Réalisation d un cintre métallique sur le pont de la Traversière.

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1 Page 1 / 11 Rapport technique / Domaine du génie-civil Contenu Lieu : Réalisation d un cintre métallique : Sion / A9 Rédaction : Alexandre Crettaz / étudiant ETC 3 / 3961 St-Jean Jérémie Zufferey / étudiant ETC 3 / 3965 Chippis Date : Janvier 2015 Réalisation d un cintre métallique sur le pont de la Traversière. Introduction Durant ces dernières années, le trafic journalier à la sortie Ouest de Sion a fortement augmenté. Fort de ce constat, les autorités cantonales ainsi que l office fédéral des routes (OFROU) ont décidé d élargir la route dite «de la Traversière» ainsi que le tablier du pont qui enjambe les voies de l autoroute A9, passant de 3 à 4 voies de circulation. Il découle de ce projet, deux contraintes générales liées à l emplacement de ce pont. - Un plafond aérien fixé à 30m au-dessus de la route à grand débit à cause de la proximité de l aéroport de Sion. - La garantie d un espace libre permanent de 4.50m de haut. (La hauteur du pont étant de 4.64m au-dessous de l intrados.) Vu le faible espace restant pour le coffrage au-dessous du pont (14 cm), il était impossible de recourir à une méthode de coffrage standard. La soumission proposait la mise en place d un cintre métallique dans le but de soutenir le coffrage du tablier pour l'élargissement des voies de circulation pour le haut. Schéma des contraintes données. Plafond aérien Gabarit d'espace libre H : 4.50m

2 Page 2 / 11 Proposition du cintre prévu en soumission Le maître d ouvrage a donné aux entreprises un projet se constituant de deux cintres. Le premier, servant de support pour le coffrage des sur-largeurs. (Sur le schéma ci-dessous, poutre à treillis "CORAY"). Le second, permettant le soulèvement et l abaissement de la partie nouvelle du tablier. (Voir HEM 1000 ci-dessous.) Pour l entrepreneur, cette solution apportait bien des désavantages. Construction de deux cintres dans un espacement très confiné. Plusieurs déformations du cintre, augmentant donc les difficultés d alignement dans les 3 axes. Attente prolongée avant l abaissement de la nouvelle construction, découlant du décoffrage de l élément après 28 jours du fait que la soumission proposait une construction en 2 parties. Difficulté de décoffrage au vu du peu de soulèvement du tablier par le cintre. (10 cm) Après analyse, l entreprise réfléchit à une nouvelle variante de cintre afin de réaliser l ouvrage dans de meilleures conditions et en maîtrisant les contraintes liées à la complexité de l ouvrage. Tout en s assurant de pouvoir garantir les délais impartis. Schéma de poutre à treillis "CORAY" Poutre "CORAY" Schéma du HEM 1000 Profilé HEM 1000

3 Page 3 / 11 Variante de l entreprise L ingénieur de l entreprise en charge du dossier ainsi que du suivi de chantier proposa de modifier la méthode d étayement de l ouvrage. En soumettant de ne réaliser qu un seul cintre, soutenu par 3 piles et 6 vérins hydrauliques. Il s assura des avantages suivant : Une seule construction pour le moulage de la sur-largeur ainsi que pour l abaissement Un temps de décoffrage ramené à 7 jours. Décoffrage facilité. (système de suspente en tige «dywidag») Une seule déformation du cintre, lors du bétonnage. Comme chaque avantage amène quelques points faibles, cette solution engendre des prescriptions supplémentaires: Implantation très précise des fondations, pour assurer l assemblage poutre/béquille. Soudures précises des chapes de levage. (élément de fixations entre la poutre principale et les vérins). Modélisation 3D du cintre métallique Description technique de la variante Ce système relativement complexe peut se décomposer en plusieurs parties. Trois portiques se chargent d enjamber le pont pour reprendre les charges dues à l ouvrage et de les transmettre dans les fondations construites expressément. Sur chacun de ces portiques, sont disposés deux vérins hydrauliques servant au déplacement vertical de la poutre principale. La liaison entre cette poutre et les câbles des vérins est assurée par les chapes de levage soudée au préalable en atelier sur l élément métallique. Le moule du tablier à construire est porté par le haut, assurant ainsi une épaisseur minimale sous le béton. Afin de relier le moule à la poutre principale, un système de suspentes en tige filetée a été mis en place. Après le décoffrage de la sur-largeur en béton, l ensemble de cet élément sera abaissé jusqu au niveau du tablier existant. Un joint de clavage sera réalisé par la suite pour lier l'ancien ouvrage aux nouvelles voies. Pour assurer une sécurité maximale, autant d un point de vue des travailleurs que des automobilistes et pour faciliter l'exécution des travaux, un platelage en bois a été construit.

4 Page 4 / 11 Lexique technique Une chape de levage est une pièce métallique de forme trapézoïdale, qui est soudée sur sa grande base à la poutre principale. Les soudures ont été réalisées en atelier et radiographiées afin de s assurer de leur bonne façon. À l axe de cette pièce, les serruriers ont percé un orifice d un diamètre de 91mm. Celui-ci étant le point d ancrage des clavettes servant à relier la poutre au crochet du vérin dans le style d une «gueule de vache». Afin de pouvoir bétonner les joints de clavage en respectant la contrainte du gabarit d espace libre, l entreprise les a réalisés en gardant le même système d étayement par le haut. Cette fois, une simple poutrelle H20 fait office de portique. Le coffrage est tenu plaqué contre le béton par des tiges dywidag. Les suspentes dywidag servent à la liaison entre la poutre principale et l élément à bétonner. Elle se constitue en 2 éléments. La première partie supporte le coffrage lors de la construction. Puis lorsque le béton est sec, on peut enlever la fraction du bas afin de pouvoir décoffrer. Entre les deux parties, une plaque métallique est noyée dans le béton pour pouvoir maintenir l élément béton et plus tard l abaisser. On emballera les tiges d isolation pour pouvoir sortir les tiges à la fin de l utilisation. Schéma de principe de construction et abaissement des sur-largeurs des chaussées, Tiges dywiday Joint de clavage Chape de levage, Platelage de travail

5 Page 5 / 11 Liste des éléments métalliques principaux du cintre Cette liste non exhaustive nous permet de nous rendre compte de l'importance de ce projet. Il est aisé de comprendre que pour le montage d'une telle structure, il faut une conduite de travaux extrêmement précise et organisée. Le besoin en inventaire et main d'œuvre ne laisse pas de place à l'approximation. Profil Portique NORD Type d'acier Nombre Longueur Poids total Dénomination (pce) (mm) (kg) HEB 500 S '000 4'480 Elément vertical Ouest HEA 260 S ' Elément vertical Est HEB 1000 S '600 2'699 Elément horizontal HEB 340 S ' Palonniers HEB 180 S ' Contreventements Portique SUD HEB 500 S '680 4'742 Elément vertical Ouest HEA 260 S ' Elément vertical Est HEB 1000 S '600 2'699 Elément horizontal HEB 340 S ' Palonniers HEB 180 S ' Contreventements Portique Central HEB 300 S '730 1'575 Elément vertical Ouest HEA 300 S '730 1'575 Elément vertical Est HEB 1000 S '495 2'667 Elément horizontal HEB 340 S ' Palonniers HEA 240 S ' Contreventements Poutre principale HEB 1000 S '500 28'760 Elément horizontal Poutre principale

6 Page 6 / 11 Montage du cintre Conduite des travaux Dans le cadre de la procédure de montage de ce cintre, il faut réaliser les travaux en deux étapes de montage et deux étapes de démontage afin de pouvoir construire les deux sur-largeurs Est et Ouest de ce pont. Nous allons décrire les différents travaux réalisés par étapes en mentionnant l inventaire et le personnel nécessaire au bon déroulement des phases pour un seul montage étant donné que la méthode reste la même pour les deux côtés. Une attention toute particulière est accordée à la sécurité durant l ensemble des phases vu l emplacement de ce chantier. Avant toutes réalisations sur le chantier, un énorme travail d assemblages, percements et de tests ont été nécessaires en atelier. Sécurité durant les phases de montage : - Port des équipements de protection individuelle en tout temps. - Protection latérale le long du pont existant en tout temps. (hauteur de chute >2m) - Port du harnais de sécurité lors de tous travaux en hauteur sans protections latérales - Attacher les Spansets de contreventement avant le levage de l élément. - Maintien des éléments par des cordages lors du levage et du positionnement - Décrochage des élingues uniquement depuis la nacelle. - Contrôle de la hauteur des élingues sous crochet de la grue avant le levage des pièces. - Eclairage totale de la zone lors des travaux nocturnes - La signalisation routière et autoroutière devra être contrôlée avant chaque déplacement de machine.

7 Page 7 / 11 Phase 1 - Les piles Description : - Bétonnage des murs de la berme centrale (Soutien des béquilles latérales) - Bétonnage des socles au Nord et au Sud. (Fondations des portiques Nord + Sud) - Livraison des pièces assemblées au dépôt par camion et remorque surbaissée à la place d installation de chantier. Attention à l'ordre de livraison et fourniture de pièces d'assemblage en suffisance. - Mise en place des pièces par la grue à tour du chantier pour les tours centrales et nord. Pour les tours Sud-Est et Sud-Ouest avec une autogrue stationnée hors de l autoroute. - Fixation des différentes tours au moyen de tiges filetées, d étais tire-pousse et de spanset - Décrochage des différentes attaches de la grue pour la mise en place des éléments avec une nacelle Moyens : - Une grue à tour de chantier (mise en place) - Deux nacelles (décrochage des attaches) - Une autogrue (mise en place) - Inventaire de rechange (nacelle, autogrue ) en cas de panne. Personnel : - 1 contremaitre (supervision, coordination) - 9 ouvriers Fermeture provisoire : Remarque : Voie positive : Martigny - Sierre Voie négative : Sierre - Martigny - Fermeture provisoire de la voie positive de l autoroute (Travaux sur la partie centrale, et stationnement de l'autogrue). Schéma 3D de la phase 1

8 Page 8 / 11 Phase 2 Portiques Nord et Sud, platelage Description : - Livraison des pièces assemblées au dépôt par camion avec une remorque surbaissée et les haubans - Mise en place du portique Nord avec la grue à tour de chantier et le portique sud avec une autogrue depuis la place d installation. - Fixation des portiques avec des boulons (2*8 M20) avec l aide de la nacelle. - Décrochage des attaches de la grue à tour et de l autogrue avec la nacelle - Mise en place des profils de bord de cintre avec la grue à tour. (côtés Nord) - Mise en place des profils de bord de cintre avec une autogrue positionnée sur la chaussée négative. (Sierre-Martigny) - Fixation des profils de bord avec la nacelle. (Dans une première phase le premier profil reste accroché à la grue jusqu à la pose du deuxième profil. Une fois cette opération terminée les deux profils sont détachés avec l aide de la nacelle.) - Fixation et détachement des haubans grâce à la nacelle. - Mise en place de poutrelles DOKA H20, L=10m avec la grue à tour et la nacelle ciseau - Mise en place du platelage de protection (plateaux 250mm*50mm*5m) avec la grue à tour et la nacelle à ciseau y compris fixation et barrières de protection latérales. Moyens : - Une grue à tour de chantier. (mise en place des éléments et des haubans) - Deux nacelles, (Fixation des pièces et des haubans) - Une nacelle ciseau (mise en place et fixation du platelage) - Une autogrue - Inventaire de rechange (nacelle, autogrue ) Personnel : - 2 contremaitres (supervision, coordination) - 9 ouvriers Fermeture provisoire : - 2 fermetures provisoires de la voie négative de l autoroute. (Travaux des profils de bord au Nord) - 2 fermetures provisoires de la voie négative de l autoroute. (Travaux de platelage et haubanages) - 2 fermetures provisoires de la voie positive de l autoroute. (Travaux des profils de bord au Nord) - 2 fermetures provisoires de la voie positive de l autoroute. (Travaux de platelage et haubanages) Schéma 3D de la phase 2

9 Page 9 / 11 Phase 3 Contreventement et poutre principale Description : - Déchargement sur le platelage de la partie centrale de la poutre principale avant le montage du portique central. - Calage sous la poutre principale pour répartition des charges - Mise en place du portique central avec autogrue sur chaussée négative - Fixation du portique au moyen des boulons avec la nacelle - Mise en place contreventements centraux - Fixation des haubans - Mise en place de la poutre principale côté Nord et Sud à l aide d une autogrue Moyens : - Une grue à tour de chantier (mise en place des éléments et des haubans) - Une nacelle (Fixation des pièces et des haubans) - Une autogrue - Inventaire de rechange (nacelle, autogrue ) Personnel : - 1 contremaitre (supervision, coordination) - 8 ouvriers - 3 serruriers Fermeture provisoire : - 5 fermetures provisoires de la voie positive de l autoroute. (Travaux de pose de la poutre principale, contreventement et haubanage) Schéma 3D de la phase 3

10 Page 10 / 11 Phase 4 Vérins hydrauliques et tests Description : - Mise en place de 6 vérins sur les portiques avec la grue à tour, y compris positionnement et soudage - Mise en place de trois échelles à crinoline - Levage de la poutre principale en une fois à l aide de 2 autogrues - Mise en place des clavettes dans les chapes de levage - Mise en tension des vérins - Décrochage des attaches de la grue à tour et de l autogrue avec la nacelle - Lestage de la poutre principale (Chargée en 2 points par 20 to de contrepoids pour verrouiller les boulons à l aide des deux autogrues). Moyens : - Une grue à tour de chantier (mise en place des éléments) - Deux nacelles (Fixation des pièces et des haubans) - Deux autogrues - Inventaire de rechange (nacelle, autogrue ) Personnel : - 1 contremaitre (supervision, coordination) - 8 ouvriers - 3 serruriers Fermeture provisoire : - 1 fermeture provisoire des voies positive et négative de l autoroute. (Travaux de pose de la poutre principale) Schéma 3D de la phase 4

11 Page 11 / 11 Conclusion Lors des différentes visites sur le chantier, nous avons pu constater la complexité d'une telle variante. La mise à disposition du conducteur de travaux, au bénéfice d'un diplôme d'ingénieur en génie civil nous a tout de suite paru indispensable à la bonne réussite de cet ouvrage. En effet, il aura fallu près de 250 heures au surveillant de chantier pour réaliser les calculs, ainsi que 500 heures pour la création des plans. Trois serruriers ont été nécessaires pendant plus de quatre mois en atelier pour confectionner tous les assemblages et autres percements. Ces contraintes ne sont pas données à toutes les entreprises du domaine de la construction. L' avantage supplémentaire est la gestion totale du cintre. Conception, réalisation, montage et démontage sont restés au sein de l'entreprise. Aucun tiers n'a été sollicité durant l'ensemble de la construction du cintre, ce qui lui ajoute une plus-value non négligeable. La construction d un tel élément doit être un véritable plus pour le chantier et doit amener de réels avantages, tant d un point de vue organisationnel, de gains de temps, mais aussi et surtout financiers. Mais la réussite ou non d une telle variante peut à notre avis se distinguer dans la capacité de réutilisation de ce cintre Il serait donc contreproductif de ne pas s intéresser dès le début de la réflexion à cet aspect très importante. Remerciements Nous tenons à remercier les personnes et entreprises suivantes qui par leurs diverses contributions nous ont permis de réaliser ce document d information : L entreprise PraderLosinger à Sion M. Rémy Bétrisey Responsable du département Génie Civil M. Fabien Schwery Ingénieur Génie Civil et responsable du chantier