Conclusion gnrale 170

CONCLUSION GNRALE

Conclusion gnrale 171

Les tudes prsentes dans ce document se placent dans le cadre du projet national de recherche et dveloppement Mikti, ponts et passerelles mixtes de demain . La finalit de ce travail est daccrotre la comptitivit des ponts mixtes multipoutres de petite et moyenne porte. Dans le premier chapitre, nous avons dtermin que le manque dattrait de la solution en tablier mixte pour ce type de pont provenait de la ncessit de raliser des oprations de soudage sur chantier entre lentretoisement intermdiaire et les poutres principales en acier. Or jusquici, ni le rle de lentretoisement intermdiaire, ni mme sa pertinence ntaient vritablement connus. Pour autant, de nombreuses simulations numriques ont t effectues ces dernires annes mais elles employaient de trop nombreuses simplifications. Ltude bibliographique de ce premier chapitre permet de dterminer les diffrents phnomnes physiques prendre en compte pour dvelopper une simulation numrique capable de qualifier et de quantifier limpact de lentretoisement. Il savre que cette modlisation doit absolument tenir compte de la gomtrie tridimensionnelle des ouvrages afin dapprhender convenablement leur comportement transversal. De plus, la loi de comportement du matriau bton doit tre non linaire afin de dcrire correctement la rsistance la traction du bton. Les sollicitations doivent tre particulirement bien dfinies, en considrant les essieux des vhicules et leurs vitesses. Le second chapitre dcrit la modlisation que nous avons effectue. Pour tudier limpact du diaphragme sur le comportement dun ouvrage multipoutre, nous avons choisi de modliser un pont existant du parc SNCF afin de prendre en compte des dimensions relles mais aussi des sollicitations relles. Les difficults lies au maillage, trop souvent ludes dans la littrature, sont prsentes. Plus particulirement nous montrons que des prcautions sont ncessaires pour raliser un maillage permettant de positionner correctement lentretoisement. De plus, nous dcrivons comment le rle du ballast peut tre considr dans la rpartition du chargement. Puis, nous prsentons la loi lastoplastique du modle bton que nous utilisons dans le code de calcul Abaqus. La modlisation des ponts dans lespace est peu courante ; ce chapitre offre une rfrence et une mthode qui pourra tre largement utilise dans le futur pour tous les ponts mixtes multipoutres. Le troisime chapitre constitue le vritable apport de la thse puisquil prsente les rsultats des calculs obtenus pour une simulation dun pont avec et sans diaphragme. Les calculs sont prsents par ordre de complexit croissante. Lorsque les chargements sont considrs comme statiques, lentretoisement intermdiaire nest pas pertinent sur un pont multipoutre de petite ou moyenne porte car sa seule influence est dempcher la flexion transversale du tablier. Or cette dernire est de toute faon rduite par la prsence des poutres. Bien que notre tude concerne un pont ferroviaire, nous pouvons tendre cette conclusion aux ponts routiers car alors la flexion transversale ne serait pas plus importante puisque les chargements sont moins pnalisants. De plus, un entretoisement non connect la dalle, de type entretoise, na aucune influence sur des chargements statiques puisquil ne modifie pas la flexion transversale de la dalle. Pour des ponts plus particuliers, plus souples, avec des portes ou des espacements de poutre plus importants, la flexion transversale de la dalle peut justifier la prsence dun diaphragme. Une vrification simple peut alors tre mene par un calcul classique de la rsistance des matriaux en considrant la section transversale de la dalle sur autant dappuis lastiques que de poutres. Linfluence de lentretoisement est plus clairement illustre par le calcul de modes propres de louvrage. Sans aucun entretoisement, certains modes propres supplmentaires apparaissent avec une frquence correspondant celle du passage des essieux dun TGV circulant sa

Conclusion gnrale 172

vitesse commerciale. Ces modes supplmentaires correspondent des respirations de poutres. La mise en lumire de ces modes est novatrice car ils ne peuvent tre dtermins quavec une modlisation tridimensionnelle. Les vibrations des poutres principales peuvent tre nfastes la structure car elles peuvent entraner des variations de contraintes au niveau des soudures des semelles suprieures, encastres dans la dalle, et des mes, libres de se dplacer. Un seul entretoisement intermdiaire au centre de la porte, connect ou non la dalle, suffit empcher la respiration des poutres dans les frquences propres susceptibles dtre excites par le chargement du TGV. Pour autant, lutilisation dun entretoisement ncessitant des interventions de soudage sur le chantier nest pas obligatoire car ces vibrations de poutres sont bloques par la seule prsence de raidisseurs verticaux dme mi-trave. Ces raidisseurs sont la plupart du temps ncessaires pour viter le voilement des poutres et pour conserver leurs querrages lors du transport. Ces raidisseurs sont souds sur les poutres pendant la phase de fabrication de la charpente porteuse en atelier ; ils sont donc une solution efficace pour optimiser le cot de fabrication des ponts mixtes multipoutres. Ce chapitre permet de montrer que pour une modlisation dans lespace de ce type de pont, les raidisseurs verticaux dme doivent tre imprativement modliss afin de tenir compte de leur effet sur les vibrations des poutres. A lavenir, lors du dimensionnement de ponts plus particuliers, lanalyse modale sera le calcul primordial effectuer afin de vrifier que les raidisseurs, positionns pour empcher le dversement des poutres, suffisent aussi se prmunir des risques de respiration des poutres. Ce calcul peut aisment tre ralis par des bureaux dtudes car il est simple mettre en place et peu coteux en temps de calcul. Il ne ncessite pas lutilisation dun modle bton tenant compte des phnomnes de fissuration du bton qui est toujours dlicat mettre en uvre et utiliser dans les logiciels dlments finis. Lanalyse dynamique, effectue ensuite grce la programmation de charges roulantes sur louvrage, accrdite les conclusions de ltude modale. Le bridage des dplacements latraux des poutres est bien ncessaire pour empcher le dveloppement de fissures de fatigue entre les semelles suprieures et lme des poutres. Cette analyse dynamique est trs coteuse en temps de calcul ; elle ne peut raisonnablement pas tre effectue par des bureaux dtudes traditionnels. En se rfrant aux rsultas de notre tude dynamique, ils pourront sen affranchir et effectuer uniquement des calculs de modes propres. Pour finir, nous avons montr quen cas de choc avec un vhicule hors gabarit, seul un entretoisement de type diaphragme permettait de diffuser lnergie du choc lensemble de louvrage sans lendommager. La rduction de lentretoisement intermdiaire de simples raidisseurs dme doit saccompagner de certaines prcautions par rapport ce genre de sollicitations accidentelles. Lorsque le pont ne franchit pas de voie de circulation, les raidisseurs verticaux sont suffisants. Dans le cas inverse, la mise en place de signaltiques particulires doit tre employe (par exemple barrire de gabarit). Dans le quatrime chapitre, nous avons dvelopp un nouveau concept dentretoisement en bton. Ce dernier permet doptimiser le cot de la solution mixte des tabliers multipoutres car lentretoisement en bton serait coul en mme temps que la dalle, ce qui naugmenterait pas le cot global de la fabrication du pont. Exprimentalement et numriquement nous avons valid le principe dun diaphragme en bton connect aux poutres mtalliques par lintermdiaire des armatures du diaphragme qui traversent les poutres. Cette tude exprimentale est ralise sur une structure quadripoutre chelle rduite de louvrage servant de support ltude numrique. Le diaphragme en bton peut remplacer le diaphragme traditionnellement en acier sur ce type de structure. Il peut tre associ des raidisseurs dmes verticaux mtalliques afin de protger la connexion diaphragme/poutre. En cas de chocs latraux, le diaphragme en bton assurera la distribution des efforts dans lensemble de louvrage.

Conclusion gnrale 173

Les rsultats numriques et exprimentaux nous permettent de dterminer trois phases de comportement dun pont munis dun diaphragme en bton. La premire phase est obtenue pour un chargement infrieur trois fois la charge de lUIC. Le diaphragme en bton peut alors tre considr comme une poutre infiniment rigide. Puis lorsque la charge augmente, le diaphragme se fissure et il commence alors flchir. Cette flexion du diaphragme conduit une rpartition transversale diffrente et amne la plastification de la semelle infrieure de la poutre dextrmit la plus proche du chargement pour une charge gale 6 fois lUIC. Ces essais exprimentaux sont enrichis de mesures acoustiques afin de corrler le comportement mcanique avec le taux dendommagement de notre structure. Nous montrons la pertinence des mesures acoustiques et la faisabilit de la localisation des endommagements. Ce chapitre ouvre des perspectives nouvelles de mesures exprimentales sur des structures complexes et de tailles importantes. Pour terminer, ce travail montre que les ponts tabliers mixtes multipoutres peuvent concurrencer les solutions en bton arm ou prcontraint. Lentretoisement de ce type de pont nest pas obligatoirement un frein leur dveloppement car il peut tre simplifi, soit par la mise en place de raidisseurs verticaux, soit par lutilisation dune entretoise en bton connecte aux poutres par des armatures traversantes.

Pont d'embarquementPage de titreListe des professeurs de l'INSA de LyonListe des coles doctorales et des diplmes d'tudes approfondies de l'INSA de LyonDdicaceRemerciementsRsums - AbstractSommaireIntroduction gnraleChapitre 1 : tude bibliographiqueChapitre 2 : Simulation numrique permettant de qualifier l'entretoisementChapitre 3 : Analyse numrique de l'entretoisement intermdiaire d'un multipoutre mixte ferroviaireChapitre 4 : Exprimentation d'un entretoisement en bton et validation numriqueConclusion gnraleRfrences bibliographiquesAnnexesFolio administratif

/ColorImageDict > /JPEG2000ColorACSImageDict > /JPEG2000ColorImageDict > /AntiAliasGrayImages false /DownsampleGrayImages true /GrayImageDownsampleType /Bicubic /GrayImageResolution 150 /GrayImageDepth -1 /GrayImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeGrayImages true /GrayImageFilter /DCTEncode /AutoFilterGrayImages true /GrayImageAutoFilterStrategy /JPEG /GrayACSImageDict > /GrayImageDict > /JPEG2000GrayACSImageDict > /JPEG2000GrayImageDict > /AntiAliasMonoImages false /DownsampleMonoImages true /MonoImageDownsampleType /Bicubic /MonoImageResolution 300 /MonoImageDepth -1 /MonoImageDownsampleThreshold 1.50000 /EncodeMonoImages true /MonoImageFilter /CCITTFaxEncode /MonoImageDict > /AllowPSXObjects true /PDFX1aCheck false /PDFX3Check false /PDFXCompliantPDFOnly false /PDFXNoTrimBoxError true /PDFXTrimBoxToMediaBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXSetBleedBoxToMediaBox true /PDFXBleedBoxToTrimBoxOffset [ 0.00000 0.00000 0.00000 0.00000 ] /PDFXOutputIntentProfile (None) /PDFXOutputCondition () /PDFXRegistryName (http://www.color.org) /PDFXTrapped /False

/SyntheticBoldness 1.000000 /Description >>> setdistillerparams> setpagedevice