La conception générale des ponts mixtes routiers Guillaume CHAUVEL Daniel de MATTEIS Setra / DGO 1 / 54
La conception générale des ponts mixtes routiers Sommaire de l exposé 0 Le futur guide du Sétra 1 Généralités 2 Bipoutres mixtes 3 Caissons mixtes 2 / 54
La conception générale des ponts mixtes routiers 0 - Le futur guide du Sétra 3 / 54
Guides existants à remplacer Guide de conception de 1985 Bulletin technique n 8 4 / 54
Cahier des charges du futur guide 1 - Guide «Etat de l art». 2 - Traiter la conception, la dévolution et la construction mais pas les calculs. 3 - Traiter, outre les bipoutres, les caissons. 4 - Etre compatible avec les eurocodes. 5 - Tenir compte des autres guides existants à jour. 6 - Bien traiter la technologie. 7 - Fournir des exemples. 5 / 54
Sommaire du futur guide 1 - Introduction 2 - Conception générale (niveau EPOA) 3 - Conception détaillée (niveau POA) 4 - Montage de la charpente 5 - Exécution de la dalle 6 - Dispositions favorisant la maintenance 7 - Etablissement d un DCE A1 - Principaux ponts construits de 1995 à 2005 A2 - Bibliographie A3 - Lexique 6 / 54
Eléments de calendrier Démarrage début 2006 Arrêt des travaux entre 10/2006 et 1/2008 Version à l enquête en fin d année 2008 Mise en vente probable fin 2009 7 / 54
1 - Généralités 8 / 54
Principe de fonctionnement d un ouvrage mixte 9 / 54
Principaux types d ouvrages mixtes 1 - Ouvrages à poutres 10 / 54
Principaux types d ouvrages mixtes 2 - Caissons 11 / 54
Chiffres de production de 1995 à 2004 des ponts mixtes routiers français Quantités 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 Nbre ponts poutres 47 31 25 24 23 23 22 15 30 18 Surface ponts à poutres 90 850 58 660 69 760 41 560 43 540 97 080 53 665 58 975 43 590 56 960 Tonnage ponts à poutres 17 620 13 750 23 790 10 205 10 520 21 255 15 990 21 035 7 640 15 500 Nbre ponts caissons 2 4 4 4 3 2 3 1 2 3 Surface ponts caissons 9 210 12 110 3 390 15 340 4 265 1 125 2 885 755 1 580 14 970 Tonnage ponts caissons 2 330 3 840 865 5 945 1 230 290 730 190 820 3 850 Nombre total 49 35 29 28 26 25 25 16 32 21 Surface totale 100 060 70 760 73 150 56 900 47 805 98 205 56 550 59 730 45 170 71 930 Tonnage total 19 950 17 600 24 660 16 150 11 750 21 545 16 720 21 225 8 460 19 350 On construit en moyenne une trentaine de ponts mixtes routiers par an (dont seulement quelques caissons) ce qui représente une surface totale de tablier de l'ordre de 70 000 m2 et l'assemblage d'environ 18 000 tonnes d'acier de charpente. 12 / 54
Domaine d emploi des ponts mixtes Domaine courant : de 40 à 90m pour les ponts à poutres de 70 à 120m pour les ponts en caisson 13 / 54
Ouvrages marquants Les plus larges Le pont Charles-de-Gaulle, à Paris, avec un tablier unique de 34,90m dont une chaussée de 18m Le viaduc du canal Saint-Denis, à Saint-Denis, pour A86, avec deux tabliers quadripoutres dont la largeur totale maxi atteint près de 50m Les plus grandes portées Le viaduc de Verrières, en Aveyron (144m) Le pont de Jassans, dans l'ain (130m) Le viaduc du Centron aval, en Savoie (125m) Le pont de Triel, dans les Yvelines (124m) 14 / 54
Ouvrages marquants Les plus longs Le viaduc sur la Risle pour A28 (1 080m) Le viaduc sur la Dordogne pour A20 (1 070m) Le viaduc sur la Vézère pour A89 (1 002m) Les plus vastes Le viaduc sur la Dordogne pour A20 (22 790m2) Le viaduc sur la Vézère pour A89 (21 670m2) Le viaduc sur la Charente pour A837 (20 545m2) 15 / 54
2 - Bipoutres mixtes 16 / 54
2 - Bipoutres mixtes 2.1 - Eléments de conception générale 17 / 54
Différents types de bipoutres mixtes 1/3 : Bipoutres à entretoises Entretoises espacées de 8m environ Structure bien adaptée aux tabliers de largeur inférieure à 15m Grande facilité d exécution de la dalle 70% des ouvrages mixtes routiers à poutres construits en France 18 / 54
Différents types de bipoutres mixtes 2/3 : Bipoutres à pièces de pont avec consoles Pièces de pont espacées de 3,75m à 4,25m, supportant la dalle et connectées à celle-ci Structure bien adaptée aux tabliers de largeur supérieure à 15m et/ou de grande portée Esthétique intéressante Dalle plus difficile à exécuter que sur le type précédent Un peu moins de 30% des ouvrages à poutres construits en France 19 / 54
Différents types de bipoutres mixtes 3/3 : Bipoutres à pièces de pont sans console Pièces de pont espacées de 3,75m à 4,25m et supportant la partie centrale de la dalle et connectées à celle-ci Structure de moins en moins utilisée Dalle plus difficile à exécuter que sur les types précédents 20 / 54
Différents types de bipoutres mixtes 21 / 54
Morphologies longitudinales possibles 1/2 22 / 54
Morphologies longitudinales possibles 2/2 La hauteur variable est possible sur les trois types de bipoutres. 23 / 54
Adaptation aux contraintes d implantation 1 - Cas où la longueur totale est imposée 2 - Cas où la longueur de la travée centrale est imposée 24 / 54
Prédimensionnement des bipoutres 1/2 : Bipoutres à entretoises L = de 0,5 à 0,55LT D = var de 0,25 à 0,45m selon la largeur H/Portée = 1/22 (iso) ou 1/28 (hyper) si H=cte H/Portée = 1/25 sur pile et 1/40 à 1/50 à mi-travée si H=var 25 / 54
Prédimensionnement des bipoutres 2/2 : Bipoutres à pièces de pont LA = de 0,5 à 0,55LT LB = LT - 4m D = 24 à 25cm H/Portée = 1/22 (iso) ou 1/28 (hyper) si H=cte H/Portée = 1/25 sur pile et 1/40 à 1/50 à mi-travée si H=var HP = 1/10 LA ou LB avec HPmini = 30cm environ 26 / 54
2 - Bipoutres mixtes 2.2 - Eléments de conception détaillée 27 / 54
Poutres principales Les semelles Horizontales Largeur en général constante Épaisseur constante par tronçons variable entre 25 et 150* mm Variation d épaisseur presque toujours vers l intérieur des poutres L âme Verticale Au centre des semelles Épaisseur constante par tronçons variable entre 14/16 et 30 mm Variation d épaisseur vers les deux côtés 28 / 54
Calepinage des tôles des semelles Nombre de changements d épaisseur des semelles selon la portée principale d un ouvrage comportant au moins trois travées 29 / 54
Entretoises courantes 1/5 ENTRETOISE Les entretoises sont le plus souvent horizontales (quel que soit le dévers), cette disposition étant en général la plus économique. Pour des ouvrages de faibles portées donc de faible hauteur, les entretoises sont parfois placées selon le dévers pour ne pas gêner les outils nécessaires à la construction de la dalle et pour pouvoir être repeintes. 30 / 54
Entretoises courantes 2/5 : Montants d entretoises Cas courant avec mouchoirs horizontaux. La semelle du montant est chanfreinée en bas pour ne pas trop pénaliser la semelle inférieure des poutres principales vis-à-vis de la fatigue. Elle est soudée en haut pour reprendre les efforts de flexion transversale. 31 / 54
Entretoises courantes 3/5 : Mouchoirs Si l entretoise est un profilé du commerce, compte tenu des tolérances de laminage, il est recommandé d opter pour des mouchoirs plus épais que les semelles des entretoises. 32 / 54
Entretoises courantes 4/5 : Goussets Cas avec goussets Certaines entreprises préfèrent opter pour des goussets. Sur les ouvrages de faible portée donc de faible hauteur, les goussets peuvent gêner le passage du plateau central des équipages mobiles. 33 / 54
Entretoises courantes 5/5 Les dimensions relatives des semelles inférieures et des montants d entretoises doivent permettre le roulement des outils nécessaires, d une part, à la construction de la dalle et, d autre part, aux peintres. Un débord de 100mm des semelles inférieures par rapport aux montants est recommandé. 34 / 54
Entretoises courantes 35 / 54
Zones sur piles 1/4 : Entretoises sur piles Les entretoises sur appuis sont le plus souvent des PRS de grande hauteur. Selon les ouvrages, cette hauteur est comprise entre 800 et 1 500mm. Quelques ouvrages comportent des pièces de pont sur appui. Sur appuis, la semelle du montant d entretoise est soudée en haut et en bas. 36 / 54
Zones sur piles 2/4 : Montants d appui et de vérinage Exemple 1 Vérinage du tablier sous les poutres principales et montants d appui et de vérinage en augets 37 / 54
Zones sur piles 3/4 : Montants d appui et de vérinage Exemple 2 Vérinage du tablier sous la pièce de pont sur pile et montants d appui en té 38 / 54
Zones sur piles 4/4 39 / 54
Entretoises encadrant les entretoises sur piles De part et d autre des entretoises sur piles, avec l EC3, on peut avoir besoin d entretoises d un troisième type pour empêcher le flambement latéral des semelles inférieures. Outre cette solution issue du guide d application des EC3/4 du Sétra, il est possible d opter pour des entretoises en PRS plus faibles que celles prévues sur piles 40 / 54
Pièces de pont courantes 1/7 : Généralités Les pièces de pont ont une forme complexe liée aux efforts à reprendre et au dévers de l ouvrage. Il est rappelé qu un entraxe de pièces de pont non constant rend très difficile une construction de la dalle avec des équipages mobiles. 41 / 54
Pièces de pont courantes 2/7 : Montants de pièce de pont La semelle du montant est chanfreinée en bas pour ne pas trop pénaliser la semelle inférieure des poutres principales vis-à-vis de la fatigue. Elle est par contre soudée en haut. 42 / 54
Pièces de pont courantes 2bis/7 : Congés de raccordement circulaires 43 / 54
Pièces de pont courantes 3/7 : Cas d un ouvrage large de faible portée Lorsque la console de pièce de pont a une hauteur maxi proche de celle des poutres principales, il faut souder sa semelle inférieure sur la semelle inférieure de la poutre principale. 44 / 54
Pièces de pont courantes 4/7 Cas courants 45 / 54
Pièces de pont courantes 5/7 Cas spéciaux 46 / 54
Pièces de pont courantes 6/7 : Consoles de pièces de pont Adaptation des consoles de pièces de pont aux équipements de rive 47 / 54
Pièces de pont courantes 7/7 : Platines en extrémité de consoles Les consoles de pièces de pont comportent souvent des platines d extrémité qui améliorent leur résistance pendant le bétonnage de la dalle et remplissent parfois d autres fonctions. 48 / 54
Pièces de pont sur piles Les pièces de pont sur appuis sont le plus souvent des PRS de plus grande hauteur dans leur partie centrale. Sur appuis, la semelle du montant de pièce de pont est soudée en haut et en bas. 49 / 54
Connexion Cas n 1 : Connexion répartie Le plus souvent par goujons de 200mm x 20mm. Sur les poutres principales, 4 à 6 files avec, presque toujours, un couloir central pour le passage des outils d exécution de la dalle (*). Entraxe longitudinal compris entre 20 et 80cm selon les sections. 50 / 54
Connexion (*) Exemple d outil roulant entre les deux files centrales de connecteurs (chariot permettant le roulement d une cage d armatures sur la charpente) 51 / 54
Connexion Cas n 2 : Connexion concentrée Disposition imposée si la dalle est préfabriquée en pleine largeur. Goujons concentrés dans des rectangles de 50 à 80 cm de côté. Entraxe long. pouvant descendre à une dizaine de centimètres. 52 / 54
Connexion 53 / 54
Principales évolutions depuis le précédent guide Domaine d emploi de plus en plus vaste, avec une extension vers les grandes portées et les grandes largeurs. A quand une circulaire ministérielle pour soutenir les ouvrages en béton? Développement important des bipoutres à pièces de pont avec consoles, dont l esthétique est très appréciée, avec, en corollaire, un retour de la construction de la dalle avec des prédalles collaborantes. La généralisation des goujons. Les eurocodes. 54 / 54