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Cours Dimensionnement Des Ponts M1 Voies Et Ouvrages d’Arts Année universitaire

Cours Dimensionnement Des Ponts M1 Voies Et Ouvrages d’Arts Année universitaire 2019/2020 Centre Universitaire Belhadj Bouchaib - Ain Témouchent Institut Des Sciences Et De La Technologie Département de Génie Civil Mustapha GUELLIL mustaphaguellil@yahoo.fr Programme • Chap 1 : Généralités sur les ponts • Chap 2 : Théorie des lignes d’influences • Chap 3 : Charges réglementaires • Chap 4 : Etude du Tablier • Chap 5 : Dimensionnement des appareils d’appuis • Chap 6 : Etude de la culée • Chap 7 : Etude de la pile Chapitre 1 Généralités Sur les Ponts Introduction Définition d'un ouvrage d'art : Pour élaborer des routes, on rencontre différents obstacles tels que les oueds ou rivières, les montagnes, les chemins de fer et les autres routes. Pour les franchir, on construit des ouvrages artificiels, qui portent le nom : Ouvrages d'Art. Ce terme est composé de deux mots : • « Ouvrages » indiquant les constructions, • « Art » indiquant l'importance de l'aspect esthétique et architectural dans ces constructions. • Exemples : Ponts, tunnels, Ponts Définition : Un pont est un ouvrage d'art pour lequel une voie de circulation franchit un obstacle naturel ou une autre voie de circulation terrestre, fluviale ou maritime. Dans la pratique on parle d'un ouvrage d'art pour désigner un pont. Eléments principaux d'un pont. Un pont comporte généralement trois catégories d'éléments : les fondations, les appuis, le tablier et les appareils d'appui. Fondation: C'est un système au moyen duquel l'ouvrage repose sur le sol et lui transmet les charges qu'il reçoit. Suivant la nature du sol, les fondations sont superficielles (semelles isolées ou filantes) ou profondes (pieux). Dans ce deuxième cas, les fondations sont surmontées par une semelle de liaison. Appuis: Ils supportent l’ouvrage jusqu’au niveau des fondations. On distingue deux types d’appuis : les culées, qui sont les appuis extrêmes, et les piles, qui sont les appuis intermédiaires. Un appui peut être composé par un ou plusieurs voiles ou par des colonnes surmontées par un chevêtre. Chevêtre: partie supérieure d’une pile. Sa fonction est d'une part d'assurer la diffusion des efforts dans la pile et d'autre part de permettre la mise en place et le positionnement proprement dit des appareils d'appui. Tablier: C’est un élément sur lequel repose la voie de circulation. Il comprend la couverture (revêtement) et la partie de l'ossature sensiblement horizontale situé sous la voie portée. Le tablier comporte essentiellement des dalles. En plus, il peut comporter des poutres principales et des éléments secondaires (entretoises). Entretoises Les entretoises sont perpendiculaires aux poutres qu'elles relient entre elles (sauf dans les ponts biais où elles sont parallèles aux appuis). Elles ont un double rôle : celui de contreventement transversal s'opposant au déversement des poutres et celui de solidarisation, en répartissant les surcharges et le poids propre sur les poutres. Le tablier comporte aussi tout les équipements indispensables à l'utilisation, au fonctionnement et à la durabilité du pont. Ces équipements comportent les dispositifs de retenu (tel que les gardes corps et les séparateurs), les joints de chaussée, les systèmes d'étanchéité, la couche de roulement, les trottoirs, les corniches, les systèmes d'évacuation des eaux, la dalle de transition, etc. Les appareils d'appui : le tablier repose sur les appuis à l'aide des appareils d'appui qui permettent le déplacement horizontal et vertical du tablier sous l'effet des charges. Les appareils d'appui les plus employés de nos jours sont en élastomère fretté. Un pont est souvent lié à la route par sa rampe d'accès. Si cette rampe est en remblai, elle comporte une dalle de transition. Si la rampe est en déblai, la dalle de transition n'est pas nécessaire. • Exemple: Un pont à travées indépendantes sur un cours d'eau. Ci-dessous une vue longitudinale d'un pont isostatique à trois travées indépendantes sur un oued ou sur un cours d'eau navigable. La partie du pont entre deux appuis s'appelle travée. Les travées peuvent être indépendantes ou continues. Les principales dimensions du pont sont : • L : Longueur totale du pont. C'est la distance entre les plans verticaux du fond des culées. • l : Longueur d'une travée du pont. C'est la distance entre les axes des appuis voisins. • lc : Longueur de travée de calcul. C'est la distance entre les appareils d'appui. On l'appelle aussi portée de la travée. Dans l'étude de la conception des ponts sur les cours d'eau tel que les oueds ou les canaux navigables, on doit disposer de certaines données hydrauliques : • PHEC ou plus couramment connu comme le PHE : Plus Haute Eaux Connues, pour les ponts sur les oueds. • PHEN : Plus Haute Eaux Navigable pour les eaux navigables. • PBE : Plus Basse Eaux (ou étiage). Ce niveau nous permet de connaître la période pour laquelle il est recommandé d'exécuter les travaux de fondation. Transversalement, on distingue, les ponts à poutres et les ponts dalles. Dans le premier cas, c'est les poutres qui sont les structures porteuses. Dans le deuxième cas, c'est la dalle qui constitue la structure porteuse. • Lr. : Largeur roulable. • Ltr : Largeur du trottoir. • LT : Largeur totale (transversale). 1er cas : Les ponts à poutres. CLASSIFICATION DES PONTS • Suivant leur destination • Suivant la nature du matériaux employés • Suivant leur disposition en plan • Suivant la mobilité du tablier • Suivant le schéma statique (RDM) • Suivant leur procédé de construction 1- Suivant leur destination (nature de leur voie portée) Suivant leur destination, on distingue les ponts suivants : • Pont-route : sur lesquels passent les routes et autoroutes. • Pont-rail : sur lesquels passent les chemins de fer. • Ponts-canaux : sur lesquels passent des voies de navigation intérieure. • Ponts-aqueducs : sur lesquels passent les canalisations d'eau. • Passerelles à piétons : sur lesquels passent les piétons. Photo: Pont canal 2- Suivant la nature de leurs matériaux employés Ce classement tient compte des matériaux utilisés pour les éléments porteurs principaux (tablier). Cette classification nous permet de comprendre l'évolution historique des ponts. Ponts en maçonnerie (pierre) ; La pierre résiste bien à la compression. Ces ponts sont souvent construits en arc. Certains ponts datent de l'époque romaine. Ponts métalliques: La technique des ponts en métal a évolué avec l'amélioration de la fabrication de la fonte, puis du fer et enfin de l'acier. Ponts en Béton Armé (BA) : le BA est le matériau le plus employé étant donnée son coût assez économique par rapport aux autres types. A rappeler l'évolution du règlement du BA de 1906, 1936, CCBA 1968, BAEL 1980/83/91 et dernièrement l'Eurocode Ponts en Béton Précontraint (BP), voir photos Ponts mixtes (BA/Charpente ou Maçonnerie/BA (ou BP) : Ce type de pont présente en général un appui en BA ou en maçonnerie avec un tablier en charpente ou en BA. 3- Suivant leur disposition en plan Ce classement tient compte de l'implantation par rapport aux lignes d'appuis transversales (ligne passant par l'axe des appareils d'appui). • Pont droit. • Pont biais. L'angle de biais est défini comme l'angle exprimé en grade compris entre l'axe longitudinal du tablier et les lignes des appuis (figure). La nécessité de recourir à de tel ouvrage est dictée par le tracé de la route en traversant un obstacle. Si cet obstacle (oued, route ou chemin de fer par exemple) est biais par rapport à la route alors l'ouvrage est conçu biais de manière à avoir des appuis parallèles a la direction du flux (eaux ou véhicules). • Pont courbe. L'axe de la voie portée est courbe (en plan). 4- Suivant la mobilité de leur tablier Pont mobile: Un pont mobile est nécessaire si l'obstacle franchi représente des eaux navigables. On distingue 3 types de ponts mobiles suivant la direction du mouvement de la partie mobile. —> Pont levant; la travée est encadrée par deux pylônes et attaché à des câbles ou à des chaînes passant sur des poulies placées au sommet de ces pylônes. Exp : Pont (le Martrou sur la Charente en France ) —› Pont tournant ; Le tablier pivote dans son plan horizontal, autour d'un axe vertical (à une ou deux volées). —› Pont basculant; Le tablier pivote autour d'un axe horizontal. Exemple Pont mobile de Bizerte de longueur 102.7 m avec une ouverture de 75 m de passage navigable (figure). Photo: Pont Bizerte (Tunisie) 5- Selon le schéma statique RDM Nous avons 6 grandes catégories 5-1 Pont isostatique : Les travées sont indépendantes (fig). Le schéma statique selon cette 5-2 Pont hyperstatique : Les travées sont solidaires, le tablier travaille comme une poutre continue. Dans la figure, le pont est continu, il est constitué de 3 travées dont le schéma montre un moment négatif au niveau des appuis intermédiaires Lorsque le moment négatif est trop grand, on est obligé d'augmenter la hauteur de la poutre au niveau des appuis comme le montrent les exemples des figures suivantes. 5-3 Pont cantilever : Ce type d'ouvrage contient une ou plusieurs travées qui s'appuient librement sur les autres (fig). Selon le nombre d'appuis et d'articulations, le pont est considéré soit isostatique uploads/Ingenierie_Lourd/ c1-ponts-generalites.pdf