énuméré ci-après, sans que cette énumération ait un caractère limitatif. 1. Contenu avec titre, description sommaire de l'ouvrage d'art ou du bâtiment, signature de l'auteur de projet et date. 2. Hypothèses adoptées - références dans la littérature - conventions de signe. 3.a. 3.b. Pour la construction de pont : implantation - angle de croisement - tracé des voies et routes - détermination des portées. Pour la construction de bâtiment : implantation, environnement, voiries, égouts...

20 19 4. Superstructure de ponts (tabliers de ponts, maîtresses poutres, entretoises, raidisseurs, dalles, etc.) ou structure portante d'un bâtiment (ossatures, fermes, colonnes, dalles etc.). Méthodes de calcul utilisées, choix des matériaux, types, commentaire sur les choix, modélisation, calculs et résultats des méthodes manuelles. Calcul à l'ordinateur éventuel, résumé synthétique, représentation graphique, synthèse des résultats, comparaison avec méthodes manuelles. Calculs de détail, assemblages, déformations. Evaluation de la sécurité, déformabilité, durabilité, etc. 5. Infrastructure (appareils d'appui, poutres sommiers, piles, culées, fondations, murs de soutènement, etc.). Idem que sous Données pour les calculs. Facteurs de sécurité partiels - facteurs d'utilisation. - Combinaison des actions 1 : γ G +. Ψ. G + γ. Q γ. Q Q - G : action permanente i i Q i - Q 1 : action variable fondamentale (trafic) - Q i : action variable secondaire (autres) oi i - Combinaison des actions 2 : F + A G + G + Ψ + max min Ψ. Q 1. Q1 2i i - F A : action accidentelle - G max : action permanente qui augmente l'effet de l'action variable. - G min : action permanente qui diminue l'effet de l'action variable. i - Combinaison des actions 3 : G + G + Ψ Q + Ψ. max min i Q i i On utilise Ψ 0 = 0,7 Ψ 1 = 0,7 Ψ 2 = 0,6

21 20 Facteurs de sécurité partiels - actions. Actions Combinaison 1 Combinaison 2 Combinaison 3 Etat Etat Etat limite Etat Etat limite Etat limite limite d utilisation limite de résistance d utilisation limite de d'utilisation résistance de résistance 1. Poids propre acier béton favorable 2. Précontrainte considérée comme action extérieure défavorable favorable ,35 1,35 0,9 1,2 0, ,35 1,35 0,9 3. Retrait et fluage Surcharges fixes 5. Poussée des terres et eau défavorable favorable défavorable favorable ,5 0,8 1,5 0,80 6. Caténaire 1 1,2 1 1,2 1 1,2 7. Remplissage défavorable 8. Action variable Schéma UIC favorable 1 1 1,5 0, ,2 0,9 1,5 0,8 1,5 0,80 1,5 0, ,35 1,35 0,9 1 1,5 1 1, Force centrifuge 1 1,5 1 1, Lacet et effort d'inscription 1 1,5 1 1, ,2 0,9 1,5 0,8 1,5 0,80 1,5 0,8

22 Freinage et accélération 0,9 1,35 0, Trottoirs publics 1 1,5 1 1, Trottoirs de service 1 1,5 1 1, Quais 1 1,5 1 1, Garde-corps 1 1,3 1 1, Vent sans trafic avec trafic 1-1,4-17. Température Neige Frottement dans appui rouleaux glissières élastiques 20.Chocs dus aux heurts de véhicules routiers 21.Chocs dus aux heurts de véhicules ferroviaires ,2 1,5 2 1, Rupture des caténaires Pression de glace Tremblement de terre Facteurs de sécurité partiels - matériaux. γ c (béton) = γ S (acier) = 1,5 (qualité normale - prêt à l'emploi) 1,4 (éléments préfabriqués avec contrôle renforcé) 1,6 (moindre qualité - fabriqué sur chantier) 1,05 acier de construction 1,15 acier d'armature 1,15 acier de précontrainte.

23 3. ACTIONS A PRENDRE EN CONSIDERATION 22 A. ACTIONS SUR BATIMENTS Les actions à prendre en considération pour la conception et le calcul des bâtiments sont reprises à la NBN - B Des précisions sont apportées ci-après pour quelques locaux spéciaux. La valeur nominale des charges de service de locaux spéciaux est résumée dans le tableau ci-après : LOCAUX 1. Locaux autres que ceux repris ci-après ou mentionnés au cahier de charges 2. Local d'archives - dans les zones où des archives compactes sont classées - en dehors de ces zones 3. Locaux pour haute tension - dans les zones où sont placés des transformateurs - charge mobile pour le transport et la mise en place des transformateurs 4. Télécommunication - en dehors des zones des consoles - dans les zones des consoles 5. Hall d'entreposage d'un centre routier (jusqu'à 4m de hauteur d'entreposage) - sur toute la surface (zones de passage comprises) - surcharge mobile supplémentaire due à la circulation des élévateurs CHARGES DE SERVICE 500 dan/m dan/m² 500 dan/m² 3000 dan/m² 3000 dan/m² réparti sur 1 m² à un endroit quelconque du local 500 dan/m² 600 dan/mètre de console 3000 dan/m² un essieu de 3000 dan (longueur 1 m)

24 23 Dans l'état limite de service, les flèches ne peuvent dépasser 1/300 de la portée ou 1/200 si l'élément est en porte à faux. Les flèches de poutres qui supportent des éléments ou revêtements susceptibles d'être détériorés à cause des déformations ne peuvent être supérieures à 1/500 de la portée dans l'état limite de service. B. ACTIONS SUR LES PONTS-RAILS 3.1. Objet et domaine d'application Le présent article fixe les actions à considérer pour le calcul des ponts-rails destinés à supporter le trafic de la SNCB. Les actions sont données en valeurs nominales assimilées aux valeurs caractéristiques (se référer à ce sujet à la NBN B ). Elle n'est pas d'application pour les autres ponts-rails (voir NBN B ), ni pour les pontsroute (voir NBN B ). Toutefois, au cas où l'ouvrage ferroviaire comporte également une ou plusieurs voies destinées au métro et/ou une ou plusieurs bandes de circulation routière, on prend en considération les actions définies au présent article et aux normes NBN B et NBN B I1 remplace les prescriptions correspondantes de la norme NBN 5 (1969). Cet article s'inspire des recommandations de l'union Internationale des Chemins de Fer (UIC) et plus particulièrement des fiches UIC 776-IR (3ème édition 1979) - Charges à prendre en considération pour les ponts-rails - et 702 (2ème édition 1974) - Schéma des charges à prendre en considération dans le calcul des ouvrages sous rail sur les lignes internationales Actions permanentes Les différentes masses volumiques sont mentionnées à la NBN La charge linéaire de la voie comportant les rails, les traverses éventuelles et les moyens de fixation est prise égale à 3 KN/m.

25 24 Dans le cas de ponts ballastés, on considère pour l'ensemble voie-ballast une hauteur minimum de ballast de 50 cm sur toute la largeur prévue au projet. Pour tenir compte d'un reprofilage de la voie et d'une augmentation de la masse volumique du ballast, la SNCB peut imposer une surépaisseur forfaitaire de la couche de ballast La masse volumique correspondante est de kg/m Actions variables Charges mobiles Schéma UIC.71 Le calcul des ouvrages sous rails est effectué à l'aide du schéma de charges mobiles verticales de la fig. 1. appelé "Schéma UIC 1971". Ce schéma s'applique à l'ensemble des deux files de rails constituant une voie. Ces charges sont appliquées dans la position la plus défavorable pour la partie concernée de l'ouvrage. La charge uniformément répartie de 80 kn/m. est limitée en étendue et divisible en tronçons. I1 ne peut donc être tenu compte d'une influence favorable sur la partie concernée de l'ouvrage d'une ou plusieurs charges concentrées de 250 kn ou de la charge uniformément répartie de 80 kn/m. La figure 1 montre schématiquement les cas de chargement à envisager pour les différentes poutres continues. Les charges du schéma sont multipliées par un facteur de classification dépendant de la ligne considérée, facteur défini par le Maître de l'ouvrage Constructions à plusieurs voies 1) Pour les constructions à deux voies, le schéma UIC s'applique intégralement pour chaque voie. 2) Pour les constructions avec plus de deux voies, il faut supposer le plus défavorable des cas ci-après : a) deux voies chargées par le schéma complet des charges de l'uic, dans la position la plus défavorable, toutes les autres voies sans charge;

26 1

27 25 b) toutes les voies chargées par 75 % du schéma des charges de l'uic dans la position la plus défavorable. 3) La disposition transversale des voies est fixée par le Maître de l'ouvrage. 4) Au cas où un déplacement transversal de la voie est possible, la valeur forfaitaire de celuici est égal à 25 cm Coefficient de majoration dynamique 1 ) Les effets des oscillations résultant du passage des trains sur les ponts sont pris en compte au moyen des coefficients dynamiques Φ par lesquels il faut multiplier les moments fléchissants, les efforts tranchants dus aux charges mobiles. Le coefficient Φ a la même valeur pour les structures en béton armé, en béton précontraint, en acier, ainsi que pour les constructions mixtes; sa.valeur dépend des longueurs caractéristiques L Φ propres aux différents éléments du pont. De même, il n'est pas fait de distinction entre les différents types de pose de voie (pose de voie directe ou sur ballast). Ces coefficients dynamiques sont indissociables du schéma de charges de l'uic; ils ne peuvent en aucun cas, être utilisés pour un convoi réel circulant sur l'ouvrage. On trouvera à l'article 3.6, une méthode de calcul de ce coefficient dans le cas de convois réels. Les longueurs caractéristiques L Φ sont reprises au tableau de la fig ) Dans le tableau de la fig. 3 figurent trois colonnes de valeurs pour Φ en fonction de la longueur caractéristiques L Φ. Le Maître de l'ouvrage précise l'état d'entretien de la ligne. 3 ) Les coefficients dynamiques affectent uniquement la charge verticale du schéma de charges de l'uic, mais ils n'affectent pas les autres charges (forces centrifuges, forces de freinage et de démarrage, effort de lacet). 4 ) Si la hauteur H(m) entre le niveau supérieur des traverses et le niveau le plus élevé de la structure portante est supérieure à 1 m, le coefficient Φ peut être réduit de la valeur 0,1 (H-1).

28 Le coefficient dynamique ne peut évidemment pas être inférieur à 1, ) Les culées, palées, fondations et pressions sur le sol sont à calculer sans tenir compte du coefficient dynamique. Par contre, les appuis doivent être calculés à l'aide du coefficient dynamique affectant l'effort tranchant. 6 ) En ce qui concerne les lignes pour lesquelles on doit tenir compte de charges plus lourdes en multipliant le schéma des charges de l'uic par un facteur de classification, il faut appliquer les mêmes valeurs pour Φ.

29 FIGURE 2 : LONGUEUR CARACTERISTIQUE L Φ Repère Eléments de ponts, types de L Φ ponts N TABLIERS DE PONT 1 Longerons Distance entre entretoises + 3,0 m 2 Entretoises considérées seules 2 fois la distance entre les entretoises + 3 m 3 Entretoises considérées comme éléments d'un système de poutres croisées 27 Portées des poutres principales ou 2 fois la portée des entretoises ; seule la plus petite valeur est à retenir. 4 Entretoises d'extrémité 4,0 m 5 Dalle du tablier Les valeurs à utiliser correspondant aux repères 1-4 pour chaque sens porteur principal 6 Porte-à-faux des entretoises Comme les entretoises (repères Porte-à-faux. des longerons 0,50 m 8 Montant ou. Colonnes au droit d'une entretoise, chargé seulement de celle-ci Comme les entretoises (repères 2-4) POUTRES PRINCIPALES ET CONTREVENTEMENTS 9 Poutres Sur 2 appuis Portée des poutres principales 10 Continues de n travées où L = long. Tot. de la poutre L max = long. grande travée. L Φ = (0,1+ 1/n).L ou L Φ = L max (prendre la plus grande valeur) 11 Poutres Poutres avec porte-àfaux Portée de la poutre 12 cantilever Poutres indépendantes Portée de la outre indépendante 13 Arcs Demi portée NB : Le L Φ des éléments des ponts s applique pour les constructions d appui de ces éléments (colonnes métalliques, cadre porteurs, entretoises, articulations, appareils d'appuis, tirants, dés d'appuis), ainsi que pour le calcul des pressions sous appareils d'appuis et entre les dés d'appuis et maçonnerie. Dans le cas où un élément remplit différentes fonctions statiques, on calcule pour chacune des sollicitations, en utilisant la valeur L Φ correspondante ; p.ex. pour les longerons, lorsqu'ils font partie intégrante de la poutre principale, chaque terme de la contrainte. totale sera calculé en tenant compte du coefficient dynamique de la fonction portante considérée, en utilisant la valeur caractéristique L Φ correspondante.

30 Figure 3. COEFFICIENTS DYNAMIQUE POUR LE SCHEMA DES CHARGES DE L'UIC L Φ (m) Φ 0,96 1 = + L Φ 0,2 0,88 Φ 28 1,44 2 = + L Φ 0,2 0,82 Φ 2,16 3 = + L Φ 0,2 3,61 1,44 1,67 2,00 4 1,41 1,62 1,93 5 1,35 1,53 1,79 7 1,27 1,41 1, ,20 1,31 1, ,14 1,21 1, ,10 1,16 1, ,06 1,09 1, ,04 1,06 1, ,02 1,03 1, ,01 1,01 1,02 67,24 1,00 1,00 1,00 Cas d'application : Coefficient dynamique pour : Etat d'entretien des lignes Moments fléchissants Efforts tranchants Lignes où l'on exige un état Φ 2 Φ 3 d'entretien de haute qualité Autres lignes Φ 3 Φ

31 Forces de freinage et de démarrage 29 Pour les ponts ferroviaires, il y a toujours lieu de tenir compte de l'influence des efforts de démarrage et de freinage, qui agissent dans le sens longitudinal horizontal au niveau du rail. Leur valeur est donnée par la relation : K = µp P étant la somme des forces verticales agissant sur toute la longueur du pont, définie par le schéma des charges UIC affecté de son facteur de classification. I1 n'y a pas lieu de multiplier ces charges par le coefficient de majoration dynamique' e lequel est implicitement compris dans les coefficients dont question ci-après. Par longueur du pont (L K ), il faut entendre la distance entre deux joints successifs de tablier(s). µ représente le coefficient apparent d'adhérence On adopte les valeurs suivantes : µ = 0,3 pour le freinage et µ = 0,4 pour le démarrage La force horizontale K, calculée selon la relation K = µp est supposée répartie d'une manière uniforme sur toute la longueur du pont (L K ). La force longitudinale X agissant au niveau d'une file d'appuis est donnée par la relation dans laquelle, µ B = α. β. γ. µ X = µ B. P - α représente la part prise par la file d'appuis considérée qui est fonction de la raideur relative des files d'appui en présence et le cas échéant de celle de l'infrastructure. Dans le cas particulier des appuis en acier, il faut considérer que : - les appuis fixes en acier absorbent la totalité de la force horizontale sur la longueur L K (α = 1). - les appuis à rouleaux absorbent une force horizontale qui correspond à 5 % de la.charge verticale, poids mort compris, agissant sur ces appuis :

32 - β représente l'influence de la structure de la voie aux extrémités du pont et vaut : 30 - β = 0,4 pour les voies comportant des longs rails soudés - β = 0,7 pour les voies comportant un seul appareil à dilatation côté appuis mobiles - β = 0,85 pour les voies avec joints ou appareils de dilatation aux deux extrémités du pont de la longueur L K - β = 1,0 pour les voies comportant une coupure franche aux deux extrémités : par exemple pont mobile. Pratiquement β 0,85 - γ tient compte de la longueur L K et vaut : γ = γ = γ = 1 lors du freinage 1 lors du démarrage pour une longueur L K 30 m 30/L lors du démarrage pour une longueur L K > 30 m - Les valeurs mentionnées ci-dessus sont des valeurs caractéristiques pour une voie. - Pour les constructions comportant deux voies, il faut supposer - l'effort de démarrage sur une voie; - l'effort de freinage sur l'autre voie; Ces deux efforts agissent dans le même sens. - Pour les constructions comportant plus de deux voies, il faut supposer le plus défavorable des cas suivants : - un effort de freinage ou de démarrage sur deux voies dans la position la plus défavorable, les autres voies n'étant pas chargées; - un effort de freinage ou de démarrage sur toutes les voies chargées par 50 % du schéma de charges de l'uic Effort de lacet ou d'inscription L'effort de lacet en alignement ou d'inscription en courbe est engendré par les mouvements latéraux des véhicules ferroviaires. Ces efforts sont assimilés à un choc latéral égal à une force concentrée de 100 kn, agissant horizontalement au niveau supérieur du rail, perpendiculairement à l'axe de la voie et dans la position la plus défavorable.

33 Forces centrifuges 31 Remarque préalable: Pour les ponts situés en totalité ou en partie dans une courbe de la voie, outre la force centrifuge, il faut également tenir compte de l'excentricité entre la voie et l'axe du pont et du dévers de la voie. La charge horizontale résultant de la force centrifuge est définie par le schéma des charges de l'uic multipliée par le facteur : sur la longueur de la courbe respective, où : V 2. f 127.R V = vitesse maximale, en km/h; R = rayon de courbure, en m. Dans le cas d'une courbure à rayon(s) variable(s), on peut indiquer des valeurs moyennes adéquates pour la valeur de R L = f = longueur en mètres de la partie de la voie en courbe chargée sur le pont, qui est significative pour le calcul de l'élément considéré. Dans le cas de lignes d'influence ayant des signes variables en fonction des travées, L est la longueur de cette partie de la ligne d'influence qui comprend la plus grande ordonnée. facteur dé réduction dépendant de la vitesse V et de la portée L, donnée par la formule : V ,88 f = 1 ( ).( + 1,75).(1 ) 1000 V L On prend f = 1 dans les cas suivants : - si v 120 km/h - si L 2,88 m Les forces centrifuges agissent horizontalement vers l'extérieur à 1,80 m au-dessus du niveau du rail. Les forces centrifuges ne sont pas à multiplier par 1e coefficient dynamique. On suppose en outre que les forces centrifuges et l'effort de lacet ou d'inscription agissent simultanément.