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LES TRANSPORTS EXCEPTIONNELS

ET

LES OUVRAGES D'ART

********* Daniel POINEAU

Directeur Technique à la Division des Grands Ouvrages du Centre des Techniques

d'Ouvrages d'Art du S.E.T.R.A. ***********************

1 INTRODUCTION Suite à la prise en compte des transports exceptionnels par le Code de la Route fin 2000, un arrêté d’application sera pris fin 2002 pour remplacer en un document unique la majorité des textes réglementaires en ce domaine parus depuis 1975 [1]. Il n’apportera pas un bouleversement complet des habitudes dans ce domaine puisque la force portante des ponts n’a pas évolué depuis la parution des règles de charges de 1971. Le présent document traite, en faisant référence en tant que de besoin à la nouvelle circulaire, du passage des convois exceptionnels sur les ponts et explique comment ont été établies les limites de charges pour les différents convois. Cependant, de nombreuses limitations de charges que doivent respecter les convois sont imposées par la résistance des chaussées. C’est la raison pour laquelle des références aux chaussées apparaissent çà et là dans le présent texte. Afin de ne pas risquer de perdre les résultats des études anciennes réalisées manuellement, pour mettre au point, en particulier, les circulaires de 1975 et 1985 [2], une synthèse a été entreprise au SETRA fin 2001 pour les pérenniser sous forme numérique et essayer de les affiner. Des ponts à poutres entretoisées isostatiques et hyperstatiques dont les portées varient de 5 à 30 m ont été modélisés en 2D et en 3D et de nouveaux convois-types pouvant atteindre 48 000 kg et 72 000 kg ont été introduits. De plus, certaines catégories de grues automotrices ont fait l’objet d’études particulières. Ce travail est en cours de finition. Bien entendu, les résultats disponibles de ses études ont été pris en compte dans le présent exposé.

2 RÉSUMÉ • Le présent document traite en premier de la définition et de la classification des

convois de transports exceptionnels (il faut lire avec attention les nombreuses remarques de l’auteur qui émaillent ce document).

• Ensuite, il explique quelles incidences peuvent provoquer la circulation des convois exceptionnels sur les chaussées et les ponts et pourquoi ces infrastructures sont sensibles à ces convois.

• Puis, il aborde les dispositions techniques et les conditions de circulation qui sont imposées aux convois exceptionnels pour limiter leur agressivité.

• Il décrit également dans le détail comment ont été élaborées les dispositions techniques que doivent respecter les convois pour pouvoir circuler sur les ponts et tout particulièrement les convois de 1ère et 2ème catégorie qui sont les plus nombreux.

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• Il explique aussi comment aborder l’étude du passage de convois exceptionnels sur un pont.

• Enfin, il traite des problèmes posés par le passage des grues automotrices et des convois militaires en faisant le point sur les travaux qui sont en cours au SETRA.

• Il termine en faisant le point sur les travaux qu’il faudrait entreprendre pour améliorer la gestion du passage des transports exceptionnels sur les ponts et insiste fortement pour que le document d’application nationale de l’Eurocode " charges" précise bien les conditions de prise en compte du passage des convois exceptionnels sur les ponts afin de ne pas hypothéquer l’avenir, sécurité des ponts et celle des usagers.

3 DÉFINITION DU TRANSPORT EXCEPTIONNEL Un transport est exceptionnel quant il est effectué de manière non conforme aux prescriptions du Code de la Route. Il concerne le transport d'objets ou de masses indivisibles dont les dimensions ou la masse excédent les limites réglementaires fixées par le Code de la Route. En effet, un chargement divisible ne peut normalement donner lieu à un transport exceptionnel. La photo n°1 montre ce que n’est pas un transport exceptionnel puisque le chargements est justement divisible .

Les charges maximales réglementaires du Code de la Route sont actuellement fixées comme l'indique le tableau n°1.

Articles du code

Prescriptions Valeurs limites

R56 Charge maximale "q" sur un essieu isolé.

q ≤≤ 13 000 kg

R57 Abrogé

Charge "p" par mètre linéaire de distance entre essieux extrêmes.

p ≤ 5 000 kg/m (1)

R58 Charge maximale "q" sur l'essieu le plus chargé appartenant à un groupe d'essieux en fonction de la distance "d" entre deux essieux consécutifs.

d < 0,90m : q ≤≤ 7 350 kg 0,90m ≤ d < 1,35m : q ≤≤ 7 350 kg + 350 kg si d croît de 5 cm 1,35m ≤ d < 1,80m : q ≤≤ 10 500 kg

La charge maximale de l'essieu moteur appartenant à un groupe de 2 essieux peut être portée à 11.5 t si la charge totale du

d < 0,90m : ΣΣ q ≤≤ 13 150 kg 0,90m ≤ d < 1,35m ΣΣ q ≤≤ 13 150 kg + 650 kg si d croît de 5 cm

Photo n° 1 (photo Poineau)

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Articles du code

Prescriptions Valeurs limites

groupe ΣΣ q ne dépasse pas un maximum fonction de "d".

1,35m ≤ d < 1,80m : ΣΣ q ≤≤ 19 000 kg

Tableau n° 1

Remarques : (1) • la charge de 5 000 kg/m correspond à la charge répartie entre essieux extrêmes

du camion Bc de 30 000 kg des règles de charges de 1971 (distance 4,50 + 1,50 = 6 m) ;

• la suppression de l’article R 57 pour les véhicules convois normaux ne paraît pas parfaitement logique puisque certains camions de terrassement de 26 000 kg tel le TG 3360/410 A, modèle 1, à empattement court de 3,20 m de MAN ont une charge répartie entre essieux extrêmes de 5 600 kg/m dépassant celle du camion Bc alors qu’au contraire, un semi-remorque de 40 000 kg a une charge répartie entre essieux extrêmes de l’ordre de 3 300 kg/m nettement moins sévère ;

• la charge limite de 5 000 kg/m a été conservée pour certaines catégories de convois exceptionnels.

4 CLASSIFICATION DES CONVOIS DE TRANSPORTS EXCEPTIONNELS

Les convois de transports exceptionnels sont classés en trois catégories, suivant qu'au moins une de leurs caractéristiques (masse, longueur, largeur) excède les limites du tableau n°2. Caractéristiques du

convoi première catégorie

deuxième catégorie

troisième catégorie

Longueur (en mètres) ≤ 18 18 < L ≤ 25 > 25

largeur (en mètres) ≤ 3 3 < l ≤ 4 > 4 Masse totale (en kg) M ≤≤ 45 000 45 000 << M ≤≤ 70 000 M >> 70 000

Tableau n° 2

Dans le nouvel arrêté, les limites devraient être relevées comme suit dans le tableau n°3 mais sans que les limites de charge répartie entre essieux et de charge par essieu ou groupe d’essieux explicitées dans la suite du présent texte ne changent ! Caractéristiques du

convoi première catégorie

deuxième catégorie

troisième catégorie

Longueur (en mètres) ≤ 20 20 < L ≤ 25 > 25

largeur (en mètres) ≤ 3 3 < l ≤ 4 > 4 Masse totale (en kg) M ≤≤ 48 000 48 000 << M ≤≤ 72 000 M >> 72 000

Tableau n° 3

Il est à noter qu'il n'y a aucune limitation de la hauteur des véhicules. Il appartient en effet au transporteur de s'assurer, avant d'emprunter un itinéraire, de la hauteur disponible sous tous les ouvrages surplombant la route. Cette vérification n'est malheureusement pas toujours effectuée ainsi que le montre la Photo n°2.

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Photo n° 2 choc sur un pont-dalle (photo SETRA)

Les convois de la troisième catégorie sont subdivisés en plusieurs classes C, D, E et super E, par la circulaire de la Direction des Routes R/EG3 du 20 juillet 1983 [3] récapitulées dans le tableau n°3 ci-après. Ce sont ces convois-types qu'il faut prendre en compte dans les calculs des ouvrages non ceux de l'article 10 (charges exceptionnelles) du titre II du fascicule 61 du Cahier des Prescriptions Communes (C.P.C) relatif aux charges des ponts-routes annexé à la circulaire n°75-155 du 29 Décembre 1971 qui ne sont pas représentatifs des convois réels qui circulent (se reporter à la photo n°3).

Photo n° 3 convoi de 3ème catégorie (Photo DDE 59)

A chaque classe C, D, E et super E sont associés plusieurs modèles de convois-types dont les caractéristiques (longueur, largeur, nombre d'essieux...) sont différentes. Ces modèles sont plus ou moins contraignants soit vis- à-vis du tracé routier à cause des problèmes d'inscription dans les virages, soit vis-à-vis de la résistance des ponts à cause d'un rectangle d'impact très concentré...

Convois exceptionnels de 3ème catégorie

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Classe P.T.R. (kg) Observations C 70 000 < P.T.R. ≤ 120 000

(1) prochainement il faudra remplacer 70 000 par 72 000

3 convois-types sont à distinguer : • un convoi pour la vérification

du tracé • deux convois pour la

vérification des ponts C1 de 94 000 kg et C2 de 120 000 kg.

D 120 000< P.T.R. ≤ 250 000 4 convois-types sont à distinguer : D2F1, D2F2, D3F1 et D3F2 (D2 correspond à des lignes de 2 demi-essieux et D3 à 3 demi-essieux).

E 250 000< P.T.R. ≤ 400 000 3 convois-types sont à distinguer : E2F1, E3F1 et E3F2

Super E 400 000< P.T.R. Pas de convoi- type.

Tableau n° 4

Remarque : la circulaire de 1983 aurait besoin d’un toilettage en particulier sur les conditions de recalcul des ponts dont certaines sont aberrantes par exemple la non prise en compte des gradients thermiques !

5 CONDITIONS DE CIRCULATION DES TRANSPORTS EXCEPTIONNELS, ET INCIDENCES SUR LES INFRASTRUCTURES (les ponts et les chaussées)

5.1 Généralités Les convois exceptionnels sont susceptibles de générer des accidents. En effet, les convois larges et longs gênent l'écoulement du trafic. De plus, quand ils sont très lourds, cette gêne est augmentée car ils circulent alors à faible vitesse. De plus, les convois exceptionnels lourds peuvent causer des dommages aux chaussées et aux ouvrages d'art :

5.2 Conditions de circulation des transports exceptionnels Les circulaires en vigueur prévoient une signalisation spécifique des convois et des conditions particulières d’accompagnement (voiture pilote, véhicule de protection arrière, escorte, espacement entre véhicules…)…Bien entendu, les conditions imposées à la circulation sur les routes et sur les ponts d'un convoi-exceptionnel sont différentes suivant la catégorie à laquelle il appartient. Pour le franchissement des ponts :

• les convois de 1ère et 2ème catégorie conformes à la circulaire en vigueur, sauf cas particulier tel que pont en mauvais état, âgé, à charge limitée…, peuvent rouler au milieu des autres véhicules sans restriction de circulation ;

• les convois de 3ème catégorie circulent seuls et très souvent doivent franchir les ponts

au pas et dans l’axe voire même leur passage est interdit sur certains ouvrages de force portante insuffisante.

L'appartenance d'un convoi à une des trois catégories impose que celui-ci respecte, outre les dimensions limites et la masse maximale du tableau n°2, certaines dispositions techniques particulières qui imposent une charge limite à l’essieu, une charge linéique limite entre essieux extrêmes…). Ces dispositions techniques figurent dans les circulaires relatives aux conditions d'instruction et de délivrance des autorisations de transport exceptionnel et sont développées dans le paragraphe 4 ci-après.

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Un convoi qui ne respecte pas ces dispositions se voit imposer les dispositions techniques et les conditions de circulation des convois des classes supérieures; soit des conditions de circulation particulières voire même, l'interdiction de circuler.

5.3 Incidences des convois exceptionnels sur les infrastructures (les ponts et les routes)

• Les ponts posent les problèmes les plus délicats pour les cinq raisons principales suivantes :

1). le parc des ouvrages est très hétéroclite. En effet, le document n°1 ci-après montre que plus de 5% des ponts du réseau national, hors ponts en maçonnerie, ont été calculés avec des règles de charges et de calcul (béton armé, métal…) antérieures à 1960. Les différentes règles ont énormément évolué depuis plus d’un siècle et tout particulièrement depuis les années 1960 (le camion Bc de 30 000 kg date des règles de charges de 1960 précédemment il y avait le camion de 25 000 kg de 1940 et encore avant soit en 1927 celui de seulement 16 000 kg). Tous les ouvrages n'ont donc pas la même force portante vis- à-vis des convois lourds même s'ils semblent parfois accepter sans problème le trafic des véhicules conformes au Code de la Route ;

Document n° 1 classement des ponts du réseau national par âges (IQOA 2001)

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Document n° 2 règles de charges de 1891

2). faute il y a quelques décennies d'une politique de maintenance à caractère préventif suffisamment affirmée, les ouvrages se sont dégradés comme ont pu le démontrer , pour le réseau national ; les enquêtes IQOA Bien entendu, ces dégradations réduisent la force portante des ponts concernés ;

Photo n° 4 état d’une voûte en maçonnerie ! (photo CETE de Lyon)

3). la vérification de la force portante d'un pont sous le passage d'un convoi exceptionnel lourd est une opération qui devient longue et coûteuse lorsque les sollicitations développées par le convoi exceptionnel dépassent celles des charges du règlement de calcul appliqué lors de la construction de l'ouvrage. Dans un tel cas, il faut en effet, calculer puis vérifier les contraintes qui se développent dans chaque élément de l'ouvrage (dalle de couverture, entretoises, poutres...) tout en adaptant les contraintes limites des règles de calcul (la circulaire de 1983 dont le toilettage serait nécessaire donne cependant quelques indications sur le recalcul des ouvrages anciens). La vérification est également longue lorsque la répartition des essieux chargés ne correspond pas aux modèles enveloppes visés par les circulaires et en particulier par celle du 20 Juillet 1983. Se reporter à la figure n°1 ci-après qui donne à titre d'exemple le modèle du convoi C2 qui englobe les convois de la 3ème catégorie inférieurs à 120 000 kg respectant les circulaires de 1975 et 1985 ;

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Figure n° 1

Remarque : La charge répartie de 1 000 kg/m² du titre II du fascicule 61 du CPC et applicable sur les remblais pour le calcul des culées, murs de soutènement, murs garde-grève…ne couvre pas la charge répartie que peut exercer un convoi exceptionnel voire les engins de compactage (par exemple, la remorque du convoi C2 exerce une pression au sol de 3 500 kg/m² et celle d’un convoi D2F1 une pression de 3 800 kg/m² ! Il faut donc fixer des valeurs de charge de remblai plus réalistes dans les CCTP ! 4). certains types de ponts sont sensibles à la fréquence de passage des charges lourdes. Celles-ci y engendrent les phénomènes de fatigue explicités dans le paragraphe 6.1.2. ci-après ; 5). les gestionnaires ne possèdent pas les dossiers de tous leurs ouvrages !

• Les chaussées peuvent également poser des problèmes, les convois lourds peuvent

endommager rapidement des chaussées non dimensionnées pour les supporter :

par exemple, un seul passage d’un EFA (engin militaire) correspond, suivant le type de chaussée, au passage de 50 à 700 poids lourds conformes au Code de la route ! En effet, cet engin de 44 000 kg à deux essieux d’environ 22 000 kg à roues simples est un convoi exceptionnel non conforme ! Sa charge à l’essieu dépasse nettement la charge autorisée pour ce type d’essieu qui n’est que de 19 000 kg. Par contre, ce convois peut emprunter de nombreux ponts sans problèmes puisque les deux essieux sont très espacés (6,50 m) et que l’essieu de 22 000 kg est enveloppé soit par les essieux arrière du camion Bc (2 x 12 000 kg) ou mieux par les essieux du tandem Bt (2 x 16 000 kg).

6 DISPOSITIONS TECHNIQUES PARTICULIÈRES QUE DOIVENT RESPECTER LES TRANSPORTS EXCEPTIONNELS

6.1 Principes généraux 6.1.1 Contraintes imposées par la résistance des chaussées Une chaussée est sensible à la charge d'un essieu isolé, d'une ligne d'essieux isolée ou d’un groupe d’essieux (l'essieu est dit isolé lorsque sa distance aux essieux voisins est supérieure où égale à 2 mètres, dans le cas contraire, il fait partie d'un groupe), au type d'essieu (essieu rigide, essieu brisé, demi-essieu), au nombre des roues par essieu (roues simples ou roues jumelées), à la pression des pneumatiques et bien entendu à la répétition de passage des convois.

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La plupart des limitations de charge à l'essieu, par ligne ou groupe d’essieux fixées par les circulaires sont imposées par la résistance des chaussées. Remarque : parfois, les limitations sont dues à la résistance des ponts. Dans les tableaux de la future circulaire sur les transports exceptionnels, les valeurs limites correspondantes seront grisées dans le but d’éviter toute confusion. Les deux tableaux n° 5 et 6 qui suivent extraits de la future circulaire donnent les charges limites par essieu ou ligne d’essieux pendulaires pour tous les types de convois de la 1ère à la 3ème catégorie. Les deux autres tableaux n°7 et 8 donnent les limites pour les convois de 1ère et 2ème catégorie. Il est à noter que ces tableaux sont issus des circulaires de 1975 et 1985 seul le dernier a fait l’objet de modifications.

• Essieu traversant isolé ou ligne d'essieux pendulaires isolée, convois de toutes catégories (de la première à la troisième).

La charge maximale portée par essieu pour un essieu isolé est imposée par la fatigue des chaussées. Pour tout convoi, la charge portée par un essieu isolé doit être inférieure ou égale aux limites fixées au tableau ci-après :

Essieu Ligne de 2 essieux pendulaires

Ligne de 3 essieux pendulaires

Ligne de 4 essieux pendulaires

RS RJ RS RJ RS RJ RS RJ

13 000 16 500 16 500 20 500 22 000 27 500 28 000 35 000

Tableau n° 5 charges maximales des essieux isolés (circulaires de 1975 et 1985)

Dans le cas particulier des engins automoteurs (par exemple, grues) équipés de deux essieux isolés à roues simples avec une pression de gonflage des pneumatiques inférieure ou égale à 3 bars, les valeurs fixées au tableau ci-dessous sont autorisées :

Distance d entre les 2 essieux traversants isolés

Charge maximum par essieu traversant

2,00 ≤ d < 2,30 16 500

2,30 ≤ d < 2,60 17 000

2,60 ≤ d < 2,90 17 500

2,90 ≤ d < 3,20 18 000

3,20 ≤ d < 3,50 18 500

3,50 ≤ d 19 000

Tableau n° 6 charge maximale à l'essieu des engins automoteurs à 2 essieux (circulaire de 1985)

• Groupes d’essieux traversants ou de lignes d'essieux pendulaires, convois de PTC ou PTRA ≤≤ à la limite maximale en masse de la 2ème catégorie ( ≤ 72 000 kg)

La charge maximale portée par essieu est imposée soit par la fatigue des chaussées, soit par la résistance des ouvrages d'art. La zone d’influence des ouvrages d’art figure en grisé dans les tableaux. Pour tout convoi, la charge maximale portée par essieu traversant ou ligne d'essieux pendulaires doit être inférieure ou égale aux limites des tableaux ci-après :

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Groupe de 2 essieux

traversants

Groupe de 3 essieux

traversants

Groupe de 4 essieux

traversants

Groupe de n essieux

traversants (n ≥≥ 5)

Distance d entre essieux

RS RJ RS RJ RS RJ RS ou RJ

0,90 ≤ d < 1,05 8 000 10 500 7 500 9 000 7 500 7 500 32 000 / n

1,05 ≤ d < 1,20 9 000 11 500 8 000 9 300 7 800 7 800 34 000 / n

1,20 ≤ d < 1,35 10 000 12 500 9 000 9 600 8 200 8 200 36 000 / n

1,35 ≤ d < 1,50 11 000 13 500 10 000 10 000 8 500 8 500 37 000 / n

1,50 ≤ d < 1,65 11 500 14 500 10 300 10 300 8 800 8 800 38 000 / n

1,65 ≤ d < 1,80 12 000 15 000 10 600 10 600 9 100 9 100 39 000 / n

1,80 ≤ d < 2,00 12 500 15 500 11 000 11 000 9 500 9 500 40 000 / n

Tableau n° 7 charge à l'essieu de type traversant (circulaire de 1985)

Groupe de 2

lignes d'essieux pendulaires

Groupe de 3 lignes d'essieux

pendulaires

Groupe de 4 lignes d'essieux

pendulaires

Groupe de n lignes d'essieux

pendulaires

Distance d entre lignes

d'essieux pendulaires RS ou RJ RS ou RJ RS RJ (n ≥≥ 5) RS ou

RJ

0,90 ≤ d < 1,05 10 500 9 000 7 500 7 500 32 000 / n

1,05 ≤ d < 1,20 11 500 9 300 7 800 7 800 34 000 / n

1,20 ≤ d < 1,35 12 500 9 600 8 200 8 200 36 000 / n

1,35 ≤ d < 1,50 13 500 10 000 8 500 8 500 37 000 / n

1,50 ≤ d < 1,65 14 500 10 300 8 800 8 800 38 000 / n

1,65 ≤ d < 1,80 15 000 10 600 9 100 9 100 39 000 / n

1,80 ≤ d < 2,00 15 500 11 000 9 500 9 500 40 000 / n

Tableau n° 8 charge à l'essieu de type pendulaire (tableau circulaire de 1985 modifiée)

Remarques importantes : • les différentes couches des chaussées du réseau national ont été dimensionnées pour

leur permettre de résister à la classe de trafic à laquelle elles sont soumises. Il est donc relativement aisé d’évaluer pour les routes nationales les effets dommageables du passage répété d’un convoi donné civil ou militaire tel l’EFA ;

• Il n’est pas possible de faire une telle opération sur le réseau des routes

départementales et communales car la plupart du temps, les caractéristiques des chaussées n’ont pas été archivées. Les gestionnaires de ces réseaux en sont-ils conscients ?

6.1.2 Contraintes imposées par la résistance des ponts (1) (1) Remarque : Il ne suffit pas qu'un convoi de 3ème catégorie respecte les charges par essieu ou ligne d'essieux imposés par la résistance des chaussées pour pouvoir passer sur un pont. L'ouvrage doit faire l'objet d'une vérification de sa capacité portante. Se reporter au paragraphe 6.3. ci-après.

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Les poutres principales d'un pont sont sensibles (résistance à la flexion et à l'effort tranchant...) à la charge totale du convoi. Cependant, à charge identique, un convoi long, avec un grand nombre d'essieux, sera moins agressif qu'un convoi court comme le montre la figure n°2. C'est la raison des règles actuelles qui limitent la charge par mètre linéaire sous un groupe d'essieux (par exemple, 6 500 kg/m entre 3 essieux consécutifs) et entre essieux extrêmes (par exemple, 5 000 kg/m voire 5 500 kg/m ou 6 000 kg/m) pour les convois de 1ère et 2ème catégorie.

si d1 = 5 m on a q1 = 6 000 kg/m et M1 = 93 700 kgm ;

si d2 = 6 m on a q2 = 5 000 kg/m et M2 = 90 000 kgm. Les éléments secondaires d'un pont (pièces de pont, entretoises, dalles de couverture...) sont sensibles à la charge des essieux voire d’un groupe d’essieux. Certaines des limites de charges par essieu, ligne ou groupe d'essieux pour les convois de 1ère et 2ème catégorie ont été imposées par la résistance de ces pièces secondaires principalement les entretoises ou les pièces de pont. En outre, certains ouvrages tels les ponts métalliques soudés peuvent être affectés par la répétition des passages, qui conduisent à des phénomènes de fatigue et à une réduction de leur durée de vie. Normalement, un pont métallique ou mixte calculé vis à vis de la fatigue doit pouvoir supporter 100x106 passages du convoi de fatigue "Bf" pendant sa durée de vie soit environ 100 ans [4]. Sur la figure n°3, les courbes montrent la réduction de la durée de vie d’un pont qui n’a pas été calculé vis-à-vis de la fatigue et qui est supposé soumis au passage de différents convois de grumiers dont la masse s’échelonne entre 52 000 à 72 000 kg avec des fréquences de passage comprises entre 10 et 50 chaque jour. Les trois premières courbes correspondent à des convois conformes en matière de répartition des charges (5 000 kg/m entre essieux extrêmes, 6 500 kg entre 3 essieux consécutifs…) et les deux autres à des convois non conformes. Dans ce dernier cas, la réduction de la durée de vie pourrait atteindre une cinquantaine d’années !

d

L=15 m

Figure n° 2 influence de la longueur de chargement à charge totale constante Q = 30 000 kg

−=

24)2/(

dl

qdlM

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Figure n° 3

6.2 Cas des convois lourds de 1ère et de 2ème catégorie 6.2.1 Généralités Ces convois sont les moins agressifs mais ils sont les plus nombreux. Ils sont donc susceptibles d'engendrer des phénomènes de fatigue dans les ouvrages. De plus, pour des raisons économiques et pratiques, il n'est pas envisageable de leur imposer des conditions de circulation contraignantes comme la présence d'une escorte de gendarmerie ! C’est la raison pour laquelle, les charges du titre II du fascicule 61 du CPC de 1971 ont été dimensionnées pour couvrir les convois exceptionnels de ces deux catégories avec quelques bémols en particulier pour les ponts de 2ème classe (coefficient bc réduit) et surtout ceux de 3ème classe qui ne sont pas dimensionnés sous le convois Bt. Le commentaire *** de l’article 5.22 du titre II du fascicule 61 du CPC indique que :

la charge totale ne doit pas dépasser 5 000 kg/m entre essieux extrêmes ; la charge totale portée par 3 essieux consécutifs ne doit pas dépasser 6 500 kg/m ; les convois exceptionnels de 45 000 kg et 70 000 kg ne sont pas admis sur les ponts de 3ème classe ; le croisement de 2 véhicules de 70 000 kg est interdit sur les ponts à 2 voies ; le croisement d’un véhicule de 70 000 kg avec un poids lourd de 26 000 kg est interdit sur les ponts de 2ème classe.

Les charges limites autorisées sont donc plus réduites relativement que pour les convois de la troisième catégorie car, elles ont été calculées en considérant que le convoi exceptionnel circule mélangé au trafic.

Durée de vie de l'ouvrage non calculé à la fatigue

0

20

40

60

80

100

120

0 10 20 30 40 50

nombre de cycles par jours

du

rée

de

vie

C+R 55t C+R 72t C 57 t NC 72 t NC 52t

13

6.2.2 Modèle de chargement représentatif du convoi exceptionnel mélangé au trafic et clés d’interprétation des résultats

6.2.2.1 Modèle de chargement Le modèle de chargement est le suivant : un des camions du système Bc des règles de charges du titre II du fascicule 61 du CPC est remplacé par le convoi comme le montre la figure n°4 ci-après. Il suffit alors de comparer les effets du convoi mélangé à 3 camions Bc aux effets des 4 camions Bc voire du système Bt qui peut-être prépondérant dans les faibles portées. C’est ce principe de calcul qui a également été utilisé lors de la mise au point des circulaires de 1975 et de 1985 pour définir les règles de répartition des charges auxquelles doivent satisfaire les convois exceptionnels pour pouvoir circuler sans autre vérification sur les ponts dimensionnés avec les règles de charges récentes. Ce modèle de chargement déterministe (par opposition aux modèles probabilistes) peut être utilisé pour s’assurer qu’un pont est à même de supporter le passage des convois exceptionnels de 1ère et 2ème catégorie.

Figure n° 4

Le coefficient de pondération par 1,1 du convoi exceptionnel est destiné à couvrir les déséquilibres de charges sur les essieux dus à la non-planéité, aux pentes des chaussées ou aux tolérances de positionnement du colis, ainsi que les incertitudes sur sa masse réelle. Les deux cas de charges combinées et majorées qui viennent d’être décrits (1 x convoi exceptionnel + 1,2 x camions Bc ou bien 1,1 x convoi exceptionnel + 1,1 x camion Bc) sont applicables aux ponts métalliques à partir de l’année 1960 (introduction de la pondération

Modèles de chargements

Camion Bcx1,1

Camion Bcx1,1

Camion Bcx1,2

Camion Bcx1,2

Camion Bcx1,2

Camion Bcx1,2

Camion Bcx1,2

Camion Bcx1,2

Camion Bcx1,2

Convoi excep-tionnel x1

Camion Bcx1,1

Convoi excep-tionnel x1,1

ou

Cas n°1 Cas n°2

14

par 1,2 des sollicitations sous les charges d’exploitation) et aux ponts en béton armé à partir de l’année 1964 pour la même raison. Pour les ponts en béton précontraint, entre 1953 (premières règles de calcul) et 1971, les charges d’exploitation n’étaient pas majorées. Elles ne l’ont été qu’à partir de 1971 mais seulement par 1,1. Ce n’est qu’après 1983, date de parution du BPEL, que le coefficient de 1,2 a été appliqué aux charges de service pour obtenir les valeurs caractéristiques. Donc, pour un pont en béton précontraint en bon état, les cas à considérer sont les suivants :

• de 1960 à 1971 : 1 x 4 camions Bc à comparer à 1 x (3 camions Bc + le convoi exceptionnel) ;

• de 1971 à 1983 : 1,1 x 4 camions Bc à comparer à 1,1 x (3 camions Bc + le convoi exceptionnel).

Remarque : il faut aussi comparer les effets du convoi mélangé au trafic avec les effets des systèmes Bt et A qui peuvent être prépondérants sur les charges B (Bt pour les très petites portées et A à partir de 10 à 15 m. Les notations sont les suivantes : • E0 représente les sollicitations développées par les charges civiles (de type A et B) en

tenant compte des coefficients pondérateurs (bc, δ…) des règles de charges et de calculs en vigueur lors de la conception de l'ouvrage (γQ = 1,2 en général) ;

• E1 représente les sollicitations développées par le cas de charge n°2 (la charge - convoi

exceptionnel + Bc - est pondérée par le coefficient 1,1 des convois exceptionnels et le coefficient de majoration dynamique δ) ou par le cas de charge n°2 (pour simplifier les calculs, les charges Bc sont majorées par 1,2 et le convoi par 1 sans oublier δ) ;(*)

• E2 représente les sollicitations développées par le convoi exceptionnel (pondéré également

par 1,1 et δ) et une file de véhicules légers (100 kg/m²). Nota (*) : lors de la mise au point des circulaires, dans le cas (2) visé ci-après, (cas ou E2 ≤ E0 < E1) c’est à dire lorsque le convoi exceptionnel doit passer sur le pont sans autre poids lourds, une colonne de véhicules légers (charge répartie de 100 kg/m² soit 350 kg/m sur une voie de circulation de 3,50 m) était ajoutée sur la seconde voie. 6.2.2.2 Clés d’interprétation des résultats • (1) Si E1 ≤≤ E0, le passage du convoi exceptionnel sur l'ouvrage mêlé à la circulation

normale ne provoque pas de charge supérieure à la capacité portante du pont. Il n'est pas nécessaire d'imposer de restriction particulière de circulation.

• (2) Si E2 ≤≤ E0 << E1 , le convoi exceptionnel peut franchir l'ouvrage à vitesse normale si la

circulation des autres poids lourds est interdite sur l’ouvrage (prévoir une file de véhicules légers (100kg/m²) voire une circulation fréquente sur la 2ème voie).

• (3) Si E2/δδ ≤≤ E0 << E2, le convoi exceptionnel peut franchir l’ouvrage à condition de

circuler au pas et si la circulation des autres poids lourds est interdite sur l’ouvrage (sur la seconde voie, idem ci-dessus).

• (4) Si E0 < E2/δδ , la capacité portante du pont ne permet pas le passage du convoi

exceptionnel.

15

Dans ce dernier cas (4), des conditions supplémentaires relatives au positionnement du convoi exceptionnel sur l'ouvrage (circulation au pas et dans l'axe du pont par exemple) peuvent permettre de ne pas avoir de dépassement des sollicitations E0. Dans le cas ou cette méthode rapide ne permet pas de conclure, « un recalcul complet » de l'ouvrage s'impose (cette étude fine, qui peut aller jusqu'au calcul des niveaux de contraintes dans toutes les parties de l'ouvrage pourra éventuellement montrer que celui-ci peut accepter le convoi exceptionnel). Remarques très importantes : les contraintes visées par les cas (2) à (4) amènent une forte gêne à la circulation des autres véhicules compte tenu des intensités du trafic actuel, la présence des forces de police est difficile à obtenir et les véhicules d’accompagnement n’ont aucun pouvoir pour encadrer les autres usagers (par exemple, comment être sûr de n’avoir sur la deuxième voie que des véhicules légers ?). De plus, de telles contraintes peuvent être à l’origine d’accidents. Il serait préférable de supprimer toute disposition particulière de circulation pour les convois de première ou seconde catégorie. Pour résumer :« un pont serait apte à recevoir le convoi mélangé au trafic ou ne serait pas apte ! ». Au contraire, ces dispositions particulières de circulation sont envisageables pour les convois de la 3ème catégorie qui beaucoup moins nombreux peuvent bénéficier d’un accompagnement de la police ou de la gendarmerie qui est à la charge du transporteur. 6.2.3 Choix des types de ponts objet de l’étude Pour éviter d’avoir des règles différentes pour chaque type de pont (pont à poutres sous chaussée, pont à poutre-caisson, pont-dalle…), tous les calculs ont été effectués sur des ponts à poutres sous chaussée entretoisés qui présentent une forte sensibilité à l’excentrement des charges (sur le réseau national ces ponts, sans tenir compte des bipoutres, représentent actuellement environ 5% du patrimoine). Tous les calculs ont été faits pour déterminer les sollicitations dans les poutres principales et les entretoises en supposant les entretoises infiniment rigides et en appliquant la méthode dite de Courbon.

• Dans le sens longitudinal, pour le calcul des poutres ont été considérés des ponts de 6 mètres à 10 mètres de portée. En effet, au-delà d’une dizaine à une quinzaine de mètres de portée les charges du système A deviennent prépondérantes sur celles du système B.

• Dans le sens transversal, ont été considérés uniquement des ponts portant des chaussées à 2 voies et de 6 mètres de largeur pour les raisons suivantes : ♦♦ les ponts à 3 ou 4 voies présentent une certaine surabondance de charge portante ; ♦ le croisement sur des chaussées de 5,50 mètres de largeur est peu réaliste et trop défavorable.

• Pour le calcul des efforts dans les poutres, tous les ponts étudiés comportaient 3 ou 4 poutres distantes de 3 mètres à 3,50 mètres.

• Pour le calcul des efforts dans les entretoises (effort local), ont été considérés des espacements de 5, 8 et 10 mètres (bien entendu, les portées des poutres qui correspondent aux espacements de 8 et 10 mètres sont supérieurs à 10 mètres).

Rappel : les nouvelles études du SETRA 2002 prennent en compte les ponts de première et de seconde classe jusqu’à 32 m de portée à une ou deux travées.

16

6.2.4 Modèle de calcul des effets des camions Bc et aussi des effets du convoi • Le théorème de Barré a été appliqué pour le calcul des moments longitudinaux dans la

poutre. Il s’énonce comme suit : dans une travée indépendante de portée L, le moment fléchissant sous un convoi est maximum au droit d'un essieu qui se trouve placé symétriquement par rapport à l'axe médian avec la résultante générale du convoi {se reporter à la formule(a) et à la figure n°5}.

Figure n° 5

(a ) MA = ( )

LL

Q275,0

5,0−×

Remarque : ici, l'étude porte sur le cas où seuls les 2 essieux arrières du camion peuvent se trouver sur l'ouvrage soit une portée L<9,196 m. Si transversalement, le chargement est symétrique, il n'y a pas à faire intervenir les coefficients d'excentricité des charges de la méthode de Courbon δi. C'est le cas de la figure ci-après. Sinon, la valeur de δi qui majore MA vaut si les poutres ont toutes la même inertie :

δi = ( )

λe

nin

121

612 −

−++

Avec : n le nombre des poutres, i le numéro de la poutre, e l'excentricité de la file de roues par rapport à l'axe du tablier et λ l'espacement des poutres. • Pour le calcul du moment fléchissant dans une entretoise, la réaction maximale R sur

celle-ci et sous une file de roues était calculée en supposant que la dalle était simplement appuyée sur les poutres (l'étude porte ici sur le cas où l'entraxe d des entretoises est de 5 mètres) {se reporter à la formule (b) et à la figure n°6}.

(b) R = ( ) ( )

dd

dd 5,4

35,1

16−+

−+

Ensuite, pour calculer dans l’entretoise le moment MA au droit de la section A, on utilisait la méthode de Courbon (ici, la figure n°7 s’applique au cas d’un pont à 4 poutres espacées de λ, R étant la réaction d'une file de roues sur l'entretoise obtenue par la formule (b)).

12 t Q=12 t 0,375m

d = 5 m d = 5 m

3 t 6 t 6 t 4,501,50

R

Figure n° 6

17

Par raison de symétrie la réaction de chaque poutre vaut R et le moment fléchissant au droit de la section A (au droit d'une ligne d'essieux) vaut :

MA = R {(λ+0,5λ-0,25)+(0,5λ-0,25)-2}

6.2.5 Les convois types Des convois–types à 2, 3, 4… essieux ont été construits à partir des charges limites à l’essieu fixées pour les chaussées tout en essayant de se rapprocher de convois réels. Les figures n°8 et n° 9 montrent les convois-types de la circulaire de 1983 et les nouveaux modèles issus de l’étude SETRA 2002 qui les remplaceront. Ces convois–types peuvent servir à s’assurer qu’un pont est apte à supporter soit les convois de 1ère soit ceux de 2ème catégorie en appliquant le modèle de chargement de la figure n°4 du paragraphe 6.2.2.1 ci-devant.

Figure n° 8

λ

0,25 2,00 R

A R R R R

Figure n° 7

PTC 46 t P.T.R. 45 t

P.T.R. 45 t

CONVOIS TYPES 1ère Catégorie.

£ £

≤

/ /

P.T.R. 48 t P.T.R. 48 t

ENGINS DE T.P. AUTOMOTEURS (cas particuliers)

P.T.R. 33 t P.T.R. 38 t

≤

P.T.R. 36 t

18

6.2.6 Les résultats des études 6.2.6.1 généralités Pour ne pas développer de sollicitations supérieures à celles développées par les charges de calcul, les convois de la 1ère et de la 2ème catégorie mélangés au trafic doivent donc respecter à la fois.

• une répartition longitudinale des charges entre essieux extrêmes ne dépassant pas 5 000 kg/m (comme les camions Bc) ;

• une répartition longitudinale des charges entre 3 essieux consécutifs ne faisant pas partie d’un groupe ne dépassant pas 6 500 kg/m ;

• et dans certains cas (valeurs grisées dans les tableaux) une charge à l'essieu variable, suivant que l'essieu est isolé ou fait partie d'un groupe de 2 ou 3…qui s’est substituée à la valeur limite permise par la résistance de la chaussée.

Attention : sauf étude particulière de la charge portante d’un pont, ce qui permet souvent d’admettre une charge portante plus élevée, il peut être admis sans autre calcul :

• que les convois de 1ère catégorie conformes sont couverts par les charges A et B des règles de charges de 1960 et de 1971 ;

• et que les convois de 2ème catégorie conformes sont couverts uniquement par les charges A et B des règles de 1971.

P.T.R. 72 t/

P.T.R. 70 t

CONVOIS TYPES 2ème Catégorie.

/

/

=

/

Figure n° 9

19

6.2.6.2 Nécessité de la règle des 5 t/m pour des engins comportant plus de 3 essieux Par exemple, pour ce convoi de 55 tonnes et de 2ème catégorie, les configurations les plus agressives sont les suivantes (figure n°10) : La distance de 7,60 m entre les essieux arrières et ceux de l’avant est imposée par la règle des 5 000 kg/m. Sans cette règle, la distance ne serait que de 4,82 m mais alors les efforts qui en résulteraient dépasseraient de plus de 10 % ceux développés par les camions Bcx1,2. 6.2.6.3 Nécessité de la règle des 6,5 t/m sur 3 essieux Par exemple, pour cet engin de travaux publics automoteur de 1ère catégorie (≤ 45 t), la configuration la plus agressive permise par la circulaire de 1975 était la suivante (figure n°11) : Un tel engin mêlé à la circulation générale conduit à un dépassement des efforts développés par les camions Bcx1,2 de 13,4 % ce qui montre la nécessité de la règle des 6,5 t/m sur 3 essieux consécutifs que vérifie ce convoi. 6.2.6.4 Dérogations L’étude de certains convois réels mélangés au trafic dont les charges à l’essieu étaient inférieures aux charges limites permises par la résistance des chaussées mais qui ne respectaient pas les charges limites permises par la résistance des ponts a montré qu’ils ne développaient pas des sollicitations supérieures aux charges de calcul A et B. Des dérogations à la règle des 5 000 kg/m et à celle des 6 500 kg/m ont donc été fixées. Cela a été le cas pour les convois comportant au plus 3 essieux, pour les grues automotrices qui normalement ont des charges à l’essieu ne dépassant pas 12 000 kg…. Remarque : Le cas des grues est traité au paragraphe n° 6.2.7 ci-après. 6.2.7 Le cas particulier des grues automotrices 6.2.7.1 Généralités Les grues automotrices dont la majeure partie sont d’origine étrangère, telle celle de 60 000 kg de la photo n°5 , ont des essieux de 12 000 kg mais les distances entre les essieux sont réduites au maximum pour avoir un châssis le plus court possible. De telles grues ne respectent pas les règles de répartition longitudinale mais n’engendrent pas forcément

19 t 19 t 7 t

1,95 m 4,98 m

Figure n° 11

16,5 t 16,5 t 11 t 11 t

16,5 t 16,5 t 11 t 11 t

7,60m m

1,45 m 1,95 m 1,95 m 4,82m m

1,45 m

Figure n° 10

20

même lorsqu’elles sont mêlées au trafic représenté par 3 camions Bc des sollicitations supérieures à celles développées par les charges de calcul qui ont servi à dimensionner le pont.

Photo n° 5 (photo Poineau)

Remarque : Il y a cependant lieu d’être vigilant car la limite de 12 000 kg par essieu correspond à la grue équipée du plus petit contrepoids et de la flèche minimale. Les autres équipements possibles font vite grimper la charge à l’essieu. Normalement ces équipements supplémentaires doivent être chargés sur des camions porteurs. Se reporter à l’extrait d’une fiche technique dans le tableau n°9.

Essieux 1 2 3 4 Masse totale

2 150 kg moufle de 25 000 kg 12 000 kg 12 000 kg 12 000 kg 12 000 kg 48 000 kg

Con

trep

oids

10 750 kg moufle de 50 000 kg

14 000 kg 14 000 kg 14 400 kg 14 400 kg 56 800 kg

Tableau n° 9 extrait d’un fiche technique

6.2.7.2 Résultats des études antérieurs et dérogations La circulaire N°85-63 du 30 août 1985 autorisait 6 500 kg/m entre essieux extrêmes pour des véhicules de 45 000 à 52 000 kg sous réserve que la charge à l’essieu ne dépasse pas 13 500kg. La circulaire n°91-84 du 20 décembre 1991 relative à la circulation des grues automotrices non conformes au Code de la Route [5]. La circulaire n° 99-56 du 6 janvier 1999 [6] qui a modifié la circulaire de 1985 autorisait par exemple pour les engins automoteurs (grues) à 3 essieux 8 000 kg/m entre essieux extrêmes sous réserve que la charge maximale sur un essieu ne dépasse pas 12 000 kg… 6.2.7.3 Résultats des nouvelles études 2002 et dérogations envisageables Le tableau n° 10 qui suit montre quelques résultats des calculs effectués sur des ponts conçus à diverses périodes et soumis au passage de grues de 48 000 kg.

21

Il a été possible d’en déduire que : • les grues de 48 000 kg référencées peuvent circuler mélangées à la circulation sur les

ouvrages d'art en bon état (en béton armé, métallique, mixte et en béton précontraint), calculés avec les règles de charges de 1971 si le pont est de première classe (c'est le cas par exemple, des ponts qui supportent une chaussée supérieure ou égale à 7 m).

• les grues ne peuvent pas circuler dans les conditions normales de circulation sur les ouvrages de deuxième classe de 1971 en l’absence d’une étude de force portante.

• cette circulation peut être acceptée sur certains des ouvrages conçus avec les règles de charges de 1960. Cependant, une étude sommaire préalable de l'ouvrage est nécessaire car des problème se posent pour les ponts de portées inférieures à une quinzaine de mètres.

Ces résultats sont valables pour l'ensemble des grues dont les charges à l’essieu ne dépassent pas 12 000 kg sous réservent qu’elles respectent les deux valeurs limites suivantes :

9 000 kg/m entre essieux extrêmes ; 10 000 kg/m entre trois essieux consécutifs.

GRUE ATF 48 t

% de dépassement à mi-travée par rapport au règlement

1971 1960 BA BP BA BP

Longueur 1ère Classe

2ème Classe

1ère Classe

2ème Classe

5 -21 -20 -21 -16 0 11 (*)10 -11 -5 -3 4 13 31(*) (*)15 -12 10 -3 20 -7 7 16 -13 8 -5 18 -11 2

20 -16 3 -9 13 -21 -9 24 -13 6 -6 15 -23 -12 25 -13 7 -6 16 -23 -12 30 -12 8 -5 16 -25 -15 32 -12 8 -5 16 -25 -16

GRUE PPM ATT 900 48t % de dépassement à mi-travée par rapport au

règlement 1971 1960 BA BP BA BP

Longueur 1ère Classe

2ème Classe

1ère Classe

2ème Classe

5 -21 -20 -21 -19 0 7 10 -13 -7 -5 1 10 27(*) 15 -14 7 -6 16 -10 4 16 -14 6 -6 16 -13 1 20 -18 2 -10 11 -21 -10 24 -15 4 -8 13 -24 -14 25 -14 4 -8 13 -24 -14 30 -13 6 -6 14 -26 -16 32 -13 6 -6 14 -26 -17

22

PONT de 20 m (étude 3D) % de dépassement à mi-travée par rapport au

règlement 1971 1960 BA BP BA BP

Longueur 1ère Classe

2ème Classe

1ère Classe

2ème Classe

GRUE ATF 48 t

-16 3 -9 13 -21 -9

2D PPM ATT 900

-18 2 -10 11 -21 -10

3D PPM ATT 900 POUTRE

-11 12 -3 23 -14 1

Tableau n° 10

Remarques : • (*) il doit y avoir très peu de ponts en BP de 10 m de portée conçus avec les règles de

charges de 1960 (peut-être quelques PRAD ?). Les dépassements de 30% des sollicitations de calcul sont donc quelque peu théoriques.

• Pour un pont en BP de 2ème classe et de 15 m de portée, le dépassement atteint 20%

sous les charges de 1971 et seulement 7% sous les charges de 1960. Cet écart s’explique par la prise en compte des effets des charges de type A dans la comparaison. Celles de 1960 deviennent prépondérante sur celles de 1971 au-delà d’une dizaine de mètres de portée.

• Mais, les études montrent aussi que les grues à six essieux de 72 000 kg créent des

dépassements qui peuvent atteindre près de 40% ! et ne peuvent donc être autorisées à circuler au milieu du trafic dans le cadre des règles de calcul de la figure n°4 du § 6.2.2.1. Elles sont à considérer comme des convois de 3ème catégorie .

6.3 Cas des convois lourds de 3ème catégorie 6.3.1 Généralités Les convois de 3ème catégorie doivent respecter les charges par lignes d'essieux qui sont imposées par la résistance des chaussées. Leur passage sur un ouvrage d'art est conditionnée par une étude de la force portante du pont. Bien entendu, si l'ouvrage a déjà été vérifié sous un des convois-types visés dans la circulaire de 1983 citée ci-devant que ce convoi-type enveloppe le convoi étudié, il n'est pas nécessaire de recalculer le pont. 6.3.2 Convois C1 de 94 000 kg Les convois conformes au modèle C1 (figure n°12 ci-après) peuvent, d’après la circulaire de 1983, passer sans vérification sur tous les ponts en bon état de plus de 6m de largeur de chaussée sous réserve qu'ils aient été dimensionnés avec un règlement de charges moderne comme celui de 1960 ou celui de 1971 (Il ne faut pas oublier de tenir compte du gradient thermique pour certains ponts en béton précontraint. La circulaire de 1983 n’en tenait pas compte !). La circulaire de 1983 indique que le convoi doit passer seul sur l'ouvrage, au pas et dans l'axe.

23

Figure n° 12

Remarque : les études effectuées sur le convoi militaire PEB Leclerc développées au § 6.4.2 montrent que les ouvrages conçus avec les règles de charges de 1971 ont une certaine réserve de charge portante et pourraient admettre le passage du trafic fréquent en même temps que le convoi C1 mais sous réserve d’études particulières. 6.3.3 Convoi C2 de 120 000 kg Les convois conformes au convoi C2 (figure n°13) peuvent passer sans autre vérification sur tous les ponts en bon état dimensionnés sous le convoi de 4ème classe de la circulaire B.27 du 11 février 1946 (char de 100 tonnes) ou le CM 120 du titre II du fascicule 61 du CPC de 1971.

Figure n° 13

24

Remarque : les études du SETRA 2002 en cours portent aussi sur les convois C1 et C2 dans le but de donner davantage de précision sur les conditions de circulation de ces deux convois.

6.4 Les convois militaires 6.4.1 Les conditions de circulation des convois exceptionnels militaires L'article 229 du code de la route renvoie à l'arrêté du 13 avril 1961 qui fixe les conditions particulières de circulation des convois militaires. Les déplacements des convois militaires dont les caractéristiques sont hors code sont cependant à fixer par référence aux circulaires sur les convois exceptionnels. 6.4.2 Les problèmes posés par la circulation des convois militaires

exceptionnels Les règles de charges militaires en vigueur figurent à l’article 9 du titre II du fascicule 61 du CPC de 1971. Ces convois sont supposer circuler sur les ponts seuls et sans autre trafic. De plus, les règles de calcul anciennes du béton armé, du béton précontraint et du métal c’est à dire avant les règles de calcul aux états- limites prévoyaient une majoration des contraintes admissibles sous les charges militaires. Tout ceci ne facilite pas le travail d’un bureau d’études chargé du recalcul d’un pont existant lorsque l’on cherche a bénéficier du supplément de charge portante apportée par le convoi militaire. Il faut faire intervenir le poids propre dans les calculs au lieu de se contenter d’une simple comparaison entre les effets des charges d’exploitation et les effets du convoi militaire ! Pour résumer : les rédacteurs des règles de charges et de calcul ont pensé temps de guerre et non temps de paix ! Depuis quelques années, L’État-major de l’Armée de Terre (EMAT) se préoccupe de faire circuler ses convois, qui n’ont pas les caractéristiques des convois-types et théoriques des règles de charges, d’une part en temps de paix et d’autre part au milieu du trafic civil ! Sont principalement concernés les deux convois suivants :

• l’EFA ou Engin de Franchissement de l’Avant de 44 000 kg ; • le PEB Leclerc ou Porte Engin Blindé Leclerc de 97 000 kg.

6.4.3 L’EFA Il s’agit d’un engin à deux essieux rigides d’environ 44 000 kg (essieu avant de 21 655 kg et essieu arrière de 20 910 kg) dont la géométrie est donnée par la figure n°14 ci-dessous.

Figure n° 14

Il existe au SETRA un guide qui donne toutes les informations nécessaire pour recalculer les ponts si besoin est. En fait, seuls les ponts les plus anciens ne sont pas susceptibles d’accepter ce convoi mêlé au trafic civil (les deux essieux sont très éloignés ce qui fait que leurs effets sont couverts par les essieux arrières du camion Bc de 1960 et 1971 qui font

25

10 500 kg chacun). Le guide peut être obtenu sur demande au Centre des Techniques d’Ouvrages d’Art (CTOA) du SETRA. Cet engin pose quand même deux problèmes :

• sa charge à l’essieu dépasse nettement la charge limite maximale prévue pour les convois exceptionnels (19 000 kg). Il est donc très agressifs pour les chaussées (un passage équivaut au passage de 50 à 700 poids lourds conformes au Code de la Route !

• sa largeur ne permet pas son déplacement sur une remorque porte-char et il occupe plus d’une voie de circulation ce qui pose des problèmes de sécurité lors de sa circulation au milieu du trafic lors des doublements et croisements.

6.4.4 Le PEB Leclerc Il s’agit d’un engin porte-char sur lequel est transporté le char Leclerc mais aussi certains autres engins blindés (voir la photo n°6). Avec le char Leclerc, cet engin atteint une masse de 97 000 kg qui est répartie sur les essieux comme le montre la figure n°15. Cet engin a été étudié pour correspondre au convoi-type C1 de la circulaire de 1983. Il n’exerce donc pas des efforts excessifs sur les chaussées et peut passer, d’après la circulaire de 1983, sur les ponts conçus avec les règles de charges de 1960 et 1971 à condition de circuler au pas et dans l’axe.

Photo n° 6 (photo EMAT)

10,

316

10,3

16

10,3

17

10,3

17

10,3

17

10,3

17

12,8

975

12,8

975

9,05

5

1,361,361,361,36 1,36 1,355,635 4,325

18,11

Figure n° 15

26

A la demande de l’EMAT, de la Direction des Routes et de la Direction de la Sécurité et de la Circulation Routière, le SETRA a étudié s’il était possible de faire circuler le PEB Leclerc au milieu du trafic. Les tests effectués sur différents types de ponts conçus avec les règles de charges de 1971 ont montré que c’était possible. Le chargement suivant a été retenu pour la vérification des ponts :

• une file de PEB Leclerc espacés de 25 m sur la voie de droite ; • un chargement équivalent aux charges fréquentes de l’Eurocode [7] sur la seconde

voie… Un guide a été élaboré et il est disponible, sur demande, au CTOA du SETRA. Avertissement : lors d’une instruction mixte, si les responsables d’une Région Militaire demandent la prise en compte du passage du PEB Leclerc sur un ouvrage à construire. Il est impératif d’exiger des militaires la signature d’une convention précisant dans quelles conditions le convois de PEB Leclerc franchira le pont, et dans quelles conditions un PEB Leclerc en panne sur un pont peut être dépanné sans que d’autres PEB Leclerc ne le doublent ou ne le croisent…. Toute fantaisie dans le franchissement d’un pont par un convoi de PEB Leclerc peut se traduire par des désordres structurels graves voire l’effondrement du pont. Les principales consignes à respecter sont rappelées dans le tableau n°11 ci -après. - Le PEB ne va pas sur la bande d'arrêt d'urgence éventuelle ; - Le PEB circule à vites se normale sur la voie de droite ; (*) - Le dépassement ou le croisement d'un PEB, même à l'arrêt, par un autre PEB est impérativement interdit ; - L'espacement minimal entre deux PEB à appliquer dans les calculs est de 25 mètres ; (**) - Le passage du PEB est impérativement interdit dans le cadre du basculement des deux sens de circulation sur un pont pour cause de travaux ; - Le nombre de passages de PEB sur un pont métallique calculé ou non vis à vis de la fatigue est en moyenne inférieur ou égal à 1 par jour. Au delà de cette valeur des justifications doivent être effectuées. (Il s'agit bien de 1 PEB par jour et non pas de 1 convoi de PEB par jour). (*) il est possible d’envisager de faire circuler le convoi sur une autre voie mais attention à la gesti on du trafic ! (**) il faut prévoir en circulation courante un espacement beaucoup plus important (100 à 200 m par exemple).

Tableau n° 11

7 CONCLUSIONS Le présent document, vous aura permis de :

• savoir qu'un nouvel arrêté était sur le point de paraître ; • saisir l’importance et la complexité des problèmes que soulèvent les transports

exceptionnels pour les ponts mais aussi pour les chaussées ; • comprendre dans quelles conditions les convois exceptionnels peuvent être admis à

circuler sur les routes et les ponts et aussi comment ont été établies les circulaires ; • savoir comment aborder l’étude de la capacité portante d’un ouvrages sur lequel des

convois exceptionnels doivent passer. Ce document vous aura montré aussi que des progrès restent à effectuer et ce en particulier sur les points suivants :

• le toilettage de la circulaire de 1983 ;

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• une meilleure prise en compte du passage des convois exceptionnels militaires en présence ou sans la présence du trafic (une enquête EFA a été lancée récemment mais, il semble que certains des itinéraires demandés par l’EMAT ne correspondent pas exactement aux besoins des régions militaires ?) ;

• la mise au point d’un code de recalcul des ouvrages anciens sous tous les types de trafic. Ce chantier est à entreprendre ;

• la gestion des ouvrages existants dont la capacité portante n’est pas toujours correctement connue des gestionnaires.

Pour terminer, il faut rappeler que très prochainement, l’Eurocode "charges" va être d’application obligatoire pour la conception et le dimensionnement des nouveaux ponts. Ce texte est basé sur les études statistiques de trafic routier en partie réalisées en France par le réseau technique du Ministère de l'Equipement. Ce document propose des règles permettant de combiner les convois exceptionnels et la circulation des autres véhicules. L'Eurocode permettra donc de dimensionner au mieux les nouveaux ponts sous réserve que soient correctement fixées, afin de ne pas hypothéquer l’avenir, certaines règles laissées à la discrétion des États dans le document d’application nationale voire dans d’autres textes, à savoir :

• les catégorie de convois à prendre en compte et quelles types de convois sont couverts par les charges normales suivant la classe du pont (il serait souhaitables que certaines catégories de grues automotrices puissent circuler partout pour des raisons évidentes) ;

• le passage ou non sur les bandes d'arrêt d'urgence (l’interdiction compromet tout futur élargissement de l’ouvrage sauf si les renforcements nécessaires aient été étudiés au niveau du projet et que cette étude soit conservée dans le dossier de l’ouvrage !) ;

• la prise en compte ou non d'un coefficient de majoration dynamique (la non prise en compte d’un coefficient de majoration dynamique est une aberration sauf pour les convois très lourds et très encombrants qui effectivement se déplacent à faible vitesse) ;

• comment vérifier les anciens ouvrages sous ces nouvelles règles… Un point n’a pas été abordé dans le présent document, celui de l’utilisation des notions de fiabilité (méthodes d’évaluation des ouvrages par les méthodes probabilistes). Ces méthodes ont fait l’objet d’une remarquable étude de Christian Crémona du LCPC qui doit paraître sous forme d’un guide de l’AFGC. Elles sont l’avenir mais, elles ne pourront passer dans les mœurs que si sont mis au point des dossiers modèles pour les différents types d’ouvrages. Il faut aussi rappeler qu’elles nécessitent pour pouvoir être appliquées des données, en particulier, sur le trafic réel sur l’ouvrage, la résistance des matériaux constitutifs… Il doit être souligné qu’elles ont été utilisée pour mettre au point les règles de charges de l’Eurocode et qu’elles pourraient être utilisées pour mettre au point le code de recalcul visé ci-dessus.

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ABREVIATIONS : EFA Engin de Franchissement de l'avant PEB ou EPB Porte-engin-blindé ou Engin-porte-blindé PTC Poids total en charge PTR Poids total roulant PTRA Poids total roulant autorisé RS Roue simple RJ Roue jumelée

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RÉFÉRENCES VISÉES DANS LE PRÉSENT DOCUMENT [1] Fascicule spécial n°75-92 bis circulaire n°75-173 du 19 Novembre 1975, des Ministères de l'Intérieur, de l' Équipement et de l'Industrie et de la Recherche, relative aux conditions d'instruction et de délivrance des autorisations de transport exceptionnel et de circulation des ensembles de véhicules comportant plusieurs remorques. [2] Circulaires n°85-63 du 30 Août 1985 modifiant et complétant des dispositions relatives aux charges de la circulaires n°75-173 du 19 Novembre 1975. (voir aussi le décret n°88-848 du 28 Juillet 1988 modifiant le Code de la Route sur les charges à l'essieu). [3] Lettre-circulaire R/EG.3 de la Direction des Routes et du Service de l'entretien, de la réglementation et du contentieux du 20 juillet 1983 (Définition des convois -types et règles pour la vérification des ouvrages d'art). [4] Ponts métalliques et mixtes - résistance à la fatigue - guide de conception et de justifications (SETRA - CTICM - SNCF Mai 1996 - F.9611). [5] Circulaire n°91-84 du 20 décembre 1991 sur les conditions de circulation des grues automotrices dont les dimensions ou la masse excèdent les limites autorisées par le Code de la Route [6] Circulaire n° 99-56 du 6 janvier 1999 relative à la circulation des grues automotrices dont les dimensions et/ou la masse excèdent les limites autorisées par le Code de la Route (incidences de la modification de l’article R 57 c’est à dire des 5 000 kg/m entre essieux extrêmes). [7] Eurocode 1 partie 3 actions dues au trafic sur les ponts. AUTRES RÉFÉRENCES

• Circulaire n°89-52 du 22 Août 1989 relative à la circulation des transports exceptionnels sur autoroutes. • Circulaire n°92-53 du 15 septembre 1992 relative à la circulation des grues automotrices dont les

dimensions et/ou la masse excèdent les limites autorisées par le Code de la Route. • D. Poineau 1997. Les transports exceptionnels et les ouvrages d'art – Revue Générale des Routes hors

série 1-1997.

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