boa_63

Sétra Service d'études

sur les transports,

les routes et leurs

aménagements

n° 63 - mars 2010

Ouvrages d'art

Ouvrages d'artN°63mars2010 �

Le viaduc de Compiègne sur la RN3�Les Eurocodes en marche sur un ouvrage construit à l’avancement – Partie �

FernandoDias,RenaudLéglise ☛P.2

La construction de l’ouvrage aval de franchissement de la DuranceLa liaison Est-Ouest d’Avignon

DanielLeFaucheur,FernandoDias,RobertBonnefoy ☛P.14

Mission post-sismique Séisme de l’Aquila du 6 avril 2009

AurélieVivier,DenisDavi ☛P.28

Le Réseau Géodésique Français (Rgf 93)Incidences du choix de la projection dans les études d’ouvrages d’art

Jean-ChristopheCarlès,LaurentLabourie

☛P.41

20�0 - Application des EurocodesNotes d’information n° 3� et 32 ☛P.44

Certification des Entreprises Spécialisées en Précontrainte (Esp)

☛P.45

Stages ☛ P.46

Les dernières publications Ouvrages d'art ☛P.47

SOMMAIREBulletin du Centre des Techniques d'Ouvrages d'Art

Directeur de la publication : Philippe Redoulez. Comité de rédaction : Thierry Kretz, Emmanuel Bouchon, Angel-Luis Millan, Gilles Lacoste(Sétra), Pierre

Paillusseau (Cete du Sud-Ouest), Jean-Christophe Carles (Cete Méditerranée), Bruno Godart(Lcpc), Benoit Portier (Dre Paca/Smo), Jean-Loup Castellan

(Dirco/Spt/Boa). Rédacteur en chef : Émilie Luangkhot (Sétra) - tél : 01 46 11 31 68. Conception graphique et réalisation : Eric Rillardon (Sétra) -

tél : 0146113342. Impression :Caractère. 2, rueMonge -BP224-15002AurillacCedex - ISSN : 1266-166X - ISBN : 978-2-11-099165-2©Sétra - 2010

2 Ouvrages d'artN°63mars2010

Le viaduc de Compiègne sur la RN3�Les Eurocodes en marche sur un ouvrage construit à l’avancement – Partie 1

FernandoDias,RenaudLéglise

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Boucler la rocade de Compiègne

LaRN31,axeduréseauroutiernationalstructurantgéréparleservicedemaîtrised’ouvragedelaDirectionInterdépartementaledesRoutesduNord(DirNord),relie Rouen à Reims via Beauvais, Compiègne etSoissons.Cetaxeestprogressivementaménagéenvoieexpressparl’État.C’estdanscecadreques’inscritlaconstructionde la rocadeNord-EstdeCompiègne,qui constitue le barreau manquant à la rocade deCompiègne (la rocade Nord-Ouest étant déjà enservice).

Actuellement,letraficvenantdeRouenetallantendirectiondeReimsparlaRN31,doittransiterparlaRD1131(rocadesud),puislesRD973etRD130dansla forêtdeCompiègne,avantderejoindre laRN31auCarrefourduBuissonnet(cf.figure1).Letraficdetransitetd’échangesautourdeCompiègnes’élèveàenviron20000véhiculesparjour.

Cet aménagement d’une longueur de 4 km et quis’intègreentre,àl’Ouest,ladéviationdeCompiègne-Thourotte-Ribécourt (déviation de la RN 32) et,à l’Est, laRN31au lieudit « leBuissonnet », auraplusieursfonctions:

assurerlacontinuitédelaRN31,dontletracéactueltraversel’agglomération,

délesterlavilledeCompiègnedutraficdetransit,soulagerletraficaunorddeCompiègne,notamment

surClairoixetChoisy-au-Bac,soulager le trafic au sud (rocade sud à vocation

plutôturbaine),supprimerlepassageàniveaudeClairoix.

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Ilpermettraainsid’offrirdemeilleuresconditionsdecirculationetdesécuritéauxusagersetd’améliorerlaqualitédesviedesriverains.

Pourquoi un viaduc ?

Le tracé de la rocade Nord-Est doit franchir denombreux obstacles, qui, d’Ouest en Est,sont lessuivants(cf.figure2-p4):

laRN32,lesvoiesSncfCreil-Jeumont,l’Oise,l’Aisne,laRD66.

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Figure 1 : localisation et implantation du projet de la future rocade nord-est de Compiègne – Source : Via Michelin

Rocadenord-est:maillonmanquant

Ouvrages d'artN°63mars2010 3

Le viaduc de Compiègne sur la RN31 - Les Eurocodes en marche sur un ouvrage construit à l’avancement

Lorsdespremièresétudes,latraverséedelavalléeétaitenvisagéeavecuntracémajoritairementenremblai.Toutefois, suite aux crues exceptionnelles de 1993,1995et2001,cettesolutions’estavéréeinacceptablecarellenepermettaitpas l’écoulementdescrues, letracéétantsituédanslaplaineinondabledel’Oiseetdel’Aisne.Letracéenremblaiadoncétéabandonnéet le principe d’un viaduc de plus 2 km de long,surplombantlavalléeetpermettantainsid’assurerlatransparencehydrauliquedel’aménagement,aétéactéen2002,cequiapermisdelancerlaphased’étudespréliminaires.

Enoutre,letracésesituedansunezonearchéologique(vallée de l’Oise) qu’il convenait de préserver. Desfouilles archéologiques ont d’ailleurs été effectuéespréalablementaudémarragedestravauxdefondationsdel’ouvrage.

Des études préliminaires à l'appel d'offres

Études préliminaires

Dès le stadedes étudespréliminaires,un architecteaétéassociéàl’équipedeconcepteurs.PierreLoyer(cabinet d’architecture Aei) a alors défini le partistructurel,quiadoptaitlesprincipessuivants:

pas de travées exceptionnelles pour franchir lesobstaclesprincipaux(rivièresOiseetAisne);

gammedeportéesmoyennes;hauteurdutablierconstante;transitiondiscrèteentrelesdifférentsviaducs,avec

unbalancementdestravéesderivede1(surcepoint,ilavaiteneffetétéconvenudèsledépartque,dufaitdesatrèsgrandelongueur,l’ouvrageseraitscindéentroisviaducsindépendantsreliésaudroitdepiles-culées).

L’objectif majeur consistait à obtenir un barreau lepluslinéairepossible,sanspointsingulier.

Pouruntelouvrageetenvuederépondreauxexigencesdupartiarchitectural,lestechniquesdeconstructionapriorienvisageablesétaientlessuivantes:

ouvragesavectablierencaissonbéton:constructionpar encorbellements successifs, par poussage ou àl’avancement;

ouvrages avec tablier mixte : bipoutre ou caissonmixteacier-béton.

Parmicessolutions,laconstructionparpoussagefutrapidementécartée,pourdiversesraisons:

laportéeprincipalevisée,situéeautourde60/70m,sesituaitendehorsdudomained’emploiéconomiquedecettetechniquedeconstruction;

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du fait d’un tracé de l’ouvrage enS, unpoussagedepuislesdeuxcôtésétaitrequis;or,côtéOuest,onnedisposaitpasd’emplacementpouraménageruneairedebétonnageetdepoussageet,côtéEst,ilauraitfallupousserdeuxviaducsindépendants,car,commeindiquéci-dessus,l’ouvragedevaitêtrescindéentroisviaducs indépendantset le rayondecourburedececôté, bien que constant, régnait sur deux des troisfutursouvrages.

Pour la solution en encorbellements successifs, destravéesdel’ordrede70moffraientunboncompromispour répondre aux différentesexigences: hauteurconstante du tablier, gamme de portées moyenne,franchissementdesrivièressansappuiintermédiaire.

La solution à l’avancement, bien que nettementmoins habituelle que les précédentes, semblaitcependant intéressante dans ce contexte. Du faitde la technique même de construction, qui permetunegrandeindustrialisationduchantieretdoncdesrendements élevés, elle pouvait en effet présenterun intérêt économique. L’analyse des offres a parailleurs confirmé cette intuition. Bien que limité àune gamme de portées beaucoup moins large quecelledesencorbellementssuccessifs,ceprocédérestaitcompatible avec le franchissementdes plus grandestravées.

Pour les solutions mixtes, la solution en caisson ad’embléeétéjugéetroponéreuseetnousnoussommesorientésversunbipoutreàcontreventementinférieur,qui permettait un resserrement des poutres afin delimiterlalargeurdestêtesdepiles,toutenassurantunfonctionnementintermédiaireentreunbipoutreclassique et un caisson vis-à-vis des effets liés à latorsion(courbureenplan,effetsdesactionsdetraficdel’Eurocode).

À l’issue de l’étude préliminaire, fin 2002, il aainsi été décidé d’étudier au stade projet unesolution métallique (bipoutre mixte acier-béton àcontreventement inférieur) et deux solutions béton(construction par encorbellements successifs d’unepartetàl’avancementd’autrepart).

Enoutre,ilaétédélibérémentchoisidedimensionnerl’ouvrage aux Eurocodes. À cette époque-là, celaconstituaitunedémarcheassezvolontariste.

Études de projet

En mars 2004, une nouvelle contrainte - trèsimportante et non soulevée lors de l’instructionmixte-futapportéeparlaSubdivisiondeCompiègnedu Service de Navigation de la Seine, qui indiquaque le tracé du viaduc retenu à l’issue de l’étudepréliminaireinterceptaitletracédufuturcanalSeine-NordEurope.

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Or, lebiaisde franchissementdu futurcanalpar leviaduc étant très prononcé (inférieur à 30 grades),le franchissement du canal en une seule travée, sil’onvoulaitdégagerunepasseuniquepourlecanal,devenait incompatible avec le parti pris de l’étudepréliminaire.Eneffet,latravéecorrespondanteauraitalorsdûavoiruneportéede150menvironetseraitdevenueunpointtoutàfaitsingulierquenousvoulionsabsolumentéviter.EnaccordavecVoiesNavigablesdeFrance(Vnf ),ilfutainsidécidédeprévoirdeuxpassesdenavigationsurlecanal,enimplantantunepilesurun îlot central, cequipermitainside reveniràdesportéesconformesàl’EtudePréliminaired’Ouvraged’ArtNonCourant(Epoanc).

Par ailleurs, le Service d’études sur les transports,les routes et leurs aménagements (Sétra) proposade réaliser un ouvrage indépendant pour assurer lefranchissementdelaRN32audessusdelaquelleungabaritde6,10mdevaitêtredégagépourlepassagedeconvoisexceptionnels.Eneffet,lefranchissementdelaRN32par leviaducobligeait–pouréviterderehausserleprofilenlongsurtoutl’ouvrage–àcréerparallèlementàlaRN32unevoiespécifiquepourlesconvoisexceptionnels,qu’il fallaitdénivelerdeplusd’unmètreparrapportauterrainnaturel,cequi larendait inondable.Pouréviter cet inconvénient,unouvragecourantdetypePassageSupérieurouInférieuràDallePrécontrainte(Psidp)seraitconstruitau-dessusdelaRN32etleviaducnedémarreraitquequelquesdizainesdemètresplusàl’est.

Lesobstaclesàfranchirdevenaientdonc,d’OuestenEst(cf.figure2):

lesvoiesSncfCreil-Jeumont,l’Oise,lefuturcanalSeine-NordEurope,l’Aisne,laRD66.

Unefoiscesmodificationsapportéesauprogrammedel’ouvrage,lesétudesdeprojetdel’ouvrageont,entrefin2004 et début 2006, étémenées conjointementpar la Division ouvrages d’art du Centre d’EtudesTechniques de l’Equipement (Cete) Nord-PicardieetlaDivisiongrandsouvragesduSétra.

Dossier de consultation des entreprises et appel d’offres

Les études de projet conclurent à l’équivalencefinancière théorique des trois solutions techniques,c’est pourquoi, afin de permettre une mise enconcurrence la plus large possible, il fut décidé demonter un dossier de consultation des entreprisescomportanttrois«solutionsdebase».

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L’ouverture des offres eut lieu en septembre 2006,l’analyse des offres et le choix de l’entreprise sedéroulèrent en octobre 2006 et le marché, notifiéfin novembre 2006, fut attribué au groupementd’entreprisesDodinCampenonBernard/ChantiersModernes / Gtm Gcs qui avait répondu, pour unmontantde46,4M€TTC,àlasolutioncaissonbétonprécontraintconstruitàl’avancement,surlabaseduprocédédehaubanageprovisoirepropreàCampenonBernard.

Jusqu’àcetteétape,lamaîtrised’œuvregénéraleavaitétéréaliséeparleServicedesGrandesInfrastructuresde la Direction Départementale de l’Équipement(Dde) 60. Suite à la réorganisation des servicesroutiersdel’État,lamaîtrised’ouvrage,assuréeparlaDirectionrégionaledel’Equipement(Dre)Picardie,confia la maîtrise d’œuvre travaux à la DirectionInterdépartementaledesRoutesduNord(DirNord),quis’adjoignitalorslesservicesduCeteetduSétrapourlecontrôledesétudesd’exécution.

Exigences fonctionnelles liées aux obstacles franchis

L’implantationdepilesenrivièreestproscrite,cequidéterminelestravéesprincipalesdel’ouvrage.

Au-dessusdesvoiesferrées,ungabaritde6,10mdehauteurdoitêtredégagésurunelargeurde19m.

Figure 2 : identification de la brèche à franchir par le viaducSource : photo aérienne, Dir Nord



Pour la circulationfluviale sur l’Oise et l’Aisne,ungabaritde7mau-dessusdesPhen(PlusHautesEauxNavigables)doitêtreassuré.

PourlefuturcanalSeine-NordEurope,deuxpassesdenavigationsontàdégager,respectantchacuneunesectionlibrede25md’ouverture(avecunemargede0,75mdepartetd’autre)etde7mdehauteurau-dessusdelaligned’eauderéférence.

Au-dessusdelaRD66,ungabaritde5,10mdoitêtredégagésurunelargeurde11,50m.

Pourlespilessituéesenborduredel’Oise,dufuturcanalSeine-NordEurope(Sne)etdel’Aisne,unchoclatéralestàprendreencompte.Compte tenude ladispositiondespiles(enborduredechenal,protégéessoitparunîlotartificielpourlapilecentraleducanal,soitparlesberges),unchocfrontalestexclu.

Les efforts de choc latéral à considérer sont issusde l’Eurocode1-1-7 et de la classification des voiesnavigablesfranchies.L’OiseétantclasséeVIaausensdelacirculairen°76-38du1ermars1976etlefuturcanalSeine-NordEuropeayantétéclasséVbàl’issueduComitéInterministérielpourl’AménagementetleDéveloppementduTerritoire(Ciadt)du18décembre2003, un choc latéral de 6800 kN doit ainsi êtreconsidéré (coefficient de majoration dynamique de1,7 inclus). Par ailleurs, l’Aisne étant classée II au

sensdelacirculairede1976,lavaleurduchoclatéralestde2550kN.Lechocestappliquéà1,50mau-dessusdesPhen(Oise,Aisne)oudelaligned’eauderéférence(canalSne).

Caractéristiques géométriques de l’ouvrage réalisé

L’ouvrageprésenteunelongueurtotalede2143,50metcomporte36travées.Ilsecomposedetroisviaducsindépendants dont la répartition des travées est lasuivante:

OA1(cf.figure3):13travéesde40-58,70-63,70-66,50-61,50-3x66,50-4x58,70-57,20m,pourunelongueurtotalede785,25m(aboutsde1,85msurculéeetde1,50msurpile-culéeinclus),

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Figure 3 : coupe longitudinale et vue en plan du viaduc 1 – Source : Cete Nord-Picardie


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OA2(cf.figure4):12travées,57,20-8x58,70-66,50-58,70-57,20m,pourunelongueurtotalede712,20m(aboutsde1,50msurpiles-culéesinclus),

OA3(cf.figure5):11travées,57,20-9x58,70- 57,20 m, pour une longueur totale de 646,05 m(aboutsde1,85m sur culée et de1,50m surpile-culéeinclus).

Lalargeurduviaducestde12,75m,selonleprofilentraverssuivant:

unechausséede7,00mcomprenantdeuxvoiesdecirculationde3,50m,

bandesdéraséesdedroitede1,50m,unTpc, sans séparateur central, de 1,50 m pour

limiter les risques de chocs frontaux sur routesbidirectionnelles (la bande médiane pourrait êtreaménagéeàl’aided’unrevêtementcoloré,debarrettessonores,deplotsrétro-réfléchissants…),

deux longrines supports de dispositifs de sécuritéde0,625m.

La sur face de tab l i e r a t te int donc p lus de25000m².

Le tracé en plan de l’ouvrage est courbe, de rayon3600 m pour l’OA1 et 1350 m pour l’OA2 et

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l’OA3. L’ouvrage présente un point d’inflexion audroitdelapile-culéejoignantl’OA1etl’OA2.

Leprofilenlongestuneparabolederayon32500msur l’OA1, centrée sur l’axe de l’ouvrage, et estrectiligneinclinéavecunepenteà0,60%surl’OA2etl’OA3.

L’implantationdesappuisestrayonnanteetl’ouvrageestmécaniquementdroit(biaisde100grades).

Lahauteurducaissonestde3,20m,cequireprésenteunélancementde1/21pourlesgrandestravéeset1/18pourlestravéescourantes.

Description de l’ouvrage réalisé

Fondations

Les fondations de l’ensemble des appuis sont desfondationsprofondesdetypepieuxforés.Eneffet,leprofilgéologiquedusiteestcomposédelimons,puisdesablesargileux,decraiealtérée,avantd’atteindrelacraiesaine,compacte,quiconstituelesubstratumsituéàunevingtainedemètresdeprofondeur.



Unereconnaissancegéotechniqueinitialeimportanteavait été effectuée sur la base de l’implantationdes appuis au cours des différentes études. Lemarché prévoyait également une reconnaissancegéotechnique complémentaire afin de disposerd’essaispressiométriquesaudroitdetouslesappuisde la solution retenue à l’issue de la consultation,la campagne initiale étant basée sur les essaispressiométriquesetpénétrométriques.

Les pieux sont tubés dans les couches supérieuresinstables, de manière provisoire ou définitive selonlesappuis,puis forésà laboue.LebétonutiliséestunC25/30CEMIII/A52,5L-LHCEPM-ESCP1doséà390kg,avecemploid’unplastifiantréducteurd’eauetd’unretardateurdepriseafind’assurerunerhéologie de trois heures. Le rapport Eau efficace /Liant équivalent vaut 0,47. La classe d’expositionXC2n’entraînepasd’exigencecontraignantepourcebéton(tableauNA.F.1del’EN206-1:E/Lmaximalde0,65,résistanceminimaleC20/25,teneurminimaleen liant équivalent de 260 kg/m3). La formulationestplutôt liéeauxconditionsdemiseenœuvre.LacaractéristiquePMESducimentestjustifiéevis-à-visdesagressionspotentiellesdanslesol.


Les piles sont fondées chacune sur quatre pieux dediamètre1400mm,saufpourlespilessoumisesauchoclatéraldebateauxpourlesquelleslediamètreestpasséà1600mm.

Les culées sont fondées sur cinq pieux de diamètre1400 mm, répartis sur deux files de manière àéquilibrerleschargesentrelesfilesavantetarrière.

Les fondations des culées (essentiellement la culéeOuest,pour laquelle lahauteurdesremblaisatteintplusde10m)sontsoumisesàdufrottementnégatifet à des flexions parasites dues au tassement et audéplacementhorizontalduterraincompressiblesousl’effet des charges apportées par la réalisation dela seconde phase de remblaiement, prévue après laréalisationdespieux.Unepremièrephaseaconsisté,classiquement,àmonterleremblaidepuisleterrainnatureljusqu’auniveauderéalisationdespieuxetaétésuivied’undélaideconsolidationafindestabiliserlestassementscorrespondants.Cependant,lasecondephase de remblaiement, permettant d’achever leremblai derrière la culée jusqu’à la cote projet, estsusceptibled’engendrerdestassementsdel’ordrede4à5cmdufaitdelaprésencedesolscompressibles.

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Culées

Les culées sont des culées enterrées, situées en têtede remblai, et comportent un sommier de 1,80 md’épaisseur qui joue le rôle de semelle de liaisondes pieux. Elles présentent latéralement, de part etd’autre, un mur cache, un mur en retour extérieuretunmur en retour intérieur encastrédans lemurgarde-grève(cf.figure6):

lepremiermurapourrôledemasquerl’aboutdutablier;

le second a pour rôle de masquer la corniche-caniveauetleregardd’assainissementsurculée,etdepermettreleraccordementavecleremblai;

letroisièmeapourrôled’ancrerlepoteaud’extrémitédelaBN4.

L’évacuation des eaux se fait par l’intermédiaire deregardsplacéssurlesculées,devantlemurgarde-grève,etrecevantleseauxprovenantdutablier(corniches-caniveaux) et des joints de chaussée (chéneaux).Ces regards sont raccordés auxbassinsde rétentionprovisoiresréalisésàl’arrièredechaqueculée.

Lebétonutilisépourlesculées,ainsiquepourlespiles,estunC35/45CEMIII/A52,5L-LHCEPM-ESCP1doséà355kg,avecemploid’unplastifiantréducteurd’eau. Le rapport Eau efficace / Liant équivalentvaut0,50.Ledosageencimentaétéadaptéenvuede limiter la montée en température, préjudiciableau béton en termes de réaction sulfatique interne(Rsi). Les appuis constituant des pièces massives(fûts et chevêtres des piles, cf. figure 8, sommiersdesculées,cf.figures7a -7b), leCctp imposaitdenepasdépasserlatempératurede65°Caucœurdu

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Figure 7b : vue en plan de la culée C11.3 – Source : VinciFigure 7a : coupe sur la culée C 11.3 – Source : Vinci

Figure 6 : vue 3D des culées – Source : Cete Nord-Picardie

béton(correspondantàunniveaudepréventionDs,cf.guideLcpcd’août2007«Recommandationspourlapréventiondesdésordresdusàlaréactionsulfatiqueinterne»).DessondesontétéplacéespourvérifierlamontéeentempératuredanslefûtdelapileP5.3:latempératuremaximaleaétéatteinteauboutd’environ48heuresetestmontéeàcœurà55°C(latempératureextérieurevariantàpeuprèsentre5et15°C).Pourlamêmeplagedetempératureextérieure,latempératureàcœurdubétonduchevêtredepileestmontéeà52°Cau bout de 55 heures. L’utilisation d’un ciment detypeCEMIIIétaitjustifiéeparsafaibleexothermie,parlefaitqu’ils’agissaitdepiècesenélévationpourlesquels une très bonne qualité de parement étaitrecherchée etpar l’absencedeprécontrainte.Enfin,la formulation du béton répond sans difficulté auxexigencesminimalesliéesàlaclassed’expositionXC4(E/L0,60,C25/30,280kgciment/m3).



Figure 8 : coffrage des piles courantes (à gauche) et des piles-culées (à droite) – Source : Cete Nord-Picardie

Piles

L’ouvragecomporte33pilesetdeuxpiles-culées.

Du faitde laproximitéde lanappe,présente entre1,50et2msousleterrainnaturel,lespilescourantesetlespiles-culéessontréaliséesàl’abrid’unbatardeauen palplanches métalliques de type AU 14 et dedimensionsenplan7,55mx7,55m.

Les p i le s courantes e t l e s p i le s -culées sontconstituées(cf. figure8):

d’un fût plein de section circulaire de 3,50 m dediamètre,

d’unchevêtrede3,25mdehauteurdontlasectionenpartiesupérieureprésenteuneemprisede5,20mdelargeur(senslongitudinaldutablier)etunelongueurde6,30m(senstransversaldutablier),

d’unesemellede liaisondesection7,55mx7,55m et d’une hauteur de 2,00 m (pieux 1400mm)entouréeparunbatardeau.

Les piles particulières concernent celles implantéesenrivegauchedel’OiseetenborduredufuturcanalSeine-Nord Europe (cf. figure 9). La pile en rivegauchede l’Oiseest réaliséeà l’abrid’unbatardeau

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enpalplanchesmétalliquesdetypeAU14etlespilessituéesenborduredufuturcanalSeine-NordEuropesontréaliséesàl’abrid’unbatardeauenpalplanchesdetypeAU26.Cesbatardeauxprésententdesdimensionsenplande8,35mx8,35m.

Figure 9 : piles particulières encadrant le futur canal Seine-Nord Europe – Source : Cete Nord-Picardie

Chevêtre

Fût Semelle

Batardeau

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Cespilesprésententunfûtetunchevêtreidentiqueà ceux des piles courantes et des piles-culées maissont complétées par une embase renforcée, régnantdepuis la semelle jusqu’à un niveau situé à 1,50 mau-dessusdesPhen(pourl’Aisneetl’Oise)oudelaLer (Ligned’EaudeRéférence,pour le futurcanalSne).Lessemellesdeliaisonprésententunesectionde8,35mx8,35metunehauteurde2,25m(pieuxde1600mm).

La réalisation des trois piles situées en borduredu futur canal Seine-Nord Europe est particulièrepuisque lessemellesde liaisondoiventêtreréaliséesà une profondeur de 10 m environ en dessousdu terrain naturel, en vue de l’excavation à créerultérieurementpouraménager le litdu futurcanal,puisremblayées.

Étant donnée la présence de la nappe à 2m sousle terrainnaturel, il a étéprévu,pour la réalisationde ces fondations, des batardeaux de palplanchesmétalliquesdetypeAU26de20mde longueuretdestravauxd’injectiondelacraiesur4mdehauteurentre 16 et 20 m de profondeur. L’injection, quia été conçue par le Lrep, permet de diminuer trèssensiblement la perméabilité de la craie aquifère etd’éviterainsi l’ennoiementdubatardeausous l’effetdessous-pressionshydrostatiques.Cettetechniqueaétépréféréeàcelleplusclassiqueconsistantàréaliserunbouchon en gros bétonqui aurait nécessité uneprofondeur d’excavation encore plus importante,despalplanchesplus longuesetauraitengendrédesdifficultésàassurerlastabilitédesbatardeauxdurantcertainesphasesdetravaux.

Les calculs du Lrep ont été menés en considérantune perméabilité de la craie estimée à 5.10-3m/s; cette hypothèse a été validée par les essaisde perméabilité inclus dans la reconnaissancegéotechniquecomplémentaire,quiontaboutiàuneperméabilitéde10-4m/s.

Le phasage d’exécution étudié au projet pour laréalisation des appuis en bordure du canal était lesuivant:

miseenplacedespalplanches;injection de la craie sur une épaisseur de 4,00m

à l’intérieur du batardeau selon un maillage de1,40mx1,40m;

1rephasede terrassement à -3,00metposed’uncadredebutonnageà-2,00m;

2e phase de terrassement à -6,00 m et pose d’uncadredebutonnageà-5,00m;

3e phase de terrassement à -8,00 m et pose d’uncadredebutonnageà-7,50m;

4ephasedeterrassementà-10,00m;mise en place des quatre tubes métalliques (pour

forage des pieux) fichés de 50 cm environ dans lebouchoninjecté;

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remplissagedubatardeau;exécutiondespieuxàl’intérieurdestubes;vidagedubatardeauetpompagedesvenuesd’eau

résiduelles;recépage des tubes et réalisation d’un béton de

propreté;recépage des pieux et exécution de la semelle de

liaison;réalisationdel’embaserenforcéeetdufûtdepile,

remblaiementdubatardeauetenlèvementdesbutonsselonplusieursphases;

réalisationd’unepoutredecouronnemententête.

Le phasage effectivement adopté par l’entreprise aétéprochedecelui-ci,moyennantuneadaptationdunombredephasesdeterrassementetdunombredeniveauxdecadresdebutonnage(réduitàdeux).

Tablier

Le tablier est constitué par un caisson en bétonprécontraintàdeuxâmesinclinées.

Le béton utilisé est un C40/50 CEMI 52,5 N CECP2(précontrainte)doséà385kg,avecemploid’unsuperplastifianthautréducteurd’eau.Saformulationrépond,de lamêmemanièrequepour lebétondesappuis,auxexigencesliéesàlaclassed’expositionXC4.LerapportEauefficace/Liantéquivalentvaut0,45.ConcernantlaRéactionSulfatiqueInterne(Rsi),lesvoussoirscourantsconstituentdespiècesbienmoinsmassivesquelesappuis.Parailleurs,lesvoussoirssurappuis n’ont pas été considérés comme des piècesmassives car elles ont été scindées en deux partiesafindelimiterleurpoids(exigenceliéeàlaméthodedeconstruction,cf.articleàparaîtredansleBoa64).Decefait,lesvoussoirsdutabliern’ontpasrequisdesuiviparticulierquantàlaRsi.

Letablier,dehauteurconstanteégaleà3,20m,estprécontraint longitudinalementpardescâblespost-tendusintérieursetextérieurs(précontraintemixte).

La section transversale du tablier présente lescaractéristiquessuivantes(cf.figure10a):

âmes d’épaisseur constante 0,30 m, inclinées à32%;

hourdisinférieurde5,04mdelargeur,d’épaisseurconstanteégaleà0,25msaufsur lesappuisoùellepasseà0,50m;

hourdis supérieur d’épaisseur légèrement variableégaleà:

0,24 m en extrémité d’encorbellement (pour lafixationdelaBN4),0,27màl’axe,entreâmes;goussets inférieursde0,65x0,20metsupérieurs

de1,00x0,20menviron.

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Letablierestcomposéde810voussoirspréfabriqués(cf. figures10aà10d)(voirsecondepartiedel’articleàparaîtredansleBoa64ettraitantnotammentdelapréfabricationetdelaposedesvoussoirs).

La dimension des voussoirs résulte d’une part ducalepinageadoptéenfonctiondesportéesdestravéesetd’autrepartdes limitesdecapacitéde l’engindepose.Lesvoussoirsontquasimenttouslemêmepoids,soitenviron50tonnes.

Figure 10b : voussoir déviateur – Source : Vinci

Figure 10d : voussoir sur culée – Source : Vinci

Figure 10c : voussoir sur pile – Source : Vinci

Figure 10a : voussoir courant – Source : Vinci

Les voussoirs courantsontune longueur variantde2,66mà2,86m.

Pour les voussoirs spéciaux, l’ajout d’élémentstransversaux (entretoises, raidisseurs, déviateurs…)estcompenséparuneréductiondelongueur.

Lesvoussoirsdéviateursprésententainsiunelongueurde2,325m,tandisquelesvoussoirssurpilesetsurculées(ycomprispiles-culées)ontdûêtredécoupésen deux demi-voussoirs de 1,60 m et 1,40mrespectivement.


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Lestravéescourantesde58,70metlestravéesderivede57,20m(etde40mcôtéculéeC0)comportentdeux voussoirs déviateurs, disposés aux¼ et¾destravées,tandisquelesgrandestravéesde66,50menpossèdentquatre, situésà0,2 l,0,3 l,0,7 let0,8 l(létantlalongueurdetravée).

La précontrainte du tablier est composée commesuit:

une précontra inte intér ieure de continuité(cf.figure11):quatrepairesdecâbleséclissesdetype19T15Spartravée(deuxcâblesdepileàpile,uncâblemoyenetuncâblecourt),disposésdanslesgoussetsenfibre inférieureetdestinésàreprendre leseffortsentravéeenconstructionetenservice;

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uneprécontrainteextérieuredecontinuité(destinéeàreprendreleseffortsenservice,liésnotammentauxchargesd’exploitation)(cf.figures12-13):

travéescourantes:quatrepairesdecâbles19T15S,régnantsurdeuxtravées,grandes travées: quatre paires de câbles 25T15S,régnantsurdeuxtravées,des dispositifs pour précontrainte additionnelle(unepairedegainesvides, ancrages sur appuis etréservationsdanslesentretoises,déviateurs),prévuspourpermettrederéparerourenforcerl’ouvrageaucoursdesavie;une précontrainte intérieure complémentaire, de

fléau:deuxpairesdecâbles9T15Sparpile(voirarticleàparaîtredansleBoa64).

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Figure 11 : plan de câblage de la précontrainte intérieure de continuité – Source : Vinci

Figure 12 : principe de câblage de la précontrainte extérieure – Source : Sétra

Ouvrages d'artN°63mars2010 �3


Équipements

Les principaux équipements de l’ouvrage sont lessuivants:

unechaped’étanchéitéenfeuillepréfabriquée,avecprotectiondesurface(5mmd’épaisseur),

uneétanchéitélatéraleconstituéed’unfilmmincesurleslongrinessupportsdesbarrièresdesécurité,

unecouched’enrobéde11cmd’épaisseur(7cmdeBbsget4cmdeBbma),

des joints de chaussée mécaniques sur culées etpiles-culées,

des barrières de sécurité de type BN4 ancrées surdeslongrines,

desécransverticauxdeprotectioncaténairesaudroitdesvoiesferroviaires,

descaniveauxde0,25mdelargeur,descorniches-caniveauxenaluminium,desdallesdetransitionde5mdelongueur,un chemin de câble permettant de faire passer

le câble électrique pour l’éclairage à l’intérieur ducaisson.

Lesouffledesjointsdechausséeestde850mmsurpiles-culéesetde450mmsurculées.

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Lescorniches-caniveauxpossèdentunesectionefficacepermettant d’assurer un débit capable supérieur à350l/s.

Le tablier repose sur les appuis par l’intermédiaired’appareilsd’appuiàpot(deuxappareilsparappui,capacitéElsmaximalede1400 tonnes), saufpourles quatre piles situées dans la partie centrale dechaqueviaduc,quisontéquipéesd’appareilsd’appuien caoutchouc fretté (quatre appareils 700x700 ;9(16+5);2x8parappui).

Lerecoursauxappareilsd’appuiencaoutchoucfrettépermetdemultiplierlenombredelignesd’appuinonglissantsetainsidemieuxrépartirleseffortsdefreinageparticulièrementimportantsauxEurocodes.

L’applicationdel’EC1-2pourunouvragesoumisauchargementMc120(convoimilitaire,supposéStanagcompatible) aboutit en effet à l’effort de freinagemaximalde900kN(celui-ciétantlinéairementliéàlalongueurdel’ouvrage).Danslaplupartdescas,ceteffortdefreinageestaujourd’huiplafonnéà500kNparl’annexenationaledel’Eurocode.

Conclusion

LechantierdelaconstructionduviaducdeCompiègne,d’undélaide30mois,adémarréenmai2007ets’estachevé fin 2009 (les épreuves se sont déroulées ennovembre2009).

LamiseenservicedelarocadeNord-EstdeCompiègneestprévueen2011aprèslestravauxdeterrassementsetdechausséesnécessairesauraccordementduviaduc.

DansleprochainnumérodubulletinOuvragesd’Art,nous détaillerons les points principaux des étudesd’exécution,enparticulierl’incidencedesEurocodessur le dimensionnement de l’ouvrage, ainsi que laméthodedeconstructionàl’avancement■

Figure 13 : vue de la précontrainte extérieure depuis l’intérieur du caisson – Source : Cete Nord-Picardie

Étude préliminaire 2001-2002Aps Validéenaoût2003Arrêté déclaration d’utilité publique 18mai2004Études de projet Fin2004àdébut2006Dce Achevéenjuin2006Ouverture des candidatures et des offres Septembre2006Analyse des offres et choix de l’entreprise Octobre2006Notification du marché 29novembre2006Ordre de Service de démarrage des travaux 6mars2007(délai30mois)Démarrage des travaux du viaduc Finmai2007Construction des 35 piles et des 2 culées Juin2007-février2009(20mois)Tablier - pose des voussoirs Juin2008-juin2009(unan)Fin des travaux sur viaduc Finnovembre2009

Dates jalons

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La construction de l’ouvrage aval de franchissement de la DuranceLa liaison Est-Ouest d’Avignon

DanielLeFaucheur,FernandoDias,RobertBonnefoy

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Introduction - Contexte général

Dans un article du précédent bulletin «Ouvragesd’Art»[1],nousavonsprésenté ledéroulementdesétudesdeprojetdel’ouvragedefranchissementdelaDurance sur la liaison Est-Ouest d’Avignon. Nousavonsnotammentdétaillélaconceptiondelasolutionconstruite,avectablierbi-poutreàossaturemixte.

Dans le présent article, nous revenons sur laconstruction de cet ouvrage mixte pour aborderquelquespointsdesétudesd’exécutionréaliséesparle bureau d’études Ioa, et contrôlées par le Sétra,notammentSébastienBrisardenchargeducontrôledutablier.

Cet ouvrage est l’un des premiers grands pontsdimensionnésauxEurocodes.Letablieretlesappuisde cet ouvrage ont été vérifiés avec ces nouveauxrèglementsdecalculeuropéens,dontlestextesétaientfinalisés au démarrage des études d’exécution, endécembre2005.Laconstructiondel’ouvragevientdes’achever.Nousavonsdoncicil’occasion,d’examinerles impacts liés à l’utilisation des Eurocodes sur laconception.

Charpente métallique

Modèle pour la flexion générale

Lacourbureetlalargeurvariableimposaientlorsdel’exécution une modélisation spatiale avec la prise

en compte des deux poutres. Le Sétra a utilisé leprogramme ST1 pour effectuer ce contrôle. Nousdétaillons ici le principe de ce calcul. De façonclassique, pour une structure mixte, le calcul esteffectuédefaçonitérative.Dansunpremiercalculleseffortssontcalculésaveclessectionshomogénéisées.Leszonessurappuisoùlacontraintedetractiondansladalledépasse2xfctmsouscombinaisoncaractéristiquesont considérées comme fissurées, et le béton estsupprimédescaractéristiquesdecessectionsdanslesecondcalcul.

Lemodèleutiliséestunepoutreéchelleoùlesdeuxpoutressontreliéesparlesentretoisesréellesespacéesde4m(cf.figure1).Ilrespectelagéométrieréelledespoutres : lesportées, les courbures, leurécartementet les cassures angulaires dues à la courbure et à lavariationdelargeurdutablier.

Figure 1 : géométrie du modèle

La construction de l’ouvrage aval de franchissement de la Durance


Danslesouvragesrectilignesetnon-biais,laméthodedes entretoises infiniment rigides (méthode deCourbon) permet de ne considérer qu’une seulepoutredanslecalculdeflexiongénérale.Danslecasdubi-poutre,l’inertiedesentretoisesn’intervientplusdèsque l’onnéglige l’inertiede torsiondespoutreslongitudinales, toute charge est répartie de façonisostatiqueentrelesdeuxpoutres,mêmeenprésenced’unlégerbiais.

Danslecasprésent,onadmetceprincipepourobtenirleseffortsdanslespoutresdusauxchargesroulantesdu modèle de charge LM1 de l’EN 1991-2. Ondétermine ensuite les enveloppes d’efforts pour lachargecorrespondanteunitaire(unmètredelargeurpourleschargesrépartiesUDL,uncamiondutandemTSpourleschargesconcentrées),enfaisantcirculercettechargesuccessivementsurlapoutreextérieureetlapoutreintérieure.OnobtientdoncdeuxenveloppesEextetEintunitairespourchaquechargeTSetUDL.

Uncalculdelarépartitiontransversaledeschargesesteffectué endehorsdumodèleST1,par laméthodedeCourbon.Pourchaquecharge (TSouUDL)onobtient une valeur de charge à appliquer à chaquepoutreQ1etQ2(valeursponctuellesoulinéiques).EndésignantparαlecoefficientderépartitiontransversaletQlatotalitédelachargetransversal,onpeutécrireQ1=α.QetQ2=(1-α).Q

L’enveloppetotaledansunepoutreestalorsobtenueparcombinaisondes2enveloppesunitaires:

pourlapoutreextérieureα.Q.Eext+(1-α).Q.Eint

pourlapoutreintérieureα.Q.Eint+(1-α).Q.Eext

L’intérêtdecetteméthodesimplifiéerésultedufaitquelesquantitésα.Qdépendenttrèspeudelalargeurdutablierlorsquelaportéedesconsolesresteconstante.Pour être rigoureux nous avons effectué 3 calculs,chaquerésultatétantcorrectdanslazonevoisinedelalargeurconsidérée:lalargeurcourantedanslapartierectiligne, la largeurdans la travée1etune largeurintermédiaire. Les résultats sont peu différents, cequiévitelesdifficultésdansleszonesintermédiaires.Cetteméthodesupposequeleschargessontappliquéesde la façon la plus excentrée possible entre le bordde l’ouvrageet lapoutreopposée.Elleneconsidèrepasde chargementsplus complexes,notamment endamier.Ellenes’appliquedonc,parexemple,pasauxeffetslocauxdeflexiontransversale.Pourobtenirunchargementplusgénéral,ilestnécessairedecréerunesurfaced’influencecomprenantunplusgrandnombredelignesd’influence.Lalargeurvariablecompliquealors fortement la recherche du chargement le plusdéfavorable.

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Pourleschargementsverticauxcetypedemodèleneposeguèrededifficultés.Onconsidèrelescaractéristiquesdessectionsmixtescorrespondantes(section,sectionréduiteàl’efforttranchant,inertie):

longitudinalement, la section considérée étaitconstituéed’unepoutreprincipaleaveclademi-largeurdutablier(éventuellementplafonnéeàlavaleurdelalargeurparticipantedéfiniedansl’EN1994);

transversalement, la section considérée étaitconstituéedechaquepiècedepontavecsalargeurdedallecorrespondante.

En revanche, concernant les efforts dans le plandela structure (vent, séisme), ce type de modèle estbeaucoup moins satisfaisant. Il est nécessaire dedéfinirlesinertiesd’axeverticaletlessectionsréduitescorrespondantes. Une solution souvent acceptableconsiste:

pourlespoutreslongitudinales,àconsidérerl’inertied’axeverticaledessectionshomogénéisées,enprenantencomptepourchaquepoutre,lamoitiédelalargeurparticipantedeladalle;

pour les barres de liaison transversales (pièces depont), l’inertie d’axe vertical n’a plus de sens et ilconvient de la majorer très fortement, la sectionpouvantêtreconsidéréeindéformableenflexiond’axevertical.

Vis-à-vis des moments d’axe vertical, la structuremodélisée se déforme ainsi comme une poutreunique, dans un plan horizontal. En appliquant lethéorèmedeHuyghensauxsectionsdechaquepoutrelongitudinale,onretrouveainsil’inertietotaled’axeverticaldelasectionhomogénéiséedutabliermixtebi-poutreavecsalargeurparticipante.

Enrevanchepourlasectionréduiteàl’efforttranchantdesbarresdeliaisontransversales,onpeutconsidérerlasectionde ladallecorrespondante(4,00m)pourprendreencompteleséventuelsgauchissements.Cedécoupageenpoutreéchellecréedesdiscontinuitésaudroitdechaquebarretransversale.Leseffortsdanslesbarres longitudinalesne sont rigoureusementexactsqu’àmi-distancededeuxpiècesdepont.

Dans le sens transversal ou longitudinal (entre lespoutres), les inerties de torsion des éléments sontcalculéesenprenantlamoitiédel’inertiedetorsiondeladallesurlalargeurparticipante(sensiblementégaleàb.e3/6oùeestl’épaisseuretblalargeur).Eneffet,dansunepoutre,lemomentdetorsionrésultepourmoitiédescomposanteshorizontalesetpour l’autremoitiédescomposantesverticales(PRP75-Sétra[2]).

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Séisme

L’ouvrage est en classe C (arrêté du 15 septembre1995) et l’arrondissement d’Avignon est classé enzone de sismicité 1A (décret n°91-461 du 14 mai1991)d’oùuneaccélérationnominaleàprendreencomptede1,5m/s2.Pourl’étudesismiqueetpourlecontrôledesétudesd’exécution,leSétraautiliséunmodèlePcp.

Nousavonscontrôléquenotremodèledetypepoutreéchelle restait utilisable pour l’étude sismique, encomparant les résultats avec ceuxobtenus avecunepoutreunique.Lasouplessesupplémentaireliéeàlamodélisationestacceptablepourlespremiersmodes.Le comportementdumodèle àpoutreuniquen’estpasréalisteentorsion,carlatorsiongênée(torsiondeVlassof )estprépondérante.Pourobtenirlepremiermode de torsion, il convient soit d’augmenter defaçon fictive l’inertie de torsion de Saint-Venant(calculci-dessous),soitdemodéliseraumoinsdeuxpoutres parallèles disposées au droit de la dalle etéventuellementdesmembruresinférieurespermettantdemodéliseraumieuxlarigiditédetorsiongênéedelastructureréelle.

DansunetravéedelongueurL,onconsidère2poutresséparées d’une distance d, d’inertie de flexion I, etd’inertiedetorsionk.Ladéforméezdespoutresestliéeàlarotationθxdutabliersupposéindéformabletransversalement:

LecoupleextérieurCxestéquilibréparles2couplesγxdanslespoutresprincipalesetles2effortstranchantsVzexcentrésded/2:

Soit lesdéforméesdespoutresetK

l’inertieéquivalente.Onécrit:

Onendéduitl’inertiedetorsionéquivalente:

Le premier terme est la somme des inerties detorsiondesdeuxpoutres,lesecondestdûàlatorsiongênée. En considérant une travée indépendante oùchaquepoutreestchargéeparuneforceetuncoupleuniforme, l’écriture de l’égalité des flèches à la cléfournit sensiblement lamêmevaleurmaisde façonmoinsrigoureuse:

Le fait d’utiliser une déformée sinusoïdale montreclairementquecetteinertieéquivalenteestuniquementvalablepourlepremiermodedetorsiondelatravéedelongueurL.

L’entrepriseautiliséunmodèlecomprenant2poutresreliéespardesélémentsfinis.Cemodèlesembleplussatisfaisant car il neprésentepas lesdéfautsdécritsci-dessus.Onnotecependantquelarigiditédedallesituéeentrelespoutresestpriseencompteàlafoisdanslesélémentsfinisetdansl’inertiedespoutres.

Pour l’étude sismique, le modèle à poutre uniqueprésentedesavantagesparrapportàunmodèlepluslourd. Les modes propres sont donnés par périodedécroissante. Avec le modèle à poutre unique, lesprincipaux modes apparaissent rapidement.Toutdécoupage dû à la modélisation crée des modessupplémentairesquipeuvents’insérerentrelesmodesprincipaux et retarder ainsi l’apparition de modesintéressants.

Ainsidufaitdugrandnombredetravéeslespremiersmodes des piles les plus hautes n’apparaissent qu’àpartirduquarante-septièmemodedanslemodèleàpoutreunique.Ilsn’apparaissentpasdanslesautresmodèlespluscomplexes.

La modélisation la plus intéressante serait donc lapoutre unique avec prise en compte de la torsiongênée(bi-moment-gauchissement).Danstouslescas,il convientd’étudierunnombre suffisantdemodesetsurtoutdes’assurerqu’aucunmodeimportantn’aétéoublié.

Enfindufaitdel’absencedesymétriedelastructureetdesbiaisdesappuis,nousavonsutilisélacombinaisonquadratique complète (Cqc) pour le cumul desmodes.

Commeindiquéprécédemment, lapartiede tabliersituéeentreC0etP4estlibredesedéplacersuivantlesdeuxdirections.Sousl’effetd’unséismeàcomposantetransversaleélevée (etaussi longitudinaledu faitdelacourbure),lesdéplacementstransversauxsontdoncrelativement importants,de l’ordrede100mmsurlapileP2et115mmsurlapileP3.PourlapileP4équipéed’appareilsd’appuienélastomère fretté, lesdéplacementssontdel’ordrede100mm.Néanmoins



ladistorsiond’environ0,70restenettementendeçàde2,00,lavaleurmaximaleadmisesousséisme.

Vent

Pourlesvérificationsauventencoursdelançage,ilconvientdedéfinirdeuxactionsdevent:

le vent maximum autorisé pendant le lançage :le lançagenepourra être réaliséqui si la vitesseduventestinférieureà50km/henvitessemoyenneet70km/henvitessedepointe;

le vent à utiliser dans les positions d’arrêt entre2lançages,ils’agitengénéralduventdécennal(EN1991-1-4).

Parrapportaufascicule61titreII,lesactionsduesauventsontfortementaugmentées.D’unepartlapressiondeventdépasse125kg/m2,d’autrepart,l’Eurocodeprécise qu’en l’absence de la dalle de couverture, ilconvientdeprendreencomptel’actionduventsurlesdeuxpoutres.Aveclesanciensrèglements,onselimitaitàunemajorationde50%.

Pendantlelançagelastructuren’étaitpascontreventée.Les calculs ontmontréque cettedisposition restaitacceptable avec les actions du vent des nouveauxrèglements,àconditiondecontreventercorrectementl’avant-bec(cf.photo1).

Un modèle spatial a été utilisé. Dans le plan, lapoutre échelle est conservée. Mais au voisinage del’attachedespiècesdepontsurlespoutresprincipales,les membrures inférieures étant fixées sur l’âme defaible rigidité, seule la membrure supérieure despiècesdepontestpriseencompte.Lessemellesdespoutres longitudinales sont prises en compte avec

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leurs caractéristiques réelles et leur cote réelle. Lescalculs ont montré qu’environ la moitié des effortsétaitrepriseparlefonctionnementenpoutreéchelle.L’autremoitiéétaitreprisedirectementparlaflexiondechaquepoutre.

Le point le plus délicat a été la justification desmontants verticaux situés sur appui. La charpenteétanteneffetmaintenuepardesdispositifsdeguidage«latéral», l’effort exercé par le guide devait pouvoirêtre reprisparune seulepoutreprincipale.Un seulmontant ne permettait pas d’équilibrer l’action duvent.Iladoncfallumodéliser lesmontantspardesappuis élastiques sur une longueur importante. Cecalcul a montré que le montant courant situé audroitdel’appuinereprenaitqu’untiersdelaréactionhorizontale sur appui, et, a permis d’estimer lesflexions transversales dans la membrure inférieure.Il convient de noter que sur appui la capacité dela semelle inférieure ne devait pas être entièrementutilisée pour la flexion longitudinale. Elle devaitconserverunemargepourpouvoirreprendredefaçonconcomitante lesactionstransversalesduesauvent,quiaggraventparailleurslesrisquesd’instabilitéaudéversement. Il fallaitdonc sipossibleéviterque lepremier appui après l’avant-bec soit situé dans unezonenonrenforcéeetfortementsollicitée.

Calculs au second ordre

Déversement de la semelle inférieure près de l’appuiCompte tenu de la variation des efforts et dela section de la semelle inférieure, un calcul ausecond ordre est effectué pour estimer les premiers

Photo 1 : charpente métallique en cours de lançage


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modes de flambement et les charges critiquescorrespondantes, afin d’effectuer les vérificationsdemandées par l’Eurocode. La modélisation la plusrudimentairecomprenduneseulepoutremaintenuetransversalementpardesappuisélastiquesauniveaudesmontantssituésaudroitdespiècesdepont.

La section de cette poutre comprend la semelleinférieureetletiersdelahauteurd’âmecomprimée.Lesinertiesdeflexiond’axeverticaletdetorsionsontpratiquement celles de la membrure inférieure. Lasemelle inférieureétanttenuepar l’âme,soninertied’axe horizontal est choisie très grande pour éviterle flambement dans un plan vertical. Cette poutreest chargée par des actions axiales réparties, créantl’effortnormalobtenudanslecalculElu(contraintemoyennedanslasemelle).L’applicationdeschargessuivantl’axelongitudinalestdéfavorable.Cesactionsgénérées par le chargement vertical sont en réalitéexercéesparl’âmeetsontdoncsuivantladirectiondelapoutreentoutpoint(forcesuiveuse).Pourlecalculdesmodes(calcullinéaire),unemodélisationcomplètepardesélémentsfinisdelasectionetenparticulierdel’âmeseraitnécessairepourrendrecesforcessuiveusesintérieuresaumodèle.Maiscettemodélisationn’esticipasindispensable.

Dans lecasprésent,dufaitde lagranderigiditédel’entretoise sur appui, lemode symétriquen’estpasle premier mode. Les effets du second ordre sontdonc peu importants sur appui. En revanche, leseffetsdusecondordredusaupremiermode,lemodeantisymétrique, sont particulièrement importants.Il convient donc de contrôler la section située auvoisinageduquartdel’ondeetsurtoutlasectionsituéeauchangementd’épaisseurdetôle.

Ces effets de second ordre étant très pénalisantsdans l’Eurocode, il convient de disposer un fortentretoisementsuraumoinsles2/3del’onde.Cecia conduit à renforcer les deux premières pièces depont,departetd’autredechaqueappui,aumoyendegoussetstriangulairesde1,20mdecotébordésparunetôlede200x20mm.

Pièces de pont et consoles En service, les pièces de pont connectées à la dallerésistentparticulièrementbienauxmomentspositifsentre lesdeuxpoutres.Ladimensionde lapiècedepontestdoncplutôtdéterminéeparlemomentnégatifenconsole,ycomprisdans lazoneoùl’espacemententrelespoutresprincipalesestleplusgrand.

Unmodèleauxélémentsfinisprenantencompteleseffets du second ordre a été établi afin d’étudier ledéversementdelasemelleinférieuredelaconsole.Lalargeurdelasemelleinférieurede25mmd’épaisseurvariede300à500mm.Lasemelle inférieurede laconsoleestsoudéesur l’âmedelapoutreprincipalede faible rigidité d’axe verticale. En face de cetteliaison,del’autrecôtédel’âme,lasemelleinférieure

Photo 2 : renforcement de la pièce de pont à proximité d’un appui

Photo 3 : consoles avant bétonnage de la dalle

Photo 4 : extrémité de la tôle additionnelle soudée sur la semelle inférieure

delapiècedepontet lemontant(cf.photo2et3)gênent la rotation d’axe verticale mais, par soucide simplification, dans le calcul Sétra, la semelleinférieuredelaconsoleaétéconsidéréesimplementbloquée en déplacement et libre en rotation d’axevertical. Il s’agitdeconditionsdéfavorablesetdoncsécuritairesdanscecas-là.

Laraideurdel’âmedépenddesahauteurquivariede1,20à0,30m.Dufaitde l’absenced’encastrementaudroitde l’âme, leplatde fermetureà l’extrémitédelaconsolesituésouslalongrineBN4aunegrande



influencesurlaforcecritiquedeflambement,encréantunblocagetransversalefficacedelasemelle.Danscecasilestimportantderendrelaforcesuiveuse,c’est-à-direqu’elleresteappliquéedansleréférentiellocaldans la géométriedéformée.Lemodèle généralparélémentsfiniss’estavéréplusavantageuxquelemodèleavec des appuis transversaux élastiques, modélisantlerappeldel’âmeparbandes.Eneffet,lecalculdesmodespropres(calcul linéaire)n’estpascompatibleavecunchargementpardesforcessuiveuses.

Tôles additionnelles sur semelle inférieure Dans les zones sur appui, la semelle inférieure estépaissieparajoutd’unetôleadditionnellede1,40mdelargeurentrel’âmeetlatôlecontinuede1,50mdelargeur(voirarticleprécédentdubulletin«Ouvragesd’Art n° 62», paragraphe «charpente - poutres»[1]). La tôle additionnelle est soudée sur l’âme etla tôle continueest soudée sur la tôleadditionnelle(cf.figure2).

Latôleadditionnelleestdoncchargéeprogressivementpar l’âmeauniveaude la jonction.En revanche, latôlecontinueestprincipalementchargéeenextrémité,maislecordondesoudureentrelesdeuxtôlesassureunecertaineredistributiondeseffortsentrelesdeuxtôles.Latôleadditionnelledevantassurerlastabilitédelatôleextérieure,àpartirdumomentoùcettedernièren’estplustenueparl’âme,ellenedoitpasêtretropfine.Onpeutconsidérerquesonépaisseurdoitêtreaumoinségaleautiersdel’épaisseurtotale.

Il était donc indispensable de vérifier la stabilitéd’ensemble.Lestôlesdelasemelleinférieuredoiventpouvoir supporter l’effort de compression sansvoilement (cloquage). En pratique, cela revient àvérifier que la zone de plastification des tôles restelimitée.LecalculausecondordreàétéeffectuésouslechargementElu,avecunedéformationinitialede3,75mm(1500mm/400)dechaque tôle tellequereprésentée sur la figure 3. Outre la liaison latéralereprésentant le cordon de soudure, des liaisonsunilatéralesont été ajoutées entre lesdeuxplaques.Cesliaisonsunilatéralespermettentl’écartementdesdeuxtôlesmaispasleurinterpénétration.

Cette vérification ne s’est pas avérée pénalisante.Cependant,danslazonedel’appuiP3,l’épaisseurdelatôleadditionnelleinitialementprévueà25mmaétéredimensionnéeà30mm.

Latôlecontinueestfixéesurlatôleadditionnelleaumoyend’unesoudurepériphérique.Lesextrémitésdelatôleadditionnellede1,40mdelargeuret11,80mde longueur sont conformes au schéma figurantdans un article de Jacques Berthellemy du bulletin«Ouvragesd’Artn°9»[3].Àl’about,salargeurestprogressivementréduiteetletierscentralrestantestdélardéavecunepentede1/5(cf.photos4et5).Pourdimensionnerlessoudurespériphériques,deuxzones

Figure 2 : coupe longitudinale semelle inférieure

Figure 3 : déformation initiale semelle inférieure

Photo 5 : extrémité d’une tôle additionnelle soudée sur la semelle inférieure

sontdéfinies:unezonedediffusiondeseffortsetunezonecourante.Danslazonecourante,lescordonsdesouduresentrelestôlesdelasemelleinférieuresontidentiquesauxcordonsquiassurent la liaisonentrel’âme et la semelle, ce qui place dans le sens de lasécuritévis-à-visdesseulseffortsdecisaillements.

Pour dimensionner les soudures périphériques àl’about,ilestutilededéfinirunelongueurdediffusiondesefforts.Onadmetqu’endehorsdecettezonelescontraintesvarientlinéairementsurlahauteurdelasectionetquel’effortnormaldanslasemelleinférieureestfourniparlarésistancedesmatériaux.

âme


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Lacontraintemoyennedanslescordonsdesouduredecettezoneestobtenuepardifférenceentreleseffortsnormauxdanslesdeuxsectionsdepartetd’autredelazonedediffusion.Ilsuffitd’écriresuccessivementl’équilibredechaquetôle.

Aveclesnotationsdelafigure4,onobtient:équilibregénéraldesdeuxtôlesV=F1+F2-F3équilibredelatôleinférieureX=F3-F2équilibredelatôleadditionnelleV=F1-X

Vcorrespondàl’intégraledeseffortsdescisaillementsentre l’âme et la semelle. Il convient de noter quecetteintégralecomprendletermeδVquirésultedeladiscontinuitédelasection.

Cetermepeuts’exprimerparlarelation

avec:M:Momentfléchissantd’axelongitudinalI,µ:inertiedelasectionetmomentstatiquedela

semellesanstôleadditionnelleI’,µ’:inertiedelasectionetmomentstatiquedela

semelleavectôleadditionnelle

En général on util ise l’effort tranchant pourdimensionner les cordons de soudure, ce terme estalorsnégligé.Sonimportancedépenddevariationdelaparticipationdel’âmedansl’inertiedelasection.Il est défavorable en ce qui concerne la soudureâme/semelle, mais favorable en ce qui concerne laconnexiondeladalle(saufenaboutdeplot).

X est l’effort global recherché, il correspond àl’intégrale des efforts de cisaillement entre les deuxtôles. Pour un cas de charge donné, par exemplel’ouvrageàvide,ilestfacilementobtenuàpartirdelasecondeéquationcorrespondantàl’équilibredelatôleinférieurecontinue.

La recherche de la valeur maximale de X due auxsurcharges est plus délicate car les efforts extrêmesdans les deux sections ne sont pas concomitants.Onpeut l’estimerenutilisant latroisièmeéquationen considérant la valeur maximale de F1 et l’efforttranchant concomitant. L’effort V est obtenu enmultipliantlacontraintedecisaillementcorrespondanteparl’épaisseurdel’âmeetparladistanceentrelesdeuxsections,letermeδVdûàladiscontinuitépeutêtre

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omiscaronveutminimiserV.Cettefaçondeprocéderestassezpratiquepourlecalculdescisaillementsenprésenced’unediscontinuitédumoment (diffusionpure) ou de la section. Elle consiste à calculer lescisaillementsàvidedefaçonrigoureusepardifférencedeseffortsnormauxdansdeuxsections,etàestimerlescisaillementsdusauxsurchargesàpartirdel’efforttranchant,doncennégligeantl’effetdeladiscontinuitépourcesdeuxefforts.

Lalongueurdediffusionnedoitpasêtrechoisietropgrande car cela conduirait à réduire la section descordonsdesouduredufaitqu’àlafoisleurlongueuraugmente et l’effort diminue car F2 augmente(secondeéquation).Dans lecasprésentnousavonsretenu1,5foislalargeurdelasemelle.Afindelimiterlesplastificationslocales,ilauraitétéplussécuritairedechoisirune longueurdediffusionplus faible.Lecalculci-dessusmontretoutl’intérêtdel’introductionprogressivede la largeurde la tôleadditionnelle, etdoncdelaformedeladécoupeApréconiséedanslebulletin«Ouvragesd’Artn°9»[3].

Dalle en béton armé

Ladalleauneépaisseurconstantede24cmavecdesrenformisde4,5 cmd’épaisseur à l’axedespoutresprincipales, environ 6 cm sur les pièces de pont etenviron3cmsurlesconsoles(cf.figure5).

Flexion générale

La vérification en flexion générale est effectuéeavec lecontrôlede lacharpentemétallique.Dufaitdu pianotage lors du bétonnage de la dalle, cettevérification est peu contraignante. Par rapport auxanciensrèglements,lespratiquessontpeumodifiées.Ilconvientderespecterleferraillageminimumdemandépar l’EN 1994-2. Le contrôle de la fissuration dela dalle est désormais effectué sous la combinaisonfréquentedesactions.

Figure 4 : équilibre des efforts dans la zone de diffusion

Figure 5 : coupe transversale de la dalle sur poutre et pièce de pont


Ouvrages d'artN°63mars2010 2�

Flexion locale

Pourl’étudeenflexionlocale, ladalleestmodéliséeauxélémentsfinisavecuneépaisseurconstante.Elleestconsidéréesimplementappuyéeaudroitdespoutresprincipales et des éléments transversaux supposésinfinimentrigides.Vis-à-visdelaflexionlongitudinale,lapriseencomptedelasouplessedespiècesdepontconduirait,dans l’axedupont,àuneaugmentationdesmomentspositifsetàuneréductiondesmomentsnégatifssurappui.Demêmelarigiditédeslongrinesd’ancragedesBN4n’estpaspriseencompte,cequiestdéfavorablepourlapartieenconsole.

Le calcul des efforts a été effectuépar déplacementetintégrationdeschargessurlessurfacesd’influencecalculéessuivantlaméthodedécritedanslebulletin«Ouvragesd’Artn°54» [4].LemodèleutiliséparleSétra comprend4panneauxde4,00m, soitunelongueurde16,00m.LalargeurestcelledeladalleenC0pourêtredanslaconfigurationlaplusdéfavorable,soit 27,90 m de largeur totale et 18,40m entrepoutres. Le séparateur central est considéré commeamovibleetleschargesdelaEN1991-2peuventsedéplacerlibrementsurtoutelalargeurdutablier.Ladalleestmodéliséeàl’aided’élémentsquadrangulairesà8nœudsdetaillevoisinede0,36x0,36mdanslazonelaplusfinedumaillage.Lecoefficientdepoissonestde0,2.

Lesprincipauxrésultatsdesmomentsdansladallesontdonnésdansletableaun°1(repèredespointssurlafigure6).LeseffortsdusauchargementLM1,étantpeudépendantsdelalargeurdutablier,peuventêtreréutiliséspourunestructureanalogueavecdespiècesdepontdistantesde4,00m.

En outre, l’étude a montré que l’effort tranchant,dontlavaleurmaximaleQxsurpiècesdepontdansl’axedel’ouvrage,figuredansletableau1,diminuerapidement lorsque l’ons’écartede l’axede lapiècedepont.

Lesdifférentesvérificationsdel’EN1992-2enflexionlocaleseuleontétéeffectuéesenprenantencomptelesrenformissurappuis(àl’Elu,àl’Elscaractéristique,lecontrôledel’ouverturedesfissuressouslacombinaisonfréquente).Lavérificationàl’Elus’estavéréelaplusdéfavorable.Avec lapriseencomptedes renformis,lescalculsdonnentdessectionsd’acierslongitudinauxsupérieursplusfaiblesquecellesdesaciersinférieurs.Il convient de noter que ce résultat est obtenu enl’absencedeséparateurcentral.

Moment (en kN.m/m) Modèle LM1 Poids propre Total

1 Mxxsurpiècedepont -60,10 -10,86 -70,96

2 Mxxenextrémitédeconsole -45,26 -34,16 -79,42

3 Mxxaucentredeladalle 71,12 5,42 76,54

4 Myyaucentredeladalle 38,07 1,07 39,14

5 Mxxaucentredel’encorbellement 52,33 5,71 58,04

6 Myyaucentredel’encorbellement 30,85 0,88 31,72

7 Myysurpoutre -76,26 -7,68 -83,94

8 Mxxenextrémitédel’encorbellement 66,08 14,50 80,58

QxEfforttranchantsurpiècesdepontentre

poutres(enkN/m) 209,15 17,75 226,9

Figure 6 : vue en plan de la dalle modélisée

Tableau 1 : moment à l’Els caractéristique – Source : valeurs ponctuelles calculées par Sébastien Brisard (Sétra)

Mxx : moment longitudinal Myy : moment tansversal


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Interaction de la flexion générale et de la flexion locale

Conformément à l’article 5.4.4 de l’EN 1994-2, ilconvientdecumulerleseffetsdelaflexiongénéraleetdelaflexionlocaleaveclescoefficientsdecombinaisondonnésparl’annexeEdel’EN1993-2:

100%effetlocal+70%effetgénéral,100%effetgénéral+70%effetlocal.

Conformément à l’article 7.2.1 (alinéa 8) del’EN1994-2, les contraintes dans les aciers passifsont été calculées, avec cumul des actions souscombinaison Els caractéristique, afin de s’assurerqu’en l’absence de redistribution des efforts, il n’yavaitpasdeplastification,ouqueleurcontraintenedépassaitpas0,8.fyk.Danscecumulleseffetslocauxsontprépondérants,cequiconduitàeffectuerl’étudeaumilieudupanneauetàcalculerleseffortsparunitédelongueurdedalleencepoint.

Concernantlaflexiongénérale,leparagraphe5.4.1.2(alinéa8)del’EN1994-2indiquequelarépartitiondes contraintes dans la dalle du fait du traînagede cisaillement peut être pris en compte suivant leparagraphe3.2.2del’EN1993-1-5.Lescontraintessont alors plus importantes dans l’axe de la poutremixte chargée (la poutre principale ou la pièce depont)etdiminuentens’éloignantdel’axe.Onpeutprendreencomptecettediminutiondanslecalculdela contraintedes acierspassifs auniveaudespointsétudiés,aumilieudupanneauetexcentrésparrapportauxaxesdespoutresoupiècesdepont.

Enflexionlongitudinale,sousl’effetgénéral,lalargeurefficaceétant égale à la largeur totaledans lapartierectiligne,lacontraintedansladalleetlesacierspassifslongitudinaux est répartie assez uniformément surtoutelalargeur.

Par contre pour la flexion transversale, la largeurefficaceestde2,225mpourunedistancede4,00mentre pièces de pont. Sous flexion générale de laconsole,lapriseencomptedutraînagedecisaillement

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donne par exemple une variation importante dela contrainte de traction des aciers transversauxsupérieurs représentée en figure 7 : 146,2 MPa àl’axedelapiècedepontet65MPaentre2piècesdepont(pointn°7surlafigure6).Onnotequecettedernièrevaleurestlégèrementinférieureàlacontraintemoyennede81,3MPaobtenueenrépartissantl’efforttotalsurlalargeurde4,00m.

Bilan des sections d’armatures passives en partie droite

Cette dernière vérification, avec un simple cumuldes contraintes (à l’Els caractéristique), s’est avéréeplussévèrequelescontrôleseffectuésenconsidérantséparément l’effet de la flexion générale ou de laflexionlocale.

Lessectionsd’armaturespassivesmisesplaceenpartiedroitesontlessuivantes:

ferraillagelongitudinal:nappesupérieure:8HA16/mnappeinférieure:8HA16/m4HA20/met4HA16/mentrelespoutresdansleszonessurappuiferraillagetransversal:nappesupérieure:8HA16/msurlespoutreset8HA14/mailleursnappeinférieure:8HA14/m.

Le cumul des effets a été effectué directement auniveaudescontraintesdanslesarmatures,enprenantencomptelaflexiongénéraled’unepart,etlaflexionlocalesanseffortnormald’autrepart.

Enétudiantséparémentleseffetsgénérauxetleseffetslocaux,onnégligecertainspoints:

le coefficientdepoissonn’est pris en comptequedansl’étudelocale,

la déformée d’effort tranchant qui provoque uneflexion de la dalle localement sur appui. Sur lesencorbellements, elle est en partie compensée parla flexion de la console (au second ordre). Maisentre les poutres principales, avec une forte inertiede l’entretoise sur appui, l’effet de cette flexionlocale est plus important.Ladalle étant trèsmincepar rapport à la hauteur de la poutre, cet effet estnégligéconformémentàlapratiquecourante.Ilseraitcependant intéressant d’estimer cet effet qui règneuniquementsurl’entretoisesurappui.L’âmeenacierS460supporteeneffetdescontraintesdecisaillementimportantes.

Par ailleurs, il serait plus logique de cumuler dansla dalle, la traction due à la flexion générale et lemoment dû à la flexion locale. Avec un calcul enflexioncomposée,lescontraintesdanslesacierstendus

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Figure 7 : répartition de la contrainte des aciers transversaux supérieurs autour d’une console



peuventêtrelégèrementsupérieuresàcellesobtenueseneffectuantunsimplecumuldescontraintes.Cettelégère différence s’explique par le fait que le brasde levierducoupleélastique (environ0,175m)estlégèrementplus importantque ladistance entre lesdeux nappes d’armatures (0,160 m). La différences’accroît lorsque l’effort de traction dans la dalleaugmente,maisnedépassepas10MPa.

Une analyse plus fine du cumul montre que c’estl’allongement moyen de la dalle qui reste constantplutôt que l’effortnormal.Cet allongementmoyenestdûàlaflexiongénérale,ilestimposéàladalleparlessemellessupérieures.Priseséparément,laflexionlocale provoque un allongement de la dalle en soncentredegravité.Maisl’applicationdelaflexionlocalecumuléenemodifiepasl’allongementmoyenimposéparlaflexiongénérale.Dansleszonesoùladalleestpeutendue,l’effetdevoûtecorrespondantàlavaleurmoyennedecetallongementcréeunelégèreréservedesécurité.Cetteréservediminuelorsquelatractionde la dalle augmente et disparaît lorsque la sectiondevient entièrement tendue.Laprise en comptedela participationdubéton tendu surunefibre et dela compression du béton sur l’autre fibre est tropcomplexe. Cet effet qui est pris en compte dans laflexion générale a donc été forfaitairementpondéréparlecoefficient0,70.

L’étudedeceseffetssecondairesn’apuêtreabordéedanslecadredesétudesdecetouvrage.Lapriseencomptedel’undeceseffetsisoléspeuts’avérerdéfavorableoufavorable.Àdéfautd’étudescomplémentaires, ilestdoncpréférabledesommerdirectementlescontraintesdues à la flexion locale et celles dues à la flexiongénérale (y compris le tension stiffening) suivant lacombinaisonindiquéeauparagraphe«Interactiondelaflexiongénéraleetdelaflexionlocale».Lecoefficientde combinaison de 0,70 constitue probablement laplusgrandeincertitude.Parcontrelesdéformationsdespoutresduesàl’efforttranchantpeuventcréerdesflexionslocalementsurl’entretoisesurappui.

Pré-dalles dans la partie courbe

Dans la partie de largeur variable, la conceptionde l’outil pour déplacer les coffrages devenait tropcomplexe.L’entrepriseadoncproposéderéaliser lapartiecentraledeladalleentrelespoutresprincipalesenutilisantdeuxpré-dallesparticipantespréfabriquéesde 12 cm d’épaisseur courante, avec un clavage ausommetdutoit(cf.photos6et7).

Lespré-dallesétantparticipantes,lacoutureaudroitdelareprisedebétonnageaétévérifiéeenrespectantleparagraphe6.2.5de l’EN1992-2.Lavérificationestàfaireavecsoin,leseffortsdecisaillementdoiventêtre estimés correctement. Les surfaces de reprisedoivent être rugueuses et les valeurs retenues pourcettevérificationsont:c=0,45etµ=0,7.

Enflexion, lebétonnageendeuxphasesde ladallemodifie principalement la vérification des acierslongitudinaux inférieurs.Enphasedeconstruction,lespré-dallessontd’abordsoumisesàlaflexiondueaupoidsdubétonmouetauxsurchargesdechantier.Elles sont simplement appuyées sur une poutreprincipaleetdeuxpiècesdepont.Pourcettephase,onvérifielescontraintesdanslesarmaturesinférieuresetenfibresupérieuredelapré-dalle.Aprèsachèvement,la dalle doit supporter la totalité des charges. Enservice à l’Elu, onne tientpas compteduphasagedeconstructionpourlescalculsdecontraintesdansladalle.Pourlescalculsenserviceàl’Els,ilconvientd’additionner les contraintes obtenues dans lesdifférentesphases.

Photo 7 : pré-dalles en cours de pose

Photo 6 : pré-dalles en cours de pose

2� Ouvrages d'artN°63mars2010

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Lecumuldescontraintesdanslesaciersinférieursdeladalles’avèresécuritaire.Eneffet,lefluagedeladalleentraîneune redistributiondeseffortsdusaupoidspropre (de l’ordre de 50%), qui sont initialementrepris par la pré-dalle. En flexion locale, pour lescombinaisons à l’Els caractéristique en service, lesmomentspositifsappliquéssurladalleterminéesontenvironsixfoisplusimportantsqueceuxinitialementappliquéssurlapré-dalle.Cesmomentsdécomprimentlazoneinférieuredeladalle,donclapré-dalle.L’effetdu phasage devient moins important, il disparaîtpresquetotalementdansleszonessurappui,lorsquelapré-dalledeviententièrementtendue.

Enrevanche,avecunbétonnageendeuxphasesdeladalle,ilseproduitunretraitdifférentielentrelesdeuxbétonsd’âgesdifférents.Lebétondedeuxièmephase,enfaisantsonretrait,comprimelebétonplusancienenfibresupérieurdelapré-dalleetaugmentedonclatractiondesaciersinférieurs.Danslecadred’unepriseencompteplusrigoureuseduphasagedebétonnage,ceretraitdifférentielnepourraitpasêtrenégligé.

Danslazonedespré-dalles,leferraillagedeladalleennappesupérieureestidentiqueàceluidelapartiedroite.Avecunbétonnageen2phases,laréductiondes contraintes dans ces aciers est très faible. Enrevanche, le cumul direct des contraintes dans lesacierslongitudinauxinférieursaconduitàunelégèreaugmentationdessectionsdanslapartiecentralesituéeentrelespoutresprincipales:

entravée:(4HA20+4HA16)/maulieude8HA16/m;

enzonesurappui:8HA20/maulieude(4HA20+4HA16).

Cisaillements verticaux dans la dalle

La vérification de la résistance de la dalle à l’efforttranchant et le dimensionnement des cadres sonteffectuéssuivantl’article6.2del’EN1992-1-1.

Dansleszonespeusollicitées,ens’éloignantdespiècesde pont ou des poutres principales, l’article 9.2.2de l’EN 1992-1-1 prévoit un ferraillage minimumd’efforttranchant.Laredistributiontransversaledeschargesdansladalleétantpossible,onpeutomettreceferraillageminimalconformémentàl’article6.2.1(alinéa4)de l’EN1992-1-1. Il convientcependantdeprévoirunnombresuffisantd’armaturesverticales(aumoins2cadres/m²)poursupporterencoursdeconstruction, sansdéformations excessives, lepoidsdesnappessupérieuresetdupersonnel.

Àproximitédespiècesdepont,laredistributiondeschargesestmoinsévidente.Parailleurs,lescontraintesde cisaillementobtenues àunedistance égale àd/2de l’axe (avecdhauteurutilede ladalle)dépassent

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légèrementlacontrainteadmissible,sionnégligelaréductiondel’article6.2.2(alinéa6)del’EN1992-1-1. L’effort tranchant chute très rapidement ens’éloignantdel’axedelapiècedepont.Ladifférenceentermesdesectiond’acieresttrèsimportante.Silacontrainte admissible estdépassée, le calcul suivantl’article6.2.3de l’EN1992-1-1donneune sectiond’armatures d’effort tranchant importante. Pourdes contraintes inférieures, aucune armature n’estrequise.

Nousavonsdoncconsidéréquedesarmaturesd’efforttranchant étaient nécessaires à proximité des piècesdepont.Nousavonsadmisuneforteinclinaisondesbiellesdeθ=21,8°(soitcotanθ=2,5)quiapermisderéduirelasectiond’armaturescalculée.Ellerestecependantassezimportante.

Enpratique,outrelescadresdisposésau-dessusdelapiècedepont,nousconseillonsdeprévoiraumoinsunefiledecadresdepartetd’autre,àproximitédelapiècedepont.

Dispositions constructives

LesdispositionsconstructivesdesEN1992sontplusexigentespour les recouvrementsdesbarresdegrosdiamètre, notamment pour la nappe extérieure (laplusprocheduparementbéton).Dans leszonesderecouvrementdebarrestenduesdediamètresupérieurouégalà20mm,l’article8.7.4.1(alinéa3)del’EN1992-1-1demandedeplacerdesbarrestransversales(perpendiculaires)entrecelles-cietleparement.Siplusde50%decesbarressontancréesparrecouvrementdansunemêmesection,ilconvientd’utilisercommearmature transversale des cadres ancrés dans lasection.

Cesnouvellesdispositionsdevraientconduireàunemeilleurequalitédesconstructionsdansleszonesderecouvrement:

lesenrobagessontsouventmoinsbienrespectésquedanslespartiescourantes.Surlesouvragesexistants,on constate que la majorité des dégradations seproduisentdansleszonesderecouvrementdesaciersennappeextérieure;

latransmissiondeseffortsentrelesbarresestassuréeparl’équilibredesbiellesdebétonproduitesautourdechacunedesbarres.L’équilibredesbiellesparallèlesà laparoiestbienassuréparlesacierstransversaux.Mais l’équilibre des bielles perpendiculaires à laparoi n’est pas toujours assuré. Il ne l’était jamaisdans lesdallespourdes aciers en recouvrement surlanappeextérieure.Lorsque lediamètrede labarredevenaitimportantparrapportàsonenrobage,cettedispositionn’étaitpassatisfaisante;

dansleszonescomprimées,lesbarrestransmettentune partie de l’effort de compression de façon

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concentrée à leur extrémité. Cet effort est accrupar le retrait. Il en résulte des efforts de diffusionimportantsàl’extrémitédesbarresdegrosdiamètre.Encomplémentdesdispositionsprécédentes,l’article8.7.4.2del’EN1992-1-1demanded’ajouterunebarretransversale supplémentaire,à l’extrémitédesbarrescomprimées,pourreprendreceseffortsdediffusion.

Danslecasd’unpontmixteàpiècesdepont,lesbarreslesplussollicitéessontlesarmatureslongitudinales,notammentsousl’effetdelaflexionlocale.Ilestdoncintéressantd’avoirunmaximumdebrasdelevierpourlesaciers longitudinaux,en lesplaçantauplusprèsduparement,àl’extérieurdesacierstransversaux.Iln’estalorspluspossiblederespecterlesdispositionsprécédentes.

Le ferraillage longitudinal courant est constitué debarresdediamètre16mm.Maisdans leszones surappuietdanslapartiedelargeurvariable(pré-dalles),des barres longitudinales de diamètre 20mm sontmisesenplacepourrenforcerleferraillageinférieurentrelespoutres.L’article8.7.4.1del’EN1992-1-1n’estdoncpasrigoureusementrespecté.Néanmoins,lamajoritédesbarresayantundiamètrede16mm,cette disposition a été acceptée. Il a cependantété demandé que la proportion de barres avecrecouvrementdansunemêmesectionnedépassepas50 %. En outre les recouvrements sont décalés de0,30foislalongueurderecouvrement,conformémentauschéma5.5auparagraphe5.3.bduchapitre8duguideméthodologique«Eurocode2»duSétra [5].Lesdispositionsimposéesparl’Eurocode2,vis-à-visdesrecouvrements,sontrésuméesdansletableaudel’article5.4duchapitre8decemêmeguide.Onvoitque l’on se situemajoritairementdans le1er casdutableau,etdansle2ecassurquelqueszones.

Lesarmaturestransversalessontplacéesendeuxièmelit,àl’intérieurdesbarreslongitudinales.Danscecas,lerecouvrementdetouteslesbarresdansunemêmesectiondevientalorspossible.Laconfigurationpermetdeplacerdes cadres dans la zonede recouvrement,commedemandéparl’EN1992-1-1.Cettedispositionapermisdefaciliter lamiseenœuvreduferraillagetransversalsurchantier.Parailleurs,lamiseenplace

detirettesestpossibleetapermisdefaciliterlamiseenplacedescadresautourdesacierstransversaux,dansles zonesde recouvrement. (ou l’enfilagedes barresdanslescadres,enfonctionduphasagederéalisationduferraillage).

Mise en œuvre du ferraillage

Le ferraillage de la partie droite est en partiepréfabriquéetposéàl’avancementindépendammentdu bétonnage par plots. La longueur de chaquetronçon est de 11,20m, du fait des recouvrements(cf.figure8).

Lapréfabricationdegrandescagescorrespondantàlapleinelargeurouàlademi-largeurdutablierauraitnécessitéunegruedefortepuissance.L’entreprisen’apas souhaité approvisionner un tel équipement quin’auraitpucirculerqued’unseulcotédutablieretqu’ilauraitfallureplierencasdecrue.

Lapréfabrications’estdonclimitéeàcellede:2 poutres posées sur la semelle supérieure des

poutresprincipales,constituéesdescadresetdebarreslongitudinalesintérieures;

2poutreslatéralesconstituéesdescadresetdesbarreslongitudinalesintérieurespourlalongrinedeBN4.

Danslapartiecourante,entrecescagespréfabriquées,l’assemblages’effectuedansl’ordresuivant:

pose des barres longitudinales inférieures d’unelongueurde12m;

pose des poutres transversales comprenant lescadres;

pose des barres longitudinales supérieures de12m.

Pourassurerlacontinuitédesbarrestransversales,destirettesentoitsontplacéesdansl’axedel’ouvrageenrecouvrementaveclesbarresinclinéessuivantlapentetransversale.

Laposesepoursuitparlamiseenplacedesélémentsdutronçonsuivant.Unplatelageestnécessairepourassemblerlesdifférentséléments.

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Figure 8 : schéma de principe de la pose transversale des cages d’armatures


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PourassurerlacontinuitédespoutressurlessemellessupérieuresetauniveaudeslongrinesBN4,destirettessontmisesenplace,sansdécalage,enrecouvrementavec le ferraillage longitudinal intérieur. Cettedispositionestacceptabledanslamesureoùcesacierssont«tenus»pardescadresetlesconnecteurs.

Concernant les aciers longitudinaux principaux, ilest nécessaire de décaler les zones de recouvrementcomme indiqué au paragraphe précédent. Pour lescages des encorbellements et de la partie centraleentrepoutre,parrapportausensdepose, lesacierslongitudinaux sont donc décalés vers l’avant pourlesbarresinférieures,et,versl’arrièrepourlesbarressupérieures.

Avec un ouvrage de ce type, avec pièce de pont etconsole, la principale difficulté, lors la pose desélémentspréfabriquésduferraillage,estlaprésencedesnombreuxconnecteurssurlespoutresetlespiècesdepont.Unefoisposés,iln’estpluspossiblededéplacerhorizontalement les éléments pour les imbriquer.La pose des éléments préfabriqués ne peut donc sefairequeverticalement.Cependantlapréfabricationde cagesdepleine largeuroudedemi largeur restepossibledufaitquel’onpeutajouterdestirettesdansleszonessingulières:surlespoutresetdanslescadresdeslongrinesdeBN4.Lafigure9suggèreunprincipedeposedescagesd’armaturespréfabriquées

Enseignements à tirer sur les dalles en béton armé avec pré-dalles

Danslespontsàpiècesdepont,lefaitdeplacerlesbarres longitudinales, les plus sollicitées, en secondlit, sembleplus satisfaisant.Mais celadiminue leurefficacité et augmente donc fortement les quantitésd’acierou l’épaisseurde ladalle.Pourconserver lesdispositions habituelles, il convient de profiter del’effet de seuil de l’Eurocode, et donc, de limiter à16mmlediamètredesbarreslongitudinales.Danslecasprésent,ilfautprévoirunminimumde8barresHA16parmètre.Lesrecouvrementsalternésdoivent

êtredemandéslorsqu’ellessontennappeextérieure,quelquesoitleurdiamètre.

L’étudedelaflexionlocaledeladalledoitaccompagnerl’étudedelaconnexion,pouréviterdedevoirrenforcerultérieurement le ferraillage par des barres dediamètresupérieurà16mm.L’épaisseurde ladalleestauminimumde24cm.Danslesannées70,cetteépaisseurétaitengénéralde22cm,maisl’enrobageétaitalorsde2cm.L’augmentationdubrasdelevierestdonctrèsréduite.Pouréviterdesbarresdediamètresupérieurà16mm,ilconvientsurtoutdechoisirunphasagedebétonnageefficace(pianotage).Onpeutégalement envisagerde réduire la distance entre lesbarres d’acier, éventuellement épaissir la dalle, ou,diminuer légèrement la distance entre les pièces depont. Il convient de noter que, compte tenu de lalimitationà12mdelalongueurcourantedesbarres,unedistancevoisinede3,75mentrepiècesdepontpermettrait de retrouver des dispositions analoguessurtoutelalongueurdel’ouvrage.

D’autrepartàl’about,pourréduireleseffortslocauxprèsdesjointsdechaussée(effetdynamiqueetabsencedecontinuité),ilestpréférablederéduireladistanceentre les 2 premières pièces de pont, de l’ordre de3,50maulieude4,00menpartiecourante,etd’avoiruneplusgranderigiditésurlapremièreconsole.

Figure 9 : schéma de principe de la pose longitudinale des cages d’armatures



Conclusion

LesEurocodesconduisentàunelégèreaugmentationdel’acierdecharpentepourlesouvragesbi-poutres,principalementdufaitdel’augmentationdeschargesroutières sur la voie conventionnelle n°1. Pour lesouvragesdegrandelargeur,ladifférencerestefaible.

Les justifications sont plus importantes pour lacharpente métallique, principalement en ce quiconcernelesrisquesd’instabilitéetleseffetsdusecondordre.

Concernantladalledesouvragesmixtesàpiècesdepont, le cumul des efforts locaux et généraux souscombinaison Els caractéristique s’avère légèrementplusdéfavorable.Lesdispositionsconstructivespourlesrecouvrementsdesbarresextérieuressontbeaucoupplus contraignantes dès que leur diamètre dépasse16 mm. Il convient donc de limiter le diamètrede ces barres à 16mm.D’autrepart, une réflexionest nécessaire sur les modes de préfabrication etd’assemblage. Cela conduira à une évolution desméthodesd’assemblagesetcertaineshabitudespasséespeusatisfaisantesdevrontêtreabandonnées■

Principales quantités pour le tablier

AcierS355pourcharpente 2900tonnes

AcierS460pourcharpente 1330tonnes

Peinture/Protectionanti-corrosion 35000m2

Coffrageduhourdis 14300m2

Bétonpourlehourdis 4150m3

Armaturespassivespourlehourdis 1140tonnes

Références bibliographiques

[1] Bulletin «Ouvrages d’art n°62» du Sétra denovembre2009

[2] Conseil pour l’utilisation des programmes deréseauxdepoutres-PRP75-Sétra

[3]Bulletin«Ouvragesd’artn°9»duSétradejanvier1991-articledeJacquesBerthellemy

[4]Bulletin«Ouvragesd’artn°54»duSétrademars2007

[5]«GuideméthodologiqueEurocode2»duSétra-Applicationauxponts-routesenbéton


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Mission post-sismique Cete Méditerranée - Sétra Séisme de l’Aquila du 6 avril 2009

AurélieVivier,DenisDavi

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Introduction

Le tremblement de terre a eu lieu dans une valléede la chaîne appennine, près de la ville de l’Aquila(cf. figure1) le 6avril 2009 à 3h32. Le séisme,de magnitude, Mw de 6.3, a été ressenti jusqu’àRomeàunecentainedekilomètresetafaitplusde350victimes.Denombreuxbâtimentsetmaisonsindividuellesontététouchés(15000détruitset10000àréparer)etdenombreuseschutesdeblocsetglissementsontétéobservésunpeupartoutdanslarégion.

Le Centre d’ÉtudesTechniques de l’Équipement(Cete) Méditerranée, en collaboration avec leServiced’étudessurlestransports,lesroutesetleursaménagements (Sétra), a mis en place une missionpost-sismique afin de tirer les leçons de ce séisme.Cettemissions’estdérouléedu11au16mai2009etétait composéede7personnes :ChristianThibault(LrpcdeNice),LucieChever(CeteMéditerranée/Drec/Sbc),RemiChaille(CeteMéditerranée/Drec/Sbc), François Dunand (Géoter), pour l’étude desbâtiments etDavidCriado (LrpcAix),DenisDavi(Cete Méditerranée/Dcedi/Doa) et Aurélie Vivier(Sétra)pourl’étudedesouvragesd’artetdesmursdesoutènement.Noustenonsàremercierlesautoritésitaliennesainsiqueleséquipesdesecourspourleuraccueiletpournousavoirpermisd’accéderauxdifférentssites.

Caractéristiques du séisme

Une puissance avérée

Le tremblement de terre qui a frappé la région desAbruzzes s’est traduit par de nombreuses secousses,dontquatredefortemagnitude:

6avril:MW=6.37avril:MW=5.59avril:MW=5.4etMw=5.2

Lesépicentresdecessecoussesétaientàdesprofondeursrelativement faibles de 8 à 16 km, ce qui expliqueen partie les importants dégâts dus aux ondes desurfaces.

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Figure 1 : localisation et magnitude des secousses sismiquesSource : Ingv


Mission post-sismique Cete Méditerranée - Sétra – Séisme de l’Aquila du 6 avril 2009

De plus, les niveaux d’accélération enregistrés sontimportants (cf. figure 2) puisque les accélérationsau rocher atteignirent des valeurs jusqu’à 6.7m/s²etlacomposanteverticaleétaitlocalementtrèsforte(1.2foisl’accélérationhorizontale).

Il est intéressant de comparer cette accélérationmesuréeàl’accélérationréglementaire.Selonlacartedezonagesismiquedelazone,l’Aquilaestenzone1(risque élevé) ce qui correspond à une accélérationnominale de 2.5 à 3 m/s². Le séisme subi étaitdonc environ deux fois plus violent que le niveauréglementairevis-à-visduquellesconstructionsneuvesdoiventêtredimensionnées.LesétudesduLaboratoiredeNiceontenoutremontrél’importancedeseffetsdesitesurlazone(cf.figure3).Lavilledel’Aquilarepose surdesdépôtsalluvionnaires récentscommeunegrandepartiedelavallée.Lesvillagesd’OnnaetdeFossareposentquantàeuxsurdessolsdetypelimons.Uneamplificationde2à3foisl’accélérationaurocheraétéobservéedansceszonesdesolsalluvionnaires.

Lesouvragesd’art,aumêmetitrequelesbâtimentset habitations individuelles (qui ont subi un sortbeaucoupmoinsfavorable),ontdoncété largementetindéniablementmisàl’épreuve.

Une forte directivité

Les témoignages mentionnent une forte directivitéNE-SO, confirmée par les mécanismes de faillereprésentéssurlacarte(cf.figure4).

Un spectre « basses périodes »

Lerapport«report_RAN_20090406»fournitlesspectres(cf.figure5)correspondantsauséismedel’Aquila.

Nous pouvons observer que le spectre a un fortcontenuauxbassespériodes.Lesgrandsouvragesontunepériodede1,5senviron,ilssesituentdoncsurlabranchedescendanteduspectre,avecuneaccélérationdiviséepar6à8parrapportaupic,soitenviron1m/s²aurocher.Parcontre,lesconstructionsindividuellessontbeaucoupplusraides,avecdespériodesautourde0.4spourlesbâtimentsde4étages,soitauniveauduplateauduspectre.

Figure 2 : accélérogramme du séisme du 6 avril 2009 – Source : d’après les données de l’Ingv

Temps(s)

PGA

(gal

)Figure 3 : valeur des pics d’accélération (Pga) relevés aux stations du réseau de Roio, réplique du 18 avril 2009, MI = 3.8 – Source : rapport Etienne Bertrand (Lrpc de Nice)

Figure 4 : mécanisme de failles – Source : d’après Emsc

Figure 5 : spectres du séisme : noir : code italien ITA08 GMPE, rouge et bleu : séisme, vert : EC8 – Source : d’après le rapport « report_RAN_20090406 »Périodes(km) Périodes(km) Périodes(km) Périodes(km)


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Comportement général des itinéraires routiers et dégâts observés sur les ouvrages d’art

Choix des itinéraires d’étude

Leréseaustructurantdelarégiondel’Aquila,estlesuivant,(cf.figure6):

A24autoroutereliantRomeàTeramo :L’A24estune autoroute composée de nombreux ouvrages ettunnels,notammentautourdel’Aquila.Seulsquelquesouvragesontétéfaiblementendommagés;

SS80 route nationale reliantTeramo à l’Aquila :LaSS80estunerouteencaisséedemontagne,quiaétécoupéepardeschutesdeblocsetglissementsdeterrain,seulunpontenmaçonnerieaétéendommagéainsi que quelques murs de soutènement. Elle estredondante avec l’A24 pour l’accès depuis la côteadriatique,cequifavorisel’acheminementdessecoursencasderuptured’undesdeuxaxes;

SS17routenationalereliantRietiàPopoli:LaSS17est une route de vallée peu encaissée qui comportedoncpeud’ouvragesd’art.Nousn’avonspas relevéde dommages sur les ouvrages, les murs ou d’effetsinduitssurcetitinéraire;

réseau secondaire reliant les villes et villages dela vallée et le centre de l’Aquila : Des ouvragesendommagésnousavaientétésignaléssurcesroutes(près de Onna et de Fossa) ou dans le centre del’Aquila,nouslesavonségalementinspectés.

Notre analyse s’est donc focalisée sur les 3 axesprincipaux de desserte de la zone, sur un rayon del’ordrede40kmautourducentredel’Aquila.Nousavonschoisicesitinérairescarilscaractérisentleréseaustructurantdelarégionetdevaientpermettrel’accèsdessecoursdepuistoute l’Italie.Deplus, ilsétaienttrèshétérogènes,cequiétaitintéressantentermesdecomportements. Enfin ces itinéraires présentent denombreusessimilitudesavecceuxdelarégiondeNice(urbanisme,A24-A28,SS80-ValléeVar/Tinée).

Analyse des dégâts observés par typologie d’ouvrages rencontrés

Lestypologiesd’ouvragessontvariéesd’unitinéraireàl’autre.

Autoroute A24Surl’AutorouteA24,lesdixouvragesinspectésétaientessentiellement des Vipp, des ponts à nervures etcaissonsenbétonàtravéesindépendantesdatantdesannées70etenassezbonétatgénéral(cf.figure7).

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Figure 6 : réseau routier autour de l’Aquila – Source : Sétra

Figure 7 : repérage des ouvrages sur l’A24 – Source : Sétra



Parmi les ouvrages les plusmarquants, figurent desviaducsdegrandelongueuretdontlahauteurdespilespeutatteindrejusqu’à40m(cf.figure8).Cesouvragesprésententpourlaplupartdesbutéesparasismiquesde blocage transversal du tablier, témoignant de lapriseencompteduséismelorsdeleurconstruction.Ilssontentrèsgrandemajoritéconstituésdetravéesindépendantes bloquées longitudinalement par undispositif métallique sur un des appuis et libressur l’autredu fait de l’emploi d’appareils d’appui àcrémaillère permettant les mouvements de rotationetdetranslationdans l’axede l’ouvrage(dilatationsthermiques)(cf.figure9).

Lesautresouvrages,detailleplusmodeste,reposentgénéralementsurdesappareilsd’appuienélastomèrefretté.

Lesouvragescourantsdepetitesdimensions(deuneàtroistravées)n’ontsubiaucundommage.

Concernant les grands viaducs situés dans la partieNorddutronçonautoroutier,nousavonsrelevétrèspeudedégâtsàl’exceptiondequelqueséclatementsdu béton d’enrobage des piles (cf. figure 10), sansqu’il soit facile de déterminer si cet éclatement estdû au séisme ou à la corrosion (le séisme ayantalors seulement fait s’effondrer des morceaux déjàpartiellementdécrochés).Seule la section enpiedde lapile laplushautedupont1(40menviron,cf.figure10photo3)sembleindiquer que la section de béton armé a subi dessollicitations importantes (endommagement plusprofond par compression du béton sous l’effet dumomentfléchissant).

Pont 1 Pont 5 Pont 3Figure 8 : grands viaducs de l’autoroute A24 – Source : Cete Méditerranée, Sétra

Figure 9 : appareils d’appui fréquemment rencontrés sur les ouvrages de l’A24 (néoprènes et crémaillères) – Source : Cete Méditerranée, Sétra

Figure 10 : pont 1 de l’A24, éclatement du béton d’enrobage – Source : Cete Méditerranée, Sétra


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ConcernantlesouvragesdutronçonOuest,notammentsurleviaducdelabretelledel’échangeurdel’AquilaOuest(cf.figure11,A24Pont11),nousavonsobservédestracesdechocsentretravées(audroitdesjointsdechaussées)etauniveaudesculées.Seloncertainstémoignages,«larouteétaitenescalier».Lehourdissupérieur étant constitué de dalles préfabriquées,celles-ciontpusemettreentoit(pianotage)suiteauxmouvementsdesdifférentestravées,cequianécessitédelesremettreàleurplaceetderefairel’enrobé.Silescaissonsdesdifférentestravéesn’ontglobalementpas subidedécalages importants, certains appareilsd’appui en élastomère présentent en revanche desdéformations résiduelles potentiellement dues auséisme.

Un entrechoquement longitudinal de travées aégalementétéobservésurlepont12(cf.figure11),malgrélaprésencedebutéeslongitudinales.Lesbutéesétaienteneffetvisiblementtropfaiblespourretenirl’ouvrage.Lesautresouvragesn’ontpassubidedégâts,malgrédeshauteursdepilesetdeslongueursdetravéessimilairesetsouventenl’absencedebutées.

Dans la direction transversale, nous n’avons pasobservé de dommages notables. Lorsqu’il y avaitdes butées transversales, celles-ci ont généralementconservé leur jeu. Seul l’ouvrage de la bretelle del’échangeurd’Aquilaouest (A24Pont4), a subiunléger décalage transversal d’une des travées, mais iln’estpassûrquecelasoitimputableauséisme.

Route nationale SS80 Nous avons inspecté onze ouvrages sur la SS80(cf.figure12). Deux typologies d’ouvrages sontobservablessurcetitinéraire:

PontsenmaçonnerieCes ponts de pierres ou de briques sont constituésd’uneouplusieursvoûtes.Ilssontdedimensionstrèsvariables. Ils ont été construits avant les années 70etdoncavantlespremièresrèglesparasismiques.Ilsprésententunétatdesantérelativementcorrectpourcetypedestructure;

•

Pont en arc béton, Vipp portique béton, pont àvoûtebétonCesouvragesenbétondetypologieunpeuparticulièresesituentsurdesaxesissusdelaSS80etfranchissantlarivièreenfonddevallée.Ilsdatentprobablementdesannées70etprésententunétatdesantévariableselon les ouvrages, les pathologies rencontréescorrespondantlaplupartdutempsàdesécaillementsdubétond’enrobageprovoquésparlacorrosiondesarmatures.

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Figure 11 : pont de la bretelle de l’échangeur de l’Aquila ouest A24 Pont 11 (à gauche) Pont 12 (à droite) – Source : Cete Méditerranée, Sétra

Figure 12 : repérage des ouvrages sur la SS80 – Source : Sétra



Nousavonsrelevédesfissuressurlestympansetdeschutes de blocs au niveau des murs latéraux et destympansdespontsenmaçonnerieavecpiédroitsetdehauteursupérieureà9m(PontsSS80km20,SS80km44,SS80km55).

Dans cette catégorie d’ouvrages, celui qui a le plussouffertduséismeestsansconteste lepontsituéaukm 20 (cf. figure 13), dont un tympan entier s’esteffondréconduisantàlacoupuredelacirculationsurlamoitiédelachaussée.

Encequiconcernelepontenarcbéton(SS80km43),leVippportiquebéton(SS80km35)etlepontàvoûtebéton(SS80km44),peuoupasdedommagesontpuêtrerelevés,malgréunetypologieapriorivulnérableetunétatdecorrosionparfoisavancédanscertainessections critiques censées participer à la reprise deseffortshorizontaux.

Seullepontàvoûtesbéton(cf.figure14)présentaitun éclatement du béton d’enrobage au niveaud’une des trois voûtes, ainsi qu’au niveau d’un despiédroits.Ilestpossiblequecesdégâtssoientdusàlasecoussesismique.Aucunélémentconcretnepermetnéanmoinsdeconfirmercettehypothèse.

Route nationale SS17, centre de l’Aquila et routes secondairesLaSS17,dontletracésesituedanslavallée,possèderelativement peu de ponts (cf. figure 7, paragraphe«Analysedesdégâtsobservéspartypologied’ouvragesrencontrés»).Nousavonsinspectécinqouvragessurcet itinéraire ainsiquedans le centrede l’Aquila etsurlesroutessecondaires.Deuxtypologiesd’ouvragessedistinguent:

PontsenmaçonnerieCes ponts de pierres ou de briques sont constituésd’uneouplusieursvoûtes.Ilssontdedimensionstrèsvariables.Ilsontétéconstruitavantlesannées70etdoncavantlespremièresrèglesparasismiques.CommelesouvragesdelaSS80,ilsprésententunétatdesantérelativementcorrectpourcetypedestructure;

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VippetpontsànervuresLesdeuxpetitspontsprèsdeOnnaetFossa,sansdoutelesplusendommagésparletremblementdeterredel’Aquila,demêmequeceluicoupéàlacirculationdanslecentredel’Aquila,entrentdanscettecatégorie.Ilsdatentdesannées70etsontenassezbonétatgénéralmême sides tracesdecorrosiondes armatures sontvisiblesencertainsendroitsdelastructure.

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Figure 13 : pont en maçonnerie SS80 km 20 – Source : Sétra

Figure 14 : pont à voûtes béton (Pont SS80 km 44) – Source : Cete Méditerranée, Sétra


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Les ponts en maçonnerie identifiés sur la SS17étaientleplussouventsanspiédroitsetprésentaientdeshauteursréduitesparrapportàceuxdelaSS80.Aucun dommage n’a été observé sur ces ouvrages(SS17Pont9),exceptésur lePont6,quiprésentaitunéclatementdetympan.Lepontdel’Aquilacentre(cf.figure15,photos1et3),présentedesmarquesimportantesd’entrechoquementlongitudinal (notamment au niveau des jointsde chaussée) et ce malgré la présence de pilesencastrées.Deplus,onnoteunbasculementdesculées(cf.figure15,photo2).

Dansladirectiontransversale,onobserveégalementundécalagesurlepontdel’Aquilacentre(cf.figure15,photo 4), qui semble être imputable au séisme. Siles dégâts observés ne semblent pas à première vuede nature à remettre en cause la fonctionnalité del’ouvrage, les autorités italiennes ont néanmoinspris la décision de le fermer à la circulation.L’interprétationquenouspouvonsenfaireauregarddelagéométrieglobaledelastructure,sembleindiquerunbasculementdeculées,potentiellementrévélateurdedésordresstructurelsgraves.

ÀnotrearrivéesurlesitedupontdeFossaeffondré,l’ouvrage avait déjà été entièrement déposé. En

revanche,lepontd’Onna(cf.figure16),bienqueferméàlacirculation,étaittoujoursenplace.L’observationdesdégâtssubisparlastructure,constituéed’untablierà poutres en béton armé encastré sur des piles trèsmincesetpeurobustesapermisdenouséclairersurlecomportementdecesouvragessituésàproximitédel’épicentreduséisme.

Nousavonsainsiobservéunedégradationimportantedespartiessupérieursdespilesetdespoteauxdeculéesauniveaudel’encastrementdansletabliersousl’effetdesmomentsfléchissantsetcontraintesdecisaillementinduitsparleséisme(cf.figure16,photos2et4).Pour le pont d’Onna (et probablement Fossa), lesaciersdespilesétaientlisses.Lesacierslongitudinauxétaientennombreinsuffisants(unparcoin),lesacierstransversaux a priori inexistants, et les jonctionspoteaux-poutresneréalisaientpasunancrage.Lespilesontdoncrompuparcisaillementetabsencedeconfinementvis-à-visdeseffetsdelaflexion.Un tassement important des culées, combiné à lacomposanteverticaleduséismeaparailleursentraînéun basculement important de la travée de rive,matérialiséparunelargefissurationverticale(1à2cm)associée à une rupture des aciers longitudinaux surtoutelahauteurdeladalleetunerotationdutablier

Figure 15 : pont de l’Aquila centre – Source : Cete Méditerranée, Sétra

Figure 16 : pont d’Onna (tablier, piles et culées) – Source : Cete Méditerranée, Sétra



(cf. figure 16, photo 3) et des fissures transversalesdues à un affaissement et un endommagement desculées,desfissuresdecisaillementetunéclatementdubétond’enrobageauniveaudespilesetdespoteauxdeculées.

Retour sur les caractéristiques du séisme

Commenousl’avonsvuauniveaudescaractéristiquesduséisme,leséismeétaitd’unepuissanceavéréeavecdesaccélérationjusqu’à6.7m/s²aurocher,amplifiéesparleseffetsdesite.Lesouvragesd’artontdoncétélargementsollicités.

Le séismeprésentait égalementune fortedirectivitéNE-SO. Elle s’est traduite par une sollicitationpréférentiellement transversale sur les ouvrages dutronçonNorddel’autorouteA24,dontlavulnérabilitélongitudinale a été évoquéeprécédemment et aparconséquent sans doute joué favorablement dansleur bonne tenue (cf. figure 17). À contrario, lesouvragesdutronçonOuestontsubiunesollicitationpréférentiellement longitudinale, qui s’est d’ailleurstraduite par un certain nombre de défaillances(principalement entrechoquements de travées)(cf.figure17).

Deplus,comptetenudelateneurenbassespériodesdu spectre, l’accélération ressentie par ces ouvragesestdonc relativement faible, cequi explique lepeude dégâts observés par rapport aux constructionsindividuelles beaucoup plus raides. À noter qu’unséisme différent caractérisé par un contenu hautespériodes plus prononcé aurait très probablementconduitàdesdégâtsplusimportantssurlesviaducs.

Conclusions de l’inspection

L’analysedesdégâtssubisparlesouvragesd’art lorsduséismedel’Aquilarévèledoncuncomportementglobalementsatisfaisantdesouvragesd’artparrapportauxdégâtsimportantsobservéssurlesbâtiments,etaux nombreux glissements de terrain et chutes deblocs.Cela est probablement dû au respect d’un certainnombre de règles parasismiques : présence d’aciersHaute Adhérence (sauf pour le pont de Fossaeffondréetlepontd’Onnafortementendommagé),espacement réduit des aciers transversaux 150mm(A24,pont1),présencedebutéesparasismiques,pilesélancées associées à appareilsd’appui ennéoprènes,doncsouplessedesappuis.Parcontre,beaucoupdeviaducssontàtravéesindépendantes,ilyavaitdoncunrisqued’échappementd’appuioudechocsentretravées, les butées longitudinales étant absentes outroppetitesmaisseulsdesentrechoquementsmineursontétéobservés.Les ponts en maçonnerie se comportent bien sousséismecarleseffortssontengénéralinsuffisantspourdécomprimerlavoûte.Lesseulsdommagesobservéstouchent les tympans latéraux de forte hauteur quisubissent les effets de la poussée dynamique duremplissage,commecelaapuêtreobservésurlepontde la SS80.En revanche, la vulnérabilité au séismeest fortement liée à l’état de santé de l’ouvrage, leséismene jouantque le rôled’accélérateurde l’étatdedégradation.Enfin,lescaractéristiquesduséismeétaientégalementfavorablesauxouvrages.

Ceboncomportement,notammentpourlesviaducsdel’A24,apermisauxsecoursvenantdetoutel’Italied’accéder à la zone rapidement et efficacement.Sanscemaintiende la continuitédu réseau routierstructurant,onpeutaffirmerquelacriseauraitétédetouteévidencebeaucoupplusgrave.

Figure 17 : sollicitation des ouvrages selon la directivité du séisme Source : Sétra


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Test de la méthode Sismoa pour l’analyse sommaire de la vulnérabilité sismique des ouvrages d’art

Présentation de la méthode

La méthode Sismoa est une procédure d’évaluationsommaire du risque sismique sur les ouvrages d’artexistants.C’estuneméthodequalitativeetempirique.Qualitativecarellereposesurlesdonnéesgéométriqueset typologiques des ouvrages. Empirique car elles’inspiredesdommagesobservéslorsdesséismespasséspourévaluer lavulnérabilitédesdifférentsélémentsstructurels de l’ouvrage. Les résultats permettentdoncd’identifierlesélémentsstructurauxsensiblesetaboutissentàl’évaluationd’unevaleurdevulnérabilitésismiqueparouvrage.LaméthodeSismoas’inscritdansuneméthodeplusgénérale d’évaluation du risque sur les itinéraires,Sisroutequiintègrenotammentlacaractérisationdel’aléavibratoireetdeseffetsinduits(chutesdeblocs,glissements de terrain, liquéfaction), qui peuventbloquerlaroute.

Lavulnérabilitéd’unouvrageauphénomènevibratoireestévaluéeparsonindiceglobaldevulnérabilitéVvibra.L’indicevade0pouruneprésomptiondedommagestrèsfaiblesà1pourlaruine.

Vvibra=Vgénéralxmax(Vvoute;Vtablier;Vculées;Vpiles)

Vgénéral : coefficient variable de 0 à 1, traduisant lasensibilité d’ensemblede l’ouvrage. Il dépendde laméthodededimensionnementauséismedel’ouvragelorsdesaconception(Vméth),dutyped’ouvrage(Vtype)etdesonétatdesanté(Vétat).Vvoute : valeur de vulnérabil ité des voûtes enmaçonnerie.Vtablier : valeur de vulnérabilité du tablier et desappareilsd’appui.Vculées:valeurdevulnérabilitédesculées.V p i l e s : v a l e u r d e v u l n é r a b i l i t é d e s p i l e sintermédiaires.

LaméthodeSismoafournitdoncunindiceglobaldelavulnérabilitésommaired’unouvraged’art.Cetindiceestglobalpourl’ouvrageetenveloppedesindicesdevulnérabilitédesdifférentsélémentsstructurelsetdeladirectionconsidérée.Deplus,ilnetientpascompteducontenufréquentielduséismevis-à-visdelafréquencepropredelastructure.

Philosophie du test

UndesobjectifsdelamissionétaitdetesterlaméthodeSismoa sur les ouvrages de différents itinérairesautour de l’Aquila, de configuration assez prochede celles que l’on peut trouver en France, afin decomparerlesvulnérabilitésprésuméesdecesouvragesauxdommages observés.Nous avonsdonc testé lesouvrages de l’autoroute A24, des routes nationalesSS80 et SS17, qui offrent un panel intéressant detypologied’ouvrages.

Le test sera considéré concluant dans les deux cassuivants:

l’ouvrageévaluépeuvulnérableparSismoaestpeuendommagé;

l ’ouvrage évalué vulnérable par Sismoa estendommagéounon.Danslederniercas,l’approcheétant enveloppe pour différentes caractéristiques deséisme (directivité, contenu fréquentiel...), elle seraalorssécuritaire.

Le test sera non concluant si des ouvrages évaluéscommepeuvulnérablessontendommagés.

Pour effectuer ses tests, nous avons procédé à denombreuxrelevéssurlesouvragesnotammentsurlestablierset lespiles.Cesrelevésconsistaient souventendes estimations et nondesmesures précises, carmalheureusement leplus souventnousn’avionspasdemoyend’accèsfacileetnousn’avonspaspuobtenirlesplansdesouvrages.

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LaméthodeSismoaafaitressortirtroisouvragessurlescinqétudiés,avecdesindicesdevulnérabilitésupérieursà0.60,quicorrespondentauxouvragesayantsubidesdommages.L’indicedevulnérabilitéestdonctoujourssécuritaireparrapportauxdommagesconstatés,commelemontreletableauci-dessous.

Figure 18 : dimensions et notations utilisées dans la méthode Sismoa, pour les ponts en maçonneries – Source : Sétra

SS80 km 55 SS80 km 40 SS80 km 20FissurestympansChutesdeblocs Aucundommage Fissurestympansetpiédroits

Chutesdeblocs

Photonondisponible

Vgénéral Vvoute Vculées Vvibra

0,80 1,00 - 0,80


1,00 0,30 - 0,30


0,80 0,75 - 0,60

SS17 Pont 6 SS17 pont 9 Eclatementdetympan Aucundommage


0,95 1,00 - 0,95


0,85 0,37 - 0,31

Résultats du test et interprétation

Ponts en maçonnerieLavulnérabilitédespontsenmaçonnerieestbaséesurlesleçonsdesséismespassésetdépenddesdimensionsdel’ouvrage(cf.figure18):

épaisseurdutablieràlanaissancedesvoûtesetàlaclef(h1eth2),

longueurdumurentêteetenpied(Lt,Lp),hauteurdupiédroit(hp),présencedetirantspassifs.

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Ponts à travées indépendantes caisson béton ou Vipp

Nousavonseffectuédesrelevéssurneufpontsàtravéesindépendantessurl’autorouteA24.LaméthodeSismoaestbaséesurlavulnérabilitédesdifférentséléments:

vulnérabilitédutablierautraversdubiais,courbure,delaprésencedebutées,durisqued’échappementd’appui,desagéométrie,etdutyped’appareilsd’appui;

vulnérabilitédesculéesautraversdutypedeculéesetdesdispositifslatéraux;vulnérabilitédespilesautraversdutypedeliaisonavecletablieretdelagéométriedespiles.

LaméthodeSismoaafaitressortirseptouvragesavecdes indicesdevulnérabilitésupérieursà0.60, lacauseprincipaleétantl’échappementd’appuilongitudinaldestravées.Surlesponts11et12,nousavonseffectivementrelevédes tracesde chocs entre travées.Pour lepont1, le risqueprovientdes appareilsd’appui etdespilesélancées,deséclatementsdebétononteneffetétéobservés.L’indicedevulnérabilitéestdoncglobalementsécuritaireparrapportauxdommagesconstatés,commelemontreletableausuivant.

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Pont 1 : Pont caisson béton Pont 3 : Pont caisson béton Pont 4 : Pont caisson béton Eclatementenpieddepiles Aucundommage Décalagetransversal

Vgénéral Vtablier Vculées Vpiles Vvibra

0,75 0,70 0,05 1,00 0,75


0,70 1,00 0,75 0,35 0,70


0,70 1,00 0,19 0,30 0,60

Pont 5 : Pont VIPP Pont 7 : Pont VIPP Pont 8 : Pont VIPPAucundommage Aucundommage Aucundommage


0,70 0,50 0,19 0,42 0,35


0,90 0,10 1,00 - 0,90


0,70 0,50 0,12 0,33 0,35

Pont 10 : Pont VIPP Pont 11 : Pont caisson béton Pont 12 : Pont nervures béton

AucundommageChocsentretravéesetculéesPianotageDistorsionappareilsd’appui

ChocsentretravéesetculéesDistorsionappareilsd’appui

Photonondisponible


0,75 1,00 0,27 0,35 0,75


0,70 1,00 0,07 0,21 0,70


0,70 1,00 0,07 0,60 0,70



Travées continuesNousavonseffectuédesrelevéssurtroispontsàtravéescontinues,lepremierfranchissantl’autorouteA24,lesecondétantdansl’AquilacentreetletroisièmefranchissantleFuimeAternoprèsd’Onna.LaméthodeSismoaconclutàunindicedevulnérabilitéde0.55pourlesouvragesdel’AquilacentreetdeOnnaetà0.14pourlefranchissementdel’A24.DeschocsentrelesculéesetletabliertraduisantunmouvementdutablierpourlespontsdeOnnaetl’Aquilacentre(eneffetVtablier=1)onteffectivementétéobservés.Parcontre,lespilesdel’ouvraged’OnnaétaienttotalementcisailléealorsqueVpiles=0.60.Celapeuts’expliquerparleursfaiblesdimensionsetlaprésenced’acierslissesetparlefaitquel’ouvrageestsituétrèsprochedel’épicentre,iladoncsubiuneaccélérationmaximale.Lepontfranchissantl’A24,n’avaitpasdedommages.L’indicedevulnérabilitéestdoncenaccordaveclesdommagesconstatés,commelemontreletableauci-dessous.

Pont 2 : Pont béton Pont d’Onna : Pont à nervures Pont d’Aquila centre : Pont nervures béton

Aucundommage

FissuresdecisaillementsurpilesEclatementdubétonsurpilesFissuressurletablierBasculementculées

DécalagetransversalChocstablier/culées


0,40 0,10 0,19 0,35 0,14


0,55 1,00 0,01 0,60 0,55


0,55 1,00 0,19 1,00 0,55

Conclusion sur la méthode Sismoa

Nous pouvons donc conclure que le test estsatisfaisantcartouslesouvragesayantsubidesdommagesontétédétectésparl’analyseSismoa.Certainsouvragesontétépressentivulnérablespar la méthode Sismoa mais ne présentaientaucundommage,cequiestsécuritaire.Eneffet,ilfautgarderàl’espritquelaméthodeestglobaleetindépendantedescaractéristiquesduséisme.Cesouvragesauraientpeutêtresubisdesdégâtssousunséismedifférent(direction,magnitude,fréquence).Ilauraitétéintéressantd’avoiraccèsàdescartesd’accélérations enregistrées couvrant toute lazone du séisme pour connaître l’accélérationqu’ilsontréellementsubie,etainsivalidernosobservations. Si l’on se fixe comme premièrehypothèseleniveaud’accélérationréglementaireaurocher,soit3m/s²,(cequiestbieninférieuraux niveaux observés), nous aboutissons à lacarte suivante de risque simulée à partir desvulnérabilitésSismoa(cf.figure19).Le risque pressenti était donc important pourtouslesouvrages. Figure 19 : carte de risque selon la méthode Sismoa – Source : Sétra


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Conclusion de la mission

Enconclusion, le tremblementdeterrede l’Aquila,dans un contexte marqué par une urbanisation etune typologie de constructions et d’ouvrages assezcomparablesàcellesquel’onpeuttrouverenFrancemétropolitaine (en particulier dans la région Paca)arévéléuncomportementdesouvragesd’artetdesinfrastructuresroutièresglobalementtrèssatisfaisantscomparativement à celui des bâtiments et maisonsindividuelles. Les caractéristiques structurelleset la conception des ouvrages d’art (typologie,souplesse, qualité des dispositions constructives,butées parasismiques) mais également certainesspécificités favorables de ce séisme (directivité,contenu fréquentiel hautes fréquences) permettentd’expliquerceboncomportement.

La bonne tenue des réseaux routiers et leuropérationnalité immédiate après la secousse sesont d’ailleurs révélées des éléments clefs pourl’acheminement et l’organisation des secours et lagestiondecrise.

Lamissionnousaégalementpermisd’avoirunretourd’expérience sur le comportement des ouvragessous séisme et de tester l’outil Sismoa, d’analysepréliminairedelavulnérabilitésismiquedesouvragesd’art (Bulletin ouvrages d’art n°43). Le test s’estrévélé concluant, confirmant notamment pour lesouvrages en maçonnerie la robustesse des voûtes etlavulnérabilitédestympans,mêmesil’outilsembleglobalement conservateur.Cetoutil seradisponibledébut2010auprèsduSétraetsurlesitedelaDtrfetPile (http://www.piles.setra.developpement-durable.gouv.fr/).

Enfin, ce séisme nous rappelle l’importance desdispositionsconstructivespourunboncomportementsismiquedesstructuresdegéniecivil.Pourlesouvragesd’art,ilestdoncessentieldeseréféreràl’Eurocode8ouauguideSétraàparaître«Pontsenzonesismique-Guidedeconception»pourlesouvragesneufsetauguideSétra«Diagnosticetrenforcementsismiquedespontsexistants»pourlespontsexistants■


Le Réseau Géodésique Français (Rgf 93)Incidences du choix de la projection dans les études d’ouvrages d’art

Jean-ChristopheCarlès,LaurentLabouriesurlabased’untravailinitiald’YvesBonin,RomainBouzige

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Objet de l’article

Depuisle10mars2009,obligationestfaiteàl’État,aux collectivités locales et aux entreprises chargéesde l’exécution d’une mission de service public, derattacher toutes leurs données topographiques etgéographiques au nouveau système national deréférence de coordonnées : le Réseau GéodésiqueFrançais(Rgf93).LeRgF93estunsousensembledu système international Etrs89 (InternationalTerrestrialReferenceSystem)comportant500pointsGpsdéfinissantlaplaqueEurasieavecunetrèsgrandeprécision.

Ce nouveau système, auquel sont associées dixprojections,leLambert93et9coniquesconformes(CC9zones),annuleetremplacel’anciensystèmeNtf(NouvelleTriangulationdelaFrance)etlesprojectionsLambert(LambertquatrezonesetLambertIIétendu)quiluiétaitassociées.

Leprésentarticle,aprèsunbrefrappelducadrelégaletdesprincipesdebasesdegéodésie,présentelenouveauréférentiel et analyse l’incidence de l’utilisation desdifférentesprojectionsdisponibleslorsdel’élaborationdeplansd’ouvragesd’art.

Le cadre légal

Depuis 1999, la loi crée l’obligation pour l’État,les collectivités locales et les entreprises chargéesde l’exécution d’une mission de service public derattacherlesinformationsfourniesausystèmenationalderéférencedecoordonnées.

En 2000, un décret (décret n°2000-1276 du2décembre) définit le Rgf 93 comme système deréférence.Ilautorisetoutefoislafournituredesdonnéesdansunautresystème,dèslorsquecesdonnéessontaccompagnéesd’élémentsdetransformationdanslesystèmederéférence.Enpratique,malgrélenouveaudécret,lesystèmeNtfLambertzonecontinued’êtreutilisé.

La donne change en 2006 car un nouveau décret(décretn°2006-272du3mars)modifieleprécédentetdonneobligationd’unrattachementdirectausystèmelégalàpartirdu10mars2009:l’utilisationduRgf93estdésormaisincontournablemais…celaaéchappéàbonnombredebureauxd’études.


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Rappels de géodésie

Lescoordonnéesplanimétriquesd’unpointpeuventêtregéographiques(latitude,longitude)oucartésiennes.

Lorsquel’onveutreprésenterunepartiedelasurfacede la terre (courbe) par une surface plane pour lacartographier,unetransformationmathématiqueestnécessaire.Latransformationparprojectionconserve,auchoix,lesanglesoulessurfacesmaisjamaislesdeux(cf.figure1).

Pour les cartes topographiques, on privilégie laconservationdesangles, laprojection (diteconiqueconforme) induit une erreur dans les distances :on parle alors d’altération linéaire c’est à dire dedéformation induite par la transformation entre lalongueurmesuréeenprojectionsurunecarteousurunplanetladistancemesuréelelongdel’ellipsoïde,considéréecommelaréférence.

Le Rgf 93

Lenouveausystème,définipardesmesuresspatiales,est plus précis que l’ancien système Ntf défini pardes mesures terrestres ; il est surtout directementcompatibleaveclessystèmeseuropéensetmondiauxdepositionnementparsatellite(Gps).

Dixprojectionsluisontassociées:leLambert93qui comporteune seuleprojection

coniqueconformepourtoutelaFrancemétropolitaineentrele41eetle51eparallèle;

les coniques conformes 9 zones constituées de9projectionsdistinctes,chaquezoneétantcentréesurunparallèle(CC42àCC50),avecdesrecouvrementsde50%entrezones.

Incidences du choix de la projection

Le Ministère de l’Écologie, de l’Énergie, duDéveloppement Durable et de la Mer préconise deretenirlaprojectionconiqueLambert93.LesdonnéesIgnserontainsiproduitesàl’originedanscesystèmedeprojection.Àl’inverse,lecadastreseraproduitenCC9zones(selonledécoupagedelacartefigure2)etilestvraisemblablequechaquecollectivitéutiliseralaconiqueconformecouvrantlemieuxsonterritoire.

CetterecommandationduLambert93parleministères’explique pour des raisons d’homogénéité. Sonutilisation peut toutefois s’avérer, suivant les cas,

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Figure 2 : altération linéaire par kilomètres lors de l’utilisation des coordonnées Lambert 93 – Source : Certu

Figure 1 : projections et coordonnées d’un point – Source : d’après Certu

incompatible avec la précision nécessaire pour lamesure des longueurs dans la définition de projetsroutiersetplusencore,deprojetsd’ouvragesd’art.


Le Réseau Géodésique Français (Rgf 93) - Incidences du choix de la projection dans les études d’ouvrages d’art

Toutes les dimensions d’un ouvrage sont en effetdéfiniesàpartirdeprojectionsenplanetenélévation,lelongdel’axeroutierderéférence.Lesaxesd’appuis,et notamment les axes des culées, sont implantéssur le fond de plan topographique en fonction dela brèche ; la longueur totale de l’ouvrage et lesdifférentesportéessontensuitecalculéesàpartirdescoordonnées de ces points d’implantation à l’aidedeformulestrigonométriquesclassiques.Or,dufaitdes altérations linéaires inhérentes au système deprojection,leslongueursainsidéterminéesparlecalculsont différentes des longueurs réelles que l’on peutmesurersurleterrainentrelespointsimplantés.

Bien entendu, les altérations linéaires peuvent êtrecalculéesavecprécisionmaissurdesplansd’ouvragesqui comportent des centaines, voire de milliers decotes, il est capital d’utiliser, à tous les stades (duprojetàlaréalisation)unsystèmequiminimiselepluslesécartsentrelaprojectionentachéedel’altérationlinéaireetladistanceexactemesuréesurleterrain.

Avec une projection unique telle que le Lambert93,c’estdans lenordet lesudde laFranceque lesdistorsions sont les plus marquées : les altérationslinéairespeuventalorsdépasser10cmpour100m,jusqu’àatteindre30cmpour100menCorse.Avecl’anciensystème,desdistorsionsexistaientégalementmaisellesrestaientpluslimitéesdufaitdel’existencedequatrezonesdeprojectiondistinctes.Lesconiquesconformes9 zonespermettentde limiterdavantageencorelesaltérationslinéaires(8,5mmpour100maupire).

Problèmes posés par les conversions

Les conversions entre systèmes de projection sontpossibles à l’aide depetites routines automatiques;ces outils facilitent grandement la conversion defonds topographiques sous forme numérique. Maisoutre les risques d’erreurs et de confusions quirésultent de l’utilisation inconsidérée de ces outilsdans les deux sens, l’attention des projeteurs doitêtreattiréesurlefaitquelesconversionsdecetypene traitent que les coordonnées et, en principe, nilesdimensionsdesobjets,ni lescaractéristiquesdesélémentsgéométriquesconstitutifsduprojetroutier.Mêmesilesdimensionsétaientrecalculées(cequiestpossibletechniquement)laréalisationet lecontrôledesprojetsseraitrenduetrèsdifficileavecdemultiplescotes comportant nécessairement de nombreusesdécimales.Dès lors il est sagedeconsidérerque lesdimensions d’ouvrages calculées sous Autocad nesontrigoureusementcohérentesquepourlesystèmeutilisé initialement pour la réalisation du projet eterronées(ouincohérentes)soustoutautresystème.Laconversionenfindeprojetestdoncunpis-allerquipeutconduireàdeserreurssurleterrain.

Préconisations pour l’élaboration des projets d’ouvrage d’art

L’élaboration des plans d’un projet d’ouvrage d’artdanslesystèmedecoordonnéesassociéàlaprojectionLambert93doitànotreavisresterlimitéeauxouvragesdefaible longueurconstruitsdansdesrégionsoùladistorsionlinéairerestemodérée(cf.figure2etfichesduCertu«géoréférencementetRGF93»,disponiblesentéléchargementàl’adressesuivante:http://www.certu.fr, taper «Rgf93» dans le champ«rechercher»).Dans tous les autres cas, l’utilisation de la coniqueconforme la plus appropriée est à privilégier et ced’autant lorsque l’ouvrage n’est pas coulé en place(poutrespréfabriquées,charpentemétallique…).

Lechoixdelaprojectiondoitsefaireaudépartetnepasêtremodifiéaucoursdelavieduprojet.Danslecasouunchangementseraitdemandéunefoisleprojetachevé, il paraît souhaitable de ne pas effectuer deconversiondesdocumentsgraphiques.Aumieuxpeutonfournirunpointd’implantationdanslenouveauréférentielafindegardersacohérenceauprojet.Demêmeilestprudentdes’enteniraumêmesystèmependanttouteladuréeduchantier.

Il faut donc demander la fourniture des donnéestopographiquesdanslesystèmederéférenceconiqueconformedelazone,oueffectuerlechangementderéférentielavanttouttravaildedéfinitionduprojet.

Il est bien évidemment indispensable que tous lesintervenants(projeteursroutiers,projeteursouvragesd’art) utilisent la même projection, comme il estégalementnécessairedespécifierleréférentielutilisépourl’élaborationduprojetdanslespiècesdumarché.Lechoixdelaconiqueconformerestelibre:aucuntexteofficielnerattacheundépartementàuneconique;ilfautfaireunchoixdeprojectionuniqueetretenirlaconiqueconformequicouvreaumieuxlazoned’étude(danslecadred’unprojetroutierinterdépartemental,laconiquechoisiepeutainsis’avérerdifférentedecelleutiliséehabituellementdansundépartement)

Afin de définir quelle projection utiliser, il faut, àpartirdelalatitudedusiteoùl’ouvraged’artdoitêtreimplanté,connaîtreavecprécisionl’altérationlinéairelocale.Onpeutenavoiruneidéeàpartirdelacartefigure2.Ilseratrèsprochainementpossibledecalculercettealtérationavecprécisionàl’aided’outilsqueleCertus’apprêteàdiffuser.Enfonction, il fautalorsdéterminerquelleprojectionestlameilleurecarilyatoujoursdeuxCCpossiblessurunemêmezone.Enfin,ilfautsavoirquedanscertainscas(autourdesdeuxparallèlesautomécoïques),l’altérationlinéaireduL93restepluspetitequecelledesCC(44°et49°)■


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20�0 - Application des EurocodesNotes d’information n° 3� et 32 du Sétra

À partir d’avril 2010, l’emploi des Eurocodes vadevenir la règle de base pour la conception desouvragesd’art.Danssesrecommandationsdejuillet2009,legrouped’étudedesmarchésouvrages-travauxet maîtrise d’œuvre (Gem-Otm) engage les maîtresd’ouvrageàétablirleursspécificationstechniquesenréférenceauxnormesfrançaisestransposantlesnormeseuropéennes.

Ce nouveau référentiel nécessite une plus grandeimplicationdesmaîtresd’ouvragedansladéfinitiondesbesoinsetdesexigencesdevantêtrecontractualisésauprogrammeetdanslescahiersdeschargesdeleursprojets.

Lanoted’informationouvragesd’artn°31duSétraa pour objet d’indiquer aux maîtres d’ouvrage lesspécifications particulières pour lesquelles ils sonttenusdepréciserleursexigencesvis-à-visdelasécurité,deladurabilitéetdelaqualitédesouvrages.

L’harmonisationdesméthodesdecalculviseàfaciliterla libre circulation des prestations de service et desproduits de la construction. Les États membresdoivent donc se référer aux Eurocodes dans leursréglementationsnationales.L’échéancedemars2010,pourleurtranspositionennormesnationalesetpourleretraitdesréférentielsnationauxencontradiction,figureenavant-proposdechaqueEurocode.

L’ensembleducorpusnormatifeuropéenestaujourd’huihomologué (transposé en normes françaises). Lesannexes nationales sont également publiées. Seulle décret et son arrêténational auxquels se réfèrentles annexes nationales de l’Eurocode 8, relativesà la justification des structures vis-à-vis du risquesismiquenesontpaspubliés.Dansl’attentedeleurspublications,ilestrecommandéauxmaîtresd’ouvragede se conformer à des dispositions transitoires,objetdelanoted’informationduSétran°32«2010Application des Eurocodes - Recommandations»pourl’Eurocode8«Calculsdesstructurespourleurrésistanceauxséismes».

Ce document est disponible en téléchargement sur les sites internet et intranet du Sétra :• internet : http://www.setra.developpement-durable.gouv.fr• i2 (réseau du intranet) : http://intra.setra.i2


Certification des Entreprises Spécialisées en Précontrainte (Esp) et de son personnel de mise en œuvre

Lesdispositionsrelativesàla fournitureet à lamiseenœuvredesprocédésdeprécontraintedanslecadredes marchés publics detravaux sont définis dansle nouveau fascicule 65du Cctg (téléchargeablesurlesiteDocumentationdesTechniquesRoutières

FrançaisesduSétra).

RappelonsquelaCip(CommissionInterministériellede la Précontrainte) a été dissoute le 30 juin 2006parledécretn°2006-662du7juin2006relatifàlaréorganisation,auretraitdemagistratsetàlasuppressiondediversescommissionsadministratives.

Cedécretprécisequel’homologationparlaCipdesarmatures de précontrainte est remplacée par unecertificationAsqpe(ASsociationpourlaQualificationdelaPrécontrainteetdesÉquipementsdesouvragesdebâtimentetdegéniecivil).Lefascicule65lerappelle:«Lesarmaturesàhauterésistancepourconstructionenbétonprécontraintparpréoupost-tensiondoiventrespecter le référentiel technique de l’Asqpe ou unréférentiel équivalent et ce respect doit être certifiéparunorganismedecertificationaccrédité».

Pour la fourniture des procédés de précontrainte,l’agrément délivré par la Cip est remplacée parl’obligation de bénéficier d’un agrément techniqueeuropéen(Ate)etdumarquageCe.Laprocédurededélivrance des Ate est désormais opérationnelle etpermetàtouteslesentrepriseslesouhaitantd’obtenirun Ate pour ses procédés de précontrainte. (Pourplus d’informations, le lecteur pourra consulter lesite internet de l’Eota (European Organization forTechnicalApprovals:http://www.eota.be).

La mission de la Cip comportait également lavérification des dispositions préétablies en matièred’assurancequalitéainsiquelecontrôledumatérieldemiseenœuvredelaprécontrainte(vérinsdemiseentension,manomètres,etc.)etdesdispositifsd’ancrage,dans le cadre de la mission dite Vcu (VérificationduContrôleenUsine),maisellenecouvraitparlesdispositions de mise en œuvre des entreprises. Lefascicule 65 lui substitue l’obligation de respecterle référentiel européen«CenWorkshopAgreementn°14646» de juin 2003 qui couvre maintenantégalement la garantie de qualité de mise en oeuvredesEntreprisesSpécialiséesquimettentenœuvrelaPrécontrainte(Esp).Cerespectdoitêtrecertifiéparunorganismedecertificationaccrédité.

L’Asqpedélivredepuisdébut2009cettecertification.Les maîtres d’ouvrages publics peuvent doncmaintenant l’exiger des Entreprises Spécialisées quimettentenœuvrelaPrécontrainte.

Cette attestation de conformité «Asqpe» apporteune «garantie» de qualité de la mise en œuvre delaprécontrainte.En effet ellepermetd’attesterquel’Esp:

est techniquement compétente pour mettre enœuvre un ou plusieurs procédés de précontraintemarquéCe,

dispose des contrats avec le ou les détenteurs dumarquage Ce l’autorisant à mettre en œuvre cesprocédés,

disposed’uneorganisationetd’unpersonnelqualifiéopérationnelpourseschantiers,

dispose de l’assistance technique et du matérielcorrespondant.

Lacomplexitédelamiseenœuvredelaprécontrainteetsonimportancepourlasécuritéetladurabilitédel’ouvrage justifient pleinement cette exigence de lapartdesmaîtresd’ouvrages.

Références

Site internet de la Documentation desTechniquesRoutièresFrançaises:http://portail.documentation.developpement-durable.gouv.fr/dtrf

Site internetde l’Eota (EuropeanOrganization forTechnicalApprovals):http://www.eota.be

PhilippeAmiot(Asqpe),ThierryKretz(Sétra)

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Photo 1: dispositif d’ancrage de précontrainte sur le chantier du viaduc de Compiègne – source : Gérard Forquet (Sétra)


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Stages

Ponts Formation Édition : la formation continue de l’École des Ponts dans le domaine des ouvrages d’art

Lesaciersdeconstructionmétallique:desacierscourantsauxaciersàhautesperformances(applicationouvragesd’artetgrandsbâtiments)

16 au 17 mars 2010

Concevoiretconstruirelespasserellespiétonnes+Étudedecas 22 au 25 mars 2010

Maîtriserlecomportementdynamiquedespasserelles:anticiperlesrisquesetaméliorerleconfort

24 au 25 mars 2010

Cycledebase:lagéotechniqueetsesapplications2emodule-2009-2010 24 au 26 mars 2010

Eurocode2:calculdesstructuresenbétonApplicationOuvragesd’Art 29 au 31 mars 2010

Pontsenmaçonnerie(2epartie):répareretadapter 30 au 31 mars 2010

Elargissementdespontsenmaçonnerie 1er avril 2010

Prescrirelesbétonsdestructureselonlesnouveauxréférentiels(NFEN206-1,Eurocodes,EN13760,fascicule65):mieuxviseradurabilitédesouvrages

4 au 5 mai 2010

CycleInspectiondesouvragesd’art-module2:grandsouvragesenbétonprécontraint

19 mai 2010

Pontsetpasserellesmobiles:conception,réalisation,entretien 19 au 20 mai 2010

CycleProjetsdetunnels-module1:pilotagegénéralduprojetetélémentsdeconception

26 au 27 mai 2010

Maîtriserl’exécutiondesstructuresenbéton-applicationouvragesd’artetbâtiments

26 au 27 mai 2010

Maintenance,entretienetréparationdesouvragesmétalliquesetmixtes 2 au 4 juin 2010

Suivreetcontrôlerunchantierd’ouvragesd’art 8 au 10 juin 2010

CycleConduireunprojetd’ouvraged’art-module2:contractualiseretpiloterlaconception

15 au 17 juin 2010

RenseignementsetprogrammesdétaillésdesstagesEnpc: tél:0144582728ousite:http://pfe.enpc.frRenseignementsconcernantlescyclesinternationaux: tél:0144582828ou2827.


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Publications

• Application des Eurocodes par le maître d’ouvrage - Le programme d’un ouvrage d’art aux Eurocodes

Guide techniqueRéférence : 1002 - Février 2010 - 60 pages - Prix de vente : 15 euros

Ceguideprésente le contenud’unprogrammed’ouvragesd’art établi sur labasedesnouvelles normes européennes de conception et de vérification des structures, ditesEurocodes.Ilpermetainsiaumaîtred’ouvragedeformulersesexigencespourlaconceptionetlesperformancesdel’ouvragedansdestermescompatiblesavecleréférentielnormatif.Ceguiderappelleégalementlesobligationsdelamaîtrised’ouvragepourrespecterlesexigencesréglementairesetpourobtenirunouvragedequalité.

• Ouvrages édités par le Lcpc

Mesure de la tension des armatures de précontrainte à l’aide d’Arbalète

Référence : GTARBA - Novembre 2009 - 24 pages - Prix de vente : 25 euros

L’arbalèteestunoutildéveloppéauseinduréseaudesLpc,destinéàévaluerlatensionrésiduelledesarmaturesdeprécontraintedanslesouvragesenservice.L’arbalèteestmiseenœuvreaprès l’ouvertured’une«fenêtre»dans l’ouvrage, jusqu’àdécouvrirlesarmaturesàtestersurunelongueurde50à80centimètres.Leprincipede fonctionnementde l’arbalèteestdemesurer l’effortFnécessairepourdévier transversalement l’armature tendued’uneflèche f.De fait, un essai consiste àenregistrerpointpatpoint la courbeF(f ),dite courbed’arbalète, jusqu’àuneflèchemaximaledequelquesmillimètres.Ledocumentdécritlaconstitutiond’unechaînedemesureàl’arbalèteenusageen2009.Ilenexpliquelemodeopératoire,lacalibrationetlaméthodologied’exploitationdescourbesd’arbalètequiconcourentàuneévaluationoptimaledel’effortdetensiondansl’armaturetestée.

Méthodes de suivi dimensionnel et de suivi de la fissuration des structures

Référence : SUIVIDIM - Décembre 2009 - 60 pages - Prix de vente : 35 euros

Le présent guide technique est un recueil de cinq méthodes de mesures utiliséespour effectuer le suivi des déformations locales ou globales des structures, le suivide leur déformée ou de leur fissuration : la mesure de l’ouverture de fissures parmacrophotographie numérique, la mesure de déformation à l’aide de l’extensomètretypeLcpcdebase400mm,lesuividimensionnelàl’aidedudistancemètreorientableàfild’invar,lesuividimensionnelpardistancemétrieinfrarougeetlesuividimensionnelparplanimétrielaser.Cesméthodesprésententungrandintérêtpourlediagnosticetlasurveillancemétrologiquedesouvragesetdefaçonplusgénéralepourlecontrôledesantédesouvrages.Ellesontunvastechamppossibled’applicationsdansledomainedesouvragesd’art(ponts,tunnels,ouvragesdesoutènementdesterres)etplus largementdans ledomainedesstructuresdegénieciviletdesgrandsbâtiments.Ellessontparticulièrementutiliséespourlesuividesstructuresenbétonatteintesderéactiondegonflement interne,enaccordavec laméthodologiedegestiondécritedansleguidetechniqued’aideàlagestiondesouvragesatteintsderéactiondegonflementinternedubétonpubliéparleLcpcen2003.

À consulter également, sur ce thème, deux notes d’information récemment publiées sur les sites web du Sétra :• 2010 - Application des Eurocodes – Recommandations à la maîtrise d’ouvrage, qui est une synthèse de ce guide ;• 2010 - Application des Eurocodes – Recommandations pour l’Eurocode 8 « Calculs des structures pour leur résistance aux séismes ».


LecataloguedespublicationsetlogicielsduSétraestconsultablesurinternetetleréseaui2duministèredel’Écologie,del’Énergie,duDéveloppementdurableetdelaMer.

Vousytrouverez:•lesdernièresparutions,

•lesouvragesdisponibles,avecrésumé,référence,prixdevente…,

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Coordonnées des rédacteurs

EricRillardon,graphisteinfographistepourleBulletinOuvragesd’Art,quitteleSétrapourdenouveauxhorizonsprofessionnels.NousleremercionspourtouslesBOAdontilaassurélapublicationetluisouhaitonsunebonnecontinuationdanssonnouveautravail.

RobertBonnefoyDirMéditérannéeTél:0491284344

Jean-ChristopheCarlesCeteMéditerrannéeTél:0442247686

DenisDaviCeteMéditerrannéeTél:0442247681

FernandoDiasSétra/CtoaDgoTél:0146113278

Jean-ClaudeHippolyteSétra/Ctoa/DmTél:0146113357

ThierryKretzSétra/CtoaTél:0146113258

LaurentLabourieCeteNord-PicardieTél:0320496181

DanielLeFaucheurRetraité(AnciennementSétra)

RenaudLegliseCeteNord-Picardie/INFRA/OATél:0320496363

AurélieVivierSétra/CtoaDgoTél:0146113621

PhilippeAmiotAsqpeTél:0140435305

Ce bulletin est un périodique d’information à l’intention des spécialistes d’ouvrages d’art. Il est destiné à décrire la construction d’ouvrages marquants et à faire connaître des techniques particulières ou innovantes.

Ce bulletin est consultable et téléchargeable :sur internet : http://www.setra.developpement-durable.gouv.frsur i2 (réseau du Ministère) : http://intra.setra.i2

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Service d'études sur les transports, les routes et leurs aménagements46 avenue Aristide Briand BP 100 - 92225 Bagneux Cedex - France tél : 33 (0)1 46 11 31 31 fax : 33 (0)1 46 11 31 69

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Référence : 1010

Couverture - crédit photos : Fernando Dias (Sétra) ; vignettes : Fernando Dias (Sétra), Cete Méditerranée - Sétra, Gérard Forquet (Sétra)

Conception graphique - mise en page : Eric Rillardon (Sétra)Impression : Caractère - 2, rue Monge - BP 224 - 15002 Aurillac Cedex

L’autorisation du Sétra est indispensable pour la reproduction, même partielle, de ce document© 2010 Sétra - Dépôt légal : 1er trimestre 2010 - ISSN : 1266-166X - ISBN : 978-2-11-099165-2

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