Séance n 9. VSP VSC AA conceptions T. DUCLOS - VCGP

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1 Séance n 9 VSP VSC AA conceptions T. DUCLOS - VCGP

2 sommaire VSP Conditions d appuis et entretoises Têtes de pile non encastrée Clouage Conception transversale du clouage Câblage extérieur et ses conséquences Effets de certaines sollicitations Méthodes de calcul du cadre

3 Les conditions d appui Ces coupes montrent les types d appui possibles: encastré appuis dédoublés encastrement souple appuis simples Rodez: encastré sur 2 voiles souples

4 Appui non encastré Les conditions d appui provisoires impact sur la tête de pile conception de l entretoisement Principes de fonctionnement du VSP assurer le passage des bielles Lignes d épure Les poussées au vide doivent être accrochées ou s appuyer sur du béton

5 clouage Le clouage est en général réalisé depuis le VSP Cales provisoires Chevêtre de la pile Câbles de clouage Appareil d'appui définitif Fût de la pile Les câbles sont ancrés au dessus du hourdis supérieur, les efforts étant ramenés sur les âmes ils sont provisoires, démontables Impact mécanique du - talon du VSP - hourdis supérieur Impact géométrique - règle du débord - passage direct des bielles

6 clouage Le clouage peut être appuyé directement sur l entretoise, ou rapporté vers l âme par l intermédiaire d une poutre de répartition Sur l entretoise entretoise clouage B 0,25 B 0,5 B 0,25 B cales pile

7 clouage Le clouage peut être rapporté vers l âme par l intermédiaire d une poutre de répartition Poutre de répartition clouage B 0,25 B 0,5 B 0,25 B entretoise cales pile Les câbles de clouage sont ancrés soit sous le chevêtre, dans la pile ou dans la semelle plus un câble est court et moins il est ductile.

8 Clouage aménagement de la tête de pile => talon du VSP dispositions en tête de pile Tête de la pile, vue de dessus Cale Cale dimensionner les têtes de pile pour contenir les appuis les vérins les cales et le clouage Impact sur le talon et l entretoise A.A. définitif Vérins A.A. définitif Cale Axe Longitudinal de l'ouvrage Cale Câbles de clou Vue de face (sans cales, ni câbles) Bossages Exemple des têtes de pile du viaduc de l Arret Darré

9 Câblage extérieur câblage extérieur d un 3 travées Actions sur l entretoise Impact sur ses dimensions Famille 1 entretoises déviateurs Famille 2 0,2 à 0,25 l Famille 3

10 VSP

11 Exemples de dispositions constructives (câbles 19T15 dans un pont construit en encorbellements)

12 VSP - câbles extérieurs

13 VSP -

14 Effets de certaines sollicitationsimpact sur les coffrages Réactions d appui Torsion Accrochage des bielles Traverse supérieure Traverse inférieure

15 REACTIONS D APPUIS N Mt R R A B N 2 N 2 Mt Mt 0 B δ A AA trop proches solution Risque d instabilité 1. Élargir 2. Créer un plus grand espacement

16 Disposition des AA 1. Élargir maj δ R A N 2 Mt maj R B N 2 Mt maj

17 Disposition des AA N Mt 2. Créer un plus grand espacement en modifiant le coffrage du VSP maj δ B A R A N 2 Mt maj R B N 2 Mt maj

18 Torsion N Passer la torsion F F Mt / Le démontrer! h h Mt Mt Créer un treillis avec bielles et tirants entretoise B A ou maj δ=δ

19 Torsion Inverser la triangulation ou d

20 Torsion Créer un cadre Fonctionnement avec des flux suivants un cadre d

21 descentes de charges: Tg et Td / âme βta Ta=(α+β)Ta α+β=1 αta d

22 Traverse supérieure F/R L F/R -Fsinα L F/R est équilibré F/R ne l est que par la résistance interne du béton Effort à coudre Fcosα => Règles de diffusion à appliquer

23 TRAVERSE INFERIEURE Spécificité de la hauteur variable: Effet Résal - Mt V N Sur le hourdis inférieur, sur une facette droite cos(2 ) 2 2 sin(2 ) 2 + n 0 2 On tire alors 2 1 cos(2 ) sin(2 ) 1 cos(2 ) Pour obtenir l effet, il suffit d intégrer les cisaillements sur l aire du hourdis inférieur

24 Traverse inférieure Pour obtenir l effet Résal, il suffit alors d intégrer les cisaillements sur l aire de hourdis inférieur d sin(2 ) 1 cos(2 ) hinf hin d où la réduction inf d N inf une géométrie à hauteur variable permet d orienter favorablement la compression du hourdis inférieur près des appuis et conduit à une réduction du tranchant âmes Hourdis inférieur Coupe transversale en partie basse du caisson

25 Traverse inférieure L effet résal met en évidence un autre phénomène qui est l effet de poussée au vide La poussée au vide est introduite par la variation fortement parabolique de la hauteur du caisson près de l appui F développée dans le hourdis inférieur, génère une poussée au vide La courbure est fournie par l équation y=x 2 /(2R) La poussée au vide crée des flexions parasites pouvant provoquer des risques d instabilité au flambement F/R F Mt N R, courbure de l intrados Compression et flexion Hourdis inférieur

26 Traverse inférieure Action des compressions du hourdis inférieur Action Concourante hors du béton: créer un talon

27 action du hourdis inférieur sur la traverse inférieure Poutre encastrée sur les âmes Zone externe à l AA à suspendre aux âmes d

28 action du hourdis inférieur sur la traverse inférieure Zone d appui sous l âme d Zone d appui hors âme

29 Action locale du hourdis supérieur On a 2 poutres, celle du hourdis inférieur, voir précédemment et celle du hourdis supérieur Les actions sont longitudinales et transversales => les repérer spatialement

30 Bétonnage du VSP Le bétonnage en grande masse nécessite de prendre quelques précautions pour éviter des effets liés à la prise de la grande masse de béton mise en œuvre Thermique exothermie lors de la prise Bridage sur les coffrages fissuration Phasage de bétonnage Refroidissement température sur site période de travail Mise en œuvre du béton Attention aux reprises de bétonnage (les prévoir) renfort d armatures

31 Voussoir sur culée L entretoise comme sur le VSP servira à bloquer les torsions Elle servira aussi à ancrer les câbles de précontrainte extérieure, en rendant cet élément indéformable

32 Voussoir sur culée Vers déviateur Diffusion des efforts: couture (règles de diffusion) Clouage de la bielle d about Entretoise épaisse pour permettre d assurer l appui aux efforts concentrés

33 Appareils d appui Point fixe et direction des déplacements Orientation des AA Recherche du point fixe Calculs des déplacements Calculs des efforts méthodo

34 Appareils d appui Cas du retrait thermique A T R' R(1 A' T ) Point fixe P α=α, conservation A A R R < R R En conclusion disposer les AA suivant le point fixe

35 Appareils d appui Mobile, multi directionnel Mobile, mono directionnel Point fixe Choix du point fixe: privilégier des déplacements à peu près identiques aux 2 extrémités Cas particulier OA ferroviaire: point fixe en extrémité AD dispo para sismique

36 Appareils d appui retrait/dilatation Tr 1 i Tr n u0 0 1 u1 ui-1 n Méconnaissance du point fixe On exprime les variations de longueur/travée ΔL1=Tr 1 x ε = u 1 u 0 ΔLi=Tr i x ε = u i u i-1 Si on somme sur l ensemble il reste ui et u0 ΣΔLi = u i -u 0 => ε x ΣTr i = ε x d i = u i -u 0 On pose d i = ΣTr i

37 Appareils d appui retrait/dilatation Équations: on introduit la raideur ki k i est la raideur de l appui i (pile+fond+aa) On aura ε x d i x k i =k i u i k i u 0 Sachant que ΣH i =0 avec H i =u i x k i ε Σd i x k i = Σ k i u i Σk i u 0 comme Σ k i u i =0 u 0 =-εσd i x k i /Σk i d où les ui, d où les Hi

38 Tr 1 Appareils d appui retrait/dilatation Tr n 0 L1 L2 1 i n Si Hi > 0,03 (conventionnel) Ni => glissement De o à k-1 les appuis glissent, Hj=0.03 x Nj=H* j Coeff frottement variable voir règles du document guide du SETRA: «AA à pot» Il faut déplacer le point de référence 0 à l appui k, premier appui ne glissant pas. Les calculs se réitèrent de la même manière entre l appui k et l appui n-p, p étant le dernier appui ne glissant pas Par contre on a toujours ΣH i =0 pour i= 0 à n

39 Appareils d appui retrait/dilatation Rappel: raideur ki 1/ki=1/ki(pile)+1/ki(fond)+1/ki(AA) Ceci revient à écrire que les souplesses se cumulent les déplacements s ajoutent Cas du freinage: les déplacements sont égaux u i =u 0 =u

40 Appareils d appui retrait/dilatation Si point fixe imposé les calculs se déroulent en analysant l équilibre des efforts à gauche et à droite Sous effort imposé tous les appuis réagissent (freinage) Les appuis glissants agissent jusqu au palier égal au seuil de glissement.

41 Choix des AA Néoprènes Appareils d appui à pots Appareils spéciaux métalliques

42 Equipage mobile On trouve 2 types d équipages mobiles Les équipages accrochés par au dessus Les équipages accrochés par en dessous

43 Equipage mobile Ces types sont accrochés aux voussoirs par des tiges d ancrage: tiges filetées ou cannelées de précontrainte Poutre mobile :A Reprise du moment: équipage + béton coulé en place Appui de l équipage A A Coffrage pouvant glisser sur la poutre A : B B P=P eq + P cp

44 Equipage mobile ces structures métalliques sont souvent lourdes et coûteuses: 40 à 60 tonnes, 0,4 à 0,6 MN par équipage Prix de 150 k à 300 k la paire À ces équipages, il faut aussi ajouter des équipements auxiliaires, pompes à béton, grues à tour, voir des bungalows sur les fléaux.

45 Equipage mobile Le cycle d avancement de l équipage mobile est le suivant pour un équipage par en dessous 1- accrochage du coffrage au voussoir i qui vient d être coulé, puis libération de la poutre A 2- dégagement et avancement de la poutre A, puis fixation 3- dégagement du coffrage et ripage sur la poutre A, le bétonnage du voussoir i+1 est possible

46 Equipage mobile Le cycle d avancement de construction est le suivant après mise en place de l équipage: 1. Préparation des coffrages: ½ journée 2. Mise en place de la cage d armatures: ½ journée 3. Bétonnage: ½ journée par voussoir soit 1 jour pour une paire 4. Mise en tension le lendemain, 20h après environ 5. Déplacement de l équipage: ½ journée à 1 journée Le cycle minimal est ainsi de 3 jours à 3,5 jours. Ce cycle s est sensiblement réduit depuis la mise en place d adjuvant dans les bétons, et l organisation optimale du travail dans les équipages.

47 Equipage mobile L évolution est constatable sur le tableau suivant: Mise en place du ferraillage + câbles 2 à 3 jours Bétonnage, environ 1 à 2 jours Durcissement du béton 1 jour Mise en tension, déplacement de l équipage 1 jour D où total: 6 à 7 jours.

48 Bétonnage hauteur cheminées et vibration Le cycle de bétonnage se décompose de la manière suivante Leg: coffrage 1 Bétonnage de 1 -> 3

49 Bétonnage La formulation du béton est calée pour offrir une durée de maniabilité permettant de réaliser d abord le hourdis inférieur avec son gousset sans que le béton de cette zone refoule vers la partie plane centrale Leg: coffrage 1

50 Bétonnage Exemple de préparation du bétonnage du hourdis inférieur

51 Bétonnage La formulation du béton est aussi calée pour offrir une maniabilité importante dans les parties verticales du caisson (les âmes) du fait de l encombrement: gaines, armatures passives Leg: coffrage 1

52 Bétonnage La formulation du béton doit aussi offrir des caractéristiques particulières de durabilité gel/dégel sur la zone supportant les superstructures et les couches de roulement Leg: coffrage 1