PFE Construction

Carole FINIELS 14 mars au 29 juillet 2011 1

PROJET DE FIN DTUDES

Auteur : Mlle Carole Finiels

lve ingnieur 5e anne, INSA de Strasbourg, spcialit

Gnie civil, option Construction

Tuteur entreprise : M Tony Mailhot

Directeur conception ponts et ouvrages dart, GENIVAR Inc.

Tuteur INSA Strasbourg : M Claude Schaeffer

Professeur lINSA de Strasbourg

Anne 2010/2011 Priode du PFE : du 14 mars au 29 juillet 2011

tude compare entre Eurocodes et normes canadiennes

applique la conception d'un pont levant en structure

mtallique et infrastructures bton.

Rapport de Projet de Fin dtudes

14 mars au 29 juillet 2011 Page 2 sur 67

PROJET DE FIN DTUDES

Projet de Fin dtudes - Pont 9

PRESENTATION GENERALE

Carole Finiels

Partie 1 sur 3 14 mars au 29 juillet 2011 Page 3 sur 67

Remerciements

La ralisation de ce projet a t pour moi une exprience enrichissante et bnfique. Je tiens remercier tout le

personnel de la socit GENIVAR. La disponibilit et louverture de chacun ont facilit mon intgration et la ralisation de

mon tude. Je souhaite remercier plus particulirement :

M. Daniel Filion directeur de la division Transport, GENIVAR Montrgie, de mavoir accueilli au sein de

son dpartement;

M. Tony Mailhot directeur Ouvrage dArt, GENIVAR Longueuil, de mavoir permis dintgrer son quipe et

de travailler sur le pont 9 et pour sa confiance quant la ralisation de mon projet;

M. Claude Schaeffer, professeur lINSA de Strasbourg, pour son suivi et ses conseils pendant le

droulement de ltude;

L'ensemble des salaris des quipes Ouvrage dArt et Voirie, GENIVAR Longueuil, pour leurs aides

techniques et mthodologiques et leur disponibilit tout au long de mon projet.



Carole Finiels


Rsum

Le mmoire porte sur une tude comparative entre le dimensionnement dun pont levant en structure mtallique et

infrastructure bton suivant les normes applicables en Europe, les Eurocodes et les normes canadiennes, CAN/CSA S6-06.

Ltude consiste en la comparaison des diffrentes approches entre les deux normes. Pour le dimensionnement aux

Eurocodes, les hypothses de chargement de louvrage sont dtermines suivant lEC1-2 Actions sur les ponts, dues au

trafic . La modlisation de louvrage sous le logiciel de calcul Robot Structural Analysis permet dobtenir les diffrentes

sollicitations. Enfin, le dimensionnement de la structure se fait suivant lapproche de lEC2-1-1 Calcul des structures en

bton et lEC3-3 Ponts en structure mtallique . Pour le dimensionnement suivant le CAN/CSA S6-06, les hypothses

de chargement de louvrage sont dtermines suivant le chapitre 3 Charges . La modlisation de louvrage sous le

logiciel de calcul Advance Design America permet dobtenir les diffrentes sollicitations. Enfin, le dimensionnement de

la structure se fait suivant lapproche du chapitre 8 Ouvrage en bton et du chapitre 10 Ouvrage en acier . Ltude

comparative mne une synthse permettant de dterminer limpact dun systme normatif sur le dimensionnement

dune structure et son enveloppe budgtaire.

Mots cls : Pont levant, Structure mtallique, Eurocodes, CAN/CSA S6-06, Etude comparative

Abstract

The object of my study is about a comparative study between the sizing up of a lifting bridge made of steel reference

to Eurocode books and the sizing up reference to the CAN/CSA s6-06. The study aims to highlight the differences between

the Canadian specifications and the European specification. To size up the bridge under the Eurocode books, the

established load of the structure follows EC1-2 Actions on structures Traffic loads on bridges. The different stresses are

defined by the computation program Robot Structural Analysisin order to draw up the model. Then the sizing up of the

structure is made under the EC2-1-1 Design of concrete structures general rules and rules for buildings and EC3-3

Design of steel bridges. To size up the bridge under Canadian standards, the sizing, the established load of the structure

follows the Chapter 3 Load. Stresses are obtained with the computation program Advance Design America. Then, the

sizing up of the structure is made under Chapter 8 and Chapter 10. The comparative study gives an analysis to determine

the impact of a standard system on the sizing and the global cost of a project.

Key words: Lift Bridge, Steel construction, Eurocodes, CAN/CSA S6-06, Comparative study.



Carole Finiels


Sommaire

INTRODUCTION ........................................................................................................................................................................... 9

PARTIE I PRESENTATION GENERALE ........................................................................................................................................ 10

1. CONTEXTE ET ENJEUX DU SUJET ............................................................................................................................... 12

2. LENTREPRISE GENIVAR ............................................................................................................................................ 13

3. ETUDE DUN PONT LEVANT EN STRUCTURE METALLIQUE ET INFRASTRUCTURES BETON ......................................... 15

4. DEMARCHE SUIVIE .................................................................................................................................................... 31

5. SCHEMA EURISTIQUE................................................................................................................................................ 39

PARTIE II DIFFERENCES NOTABLES ENTRE LES REGLEMENTS ................................................................................................. 42

1. HYPOTHESES DE CALCULS ......................................................................................................................................... 44

2. JUSTIFICATION DUNE SECTION ................................................................................................................................ 48

3. ANALYSE SISMIQUE .................................................................................................................................................. 53

PARTIE III SYNTHESE DES RESULTATS ..................................................................................................................................... 55


2. LES ETATS LIMITES .................................................................................................................................................... 60

3. LES COMBINAISONS DE CHARGES ............................................................................................................................. 60

4. METHODE DE DIMENSIONNEMENT .......................................................................................................................... 61

5. VARIATION DE LA RESISTANCE PONDEREE SUIVANT LA NORME UTILISEE ................................................................ 62

CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVE ................................................................................................................................ 63

BIBLIOGRAPHIE .......................................................................................................................................................................... 64

TABLE DES FIGURES ................................................................................................................................................................... 66

TABLE DES TABLEAUX ................................................................................................................................................................ 67

TABLES DES ANNEXES ................................................................................................................................................................ 67



Carole Finiels


Sommaire Partie I

PARTIE I PRESENTATION GNRALE


1.1. PRESENTATION DU SUJET ................................................................................................................................................ 12

1.2. OBJECTIFS ................................................................................................................................................................... 12


2.1. UNE ENTREPRISE QUEBECOISE DENVERGURE INTERNATIONALE .............................................................................................. 13

2.2. LE BUREAU OUVRAGE D'ART DE LONGUEUIL, QUEBEC, CANADA ............................................................................................ 14


3.1. CONTEXTE GENERAL ...................................................................................................................................................... 15

3.1.1. Situation gographique ................................................................................................................................... 15

3.1.2. Lancien Pont n 9 ............................................................................................................................................ 16

3.1.3. Justification de la reconstruction .................................................................................................................... 17

3.2. LE NOUVEAU PONT N9 ................................................................................................................................................. 18

3.2.1. Des contraintes respecter des solutions adaptes ....................................................................................... 18

3.2.2. Description de l'ouvrage .................................................................................................................................. 19

3.2.3. Excution des travaux ..................................................................................................................................... 25

3.2.4. Situation actuelle ............................................................................................................................................ 29

3.3. ORGANIGRAMME DU PROJET ........................................................................................................................................... 29

4. DEMARCHE SUIVIE .................................................................................................................................................... 31

4.1. ORGANISATION DE MON TRAVAIL ..................................................................................................................................... 31

4.2. PRESENTATION DES NORMES UTILISEES .............................................................................................................................. 32

4.2.1. Normes canadiennes ....................................................................................................................................... 32

4.2.2. Normes europennes ...................................................................................................................................... 33

4.2.3. Concordance entre les normes ........................................................................................................................ 34

4.3. PRESENTATION DES LOGICIELS UTILISES .............................................................................................................................. 34

4.3.1. Logiciels de modlisations ............................................................................................................................... 34

4.4. PRESENTATION DES TACHES A REALISER ............................................................................................................................. 35

4.5. PLANNING DE MON TRAVAIL ............................................................................................................................................ 37




Carole Finiels


Sommaire Partie II

PARTIE II DIFFERENCES NOTABLES ENTRE LES REGLEMENTS


1.1. MATERIAUX ................................................................................................................................................................. 44

1.2. CHARGES PERMANENTES ................................................................................................................................................ 44

1.3. CHARGES DE TRAFIC ROUTIER .......................................................................................................................................... 45

1.3.1. Nombre de voies.............................................................................................................................................. 45

1.3.2. Modle de charge ........................................................................................................................................... 45

1.3.3. Coefficient de majoration dynamique ............................................................................................................. 47

1.4. FORCES DE FREINAGES ................................................................................................................................................... 47

1.5. ACTION SUR LES TROTTOIRS ............................................................................................................................................ 48

1.6. ACTION THERMIQUE ...................................................................................................................................................... 48

1.6.1. Coefficient de dilatation thermique ................................................................................................................ 48

1.6.2. Composante uniforme et gradient thermique................................................................................................. 48

2. JUSTIFICATION DUNE SECTION ................................................................................................................................ 48

2.1. DEMARCHE DE JUSTIFICATION DUNE SECTION SELON EUROCODE 3 ......................................................................................... 49

2.1.1. Justification en flexion ..................................................................................................................................... 49

2.1.2. Justification leffort tranchant ...................................................................................................................... 49

2.1.3. Rsistance au voilement sous cisaillement ..................................................................................................... 50

2.1.4. Interaction flexion et effort tranchant ............................................................................................................ 50

2.1.5. Vrification de la rigidit des raidisseurs ........................................................................................................ 51

2.1.6. Vrification au dversement ........................................................................................................................... 51

2.2. DEMARCHE DE JUSTIFICATION DUNE SECTION SELON CAN/CSA S6-06 .................................................................................. 51

2.2.1. Etat limite ultime ............................................................................................................................................. 51

2.2.2. Vrification des contraintes ELF ...................................................................................................................... 51

2.2.3. Vrification de la flche l ELUT .................................................................................................................... 53

3. ANALYSE SISMIQUE .................................................................................................................................................. 53

3.1. CATEGORIE DIMPORTANCE ............................................................................................................................................. 53

3.2. PONT A TRAVEE SIMPLE .................................................................................................................................................. 53



Carole Finiels


Sommaire Partie III

PARTIE III SYNTHESE DES RESULTATS


1.1. ACIER ......................................................................................................................................................................... 57

1.2. CHARGES PERMANENTES ................................................................................................................................................ 57

1.3. ACTIONS DU TRAFIC ROUTIER........................................................................................................................................... 57

2. LES ETATS LIMITES .................................................................................................................................................... 60

3. LES COMBINAISONS DE CHARGES ............................................................................................................................. 60

4. METHODE DE DIMENSIONNEMENT .......................................................................................................................... 61

5. VARIATION DE LA RESISTANCE PONDEREE SUIVANT LA NORME UTILISEE ................................................................ 62

6. INFLUENCE DE LA NORME SUR LE COUT DE LOUVRAGE ........................................................................................... 62



Carole Finiels


Introduction

La formation dingnieurs Gnie Civil de lINSA Strasbourg se conclut par un Projet de Fin dtudes. Pendant 20

semaines, llve ingnieur fournit un travail personnel sur un sujet unique et professionnel. Mon attrait pour les Ouvrages

dArt et mon souhait de devenir ingnieur dtudes dans une firme internationale mont conduit effectuer mon Projet de

Fin dtudes au sein du dpartement Ouvrage dArt du groupe de Gnie Conseil qubcois, GENIVAR.

GENIVAR a t fonde en 1959 Qubec. Son chiffre d'affaires est de 250 millions de dollars canadiens. Il sagit du 9e

plus important employeur dingnieurs du Qubec, avec au-del de 3 500 employs uvrant dans les secteurs du

transport, des infrastructures urbaines, du btiment, de lenvironnement et du dveloppement durable. La stratgie

conomique de GENIVAR est dacqurir des entreprises spcialises afin de couvrir le plus grand champ de comptences

possible et pouvoir rpondre toute offre. Ainsi, dj fortement prsente au Canada et dans les Carabes, GENIVAR

souhaite poursuivre ses acquisitions et stendre en Europe.

Une des principales volonts de la socit est de devenir un leader mondial dans le Gnie Conseil. Sagrandir en Europe

est donc une priorit. Ainsi, GENIVAR pourra, en connaissant les diffrences majeures entre les rglements et limpact des

normes sur le cot et le dimensionnement, sadapter et rester comptitive, quel que soit le continent.

Le but de ce mmoire est deffectuer un comparatif des normes canadiennes et Europennes appliqus la conception

dun pont levant en structure mtallique et infrastructure bton. Lobjectif est de tirer de cette comparaison linfluence

dun systme normatif sur le dimensionnement et le cot de louvrage.

Suite louverture du bureau GENIVAR France et la volont de lentreprise de crer une division Ouvrage dArt, ce

mmoire sera mis la disposition des employs qubcois souhaitant travailler dans cette division et connaitre les

diffrences notables entre les deux rglements.

Ce projet a aussi pour objectif dapporter aux employs de GENIVAR le savoir quand linfluence des Eurocodes sur le

cot des structures ralises en Europe.

Au Canada, la conception dun ouvrage dart doit tenir compte des exigences de la norme CAN CSA S6-06 du code

canadien sur le calcul des ponts routiers. Outre le code fdral, les rglementations provinciales sont bien sr en vigueur.

Ainsi, au Qubec les exigences du Tome III Ouvrages dart des normes du Ministre des Transports du Qubec (MTQ) et

les indications prsentes dans le Manuel de conception des structures Volume I doivent aussi tre prises en considration.

En Europe, les Eurocodes sont en vigueur. Ils sont diviss en 10 groupes de textes et traitent des aspects techniques du

calcul de structures et du calcul au feu des btiments et ouvrages de gnie civil.

Lobjet de ltude comparative est un pont levant, enjambant le canal de Chambly dans la province de Qubec,

construit pour le compte de Parcs Canada. Cette structure remplacera le Pont no 9, voie de transport rotative desservant

les populations des les Sainte-Marie et Sainte-Thrse. Les plans et devis sont termins et les travaux sont en cours

dexcution. Diverses alternatives furent analyses quant au choix de la structure, dont la reconstruction dun pont rotatif

semblable celui dj existant. Toutefois, les quelques quinze mtres sparant le canal de Chambly de la route 223

rendaient cette solution difficilement ralisable. Lquipe de GENIVAR a retenu la construction dun pont levant, avec

contrepoids muni dun systme hydraulique de levage. Bien que denvergure modeste cette structure reprsente, par son

systme de levage, une premire en Amrique du Nord. ce jour, sur ce continent, ce type de construction est uniquement

ralis sur le principe du pont tournant.



Carole Finiels


Partie 1 Prsentation gnrale

Cette partie prsente :

- Le sujet du mmoire, ses enjeux et objectifs ;

- La structure daccueil, lentreprise GENIVAR et le bureau Ouvrage dArt de Longueuil, Qubec ;

- Louvrage faisant lobjet de ltude comparative, les raisons de sa construction, ses caractristiques techniques et son

tat actuel ;

- La dmarche suivie pour mener ltude comparative des systmes normatifs canadiens et europens.



Carole Finiels


La prsente partie est structure comme suit :

SOMMAIRE


1.1. PRESENTATION DU SUJET ................................................................................................................................................ 12

1.2. OBJECTIFS ................................................................................................................................................................... 12


2.1. UNE ENTREPRISE QUEBECOISE DENVERGURE INTERNATIONALE .............................................................................................. 13

2.2. LE BUREAU OUVRAGE D'ART DE LONGUEUIL, QUEBEC, CANADA ............................................................................................ 14


3.1. CONTEXTE GENERAL ...................................................................................................................................................... 15

3.1.1. Situation gographique ................................................................................................................................... 15

3.1.2. Lancien Pont n 9 ............................................................................................................................................ 16

3.1.3. Justification de la reconstruction .................................................................................................................... 17

3.2. LE NOUVEAU PONT N9 ................................................................................................................................................. 18

3.2.1. Des contraintes respecter des solutions adaptes ....................................................................................... 18

3.2.2. Description de l'ouvrage .................................................................................................................................. 19

3.2.3. Excution des travaux ..................................................................................................................................... 25

3.2.4. Situation actuelle ............................................................................................................................................ 29

3.3. ORGANIGRAMME DU PROJET ........................................................................................................................................... 29

4. DEMARCHE SUIVIE .................................................................................................................................................... 31

4.1. ORGANISATION DE MON TRAVAIL ..................................................................................................................................... 31

4.2. PRESENTATION DES NORMES UTILISEES .............................................................................................................................. 32

4.2.1. Normes canadiennes ....................................................................................................................................... 32

4.2.2. Normes europennes ...................................................................................................................................... 33

4.2.3. Concordance entre les normes ........................................................................................................................ 34

4.3. PRESENTATION DES LOGICIELS UTILISES .............................................................................................................................. 34

4.3.1. Logiciels de modlisations ............................................................................................................................... 34

4.4. PRESENTATION DES TACHES A REALISER ............................................................................................................................. 35

4.5. PLANNING DE MON TRAVAIL ............................................................................................................................................ 37




Carole Finiels


1. Contexte et enjeux du sujet

1.1. Prsentation du sujet

Ltude comparative porte sur un pont levant en structure mtallique, selon les normes canadiennes (CAN/CSA S6-06,

Tome III Ouvrage dart) et selon les Eurocodes afin de comparer les diffrentes approches de dimensionnement entre les

normes canadiennes et europennes.

Ce mmoire prsente une synthse comparative tablie suivant les points suivants :

Comparer les hypothses de calcul ;

Comparer les sollicitations obtenues (RdM) ;

Comparer les dimensionnements de la structure mtallique ;

En outre, ce mmoire prsente une analyse de limpact normatif sur :

Le dimensionnement de louvrage ;

Lenveloppe budgtaire.

1.2. Objectifs

GENIVAR est un groupe qui ne cesse de sagrandir par ses nombreuses acquisitions au Qubec, dans le reste du

Canada, mais aussi linternational. Une des principales volonts de la socit est de devenir un leader mondial dans le

gnie-conseil. Sagrandir en Europe est alors une priorit. Ainsi, GENIVAR pourra, en connaissant les diffrences majeures

entre les rglements et limpact des normes sur le cot et le dimensionnement, sadapter et rester comptitive, quel que

soit le continent.

Suite louverture du bureau GENIVAR France et la volont de lentreprise de crer une division Ouvrage dArt, ce

mmoire sera mis la disposition des employs qubcois souhaitant travailler dans cette division et connaitre les

diffrences notables entre les deux rglements.

Le but de ce mmoire est deffectuer un comparatif des normes canadiennes et Europennes appliqus la conception

dun pont levant en structure mtallique et infrastructure bton. Lobjectif est de tirer de cette comparaison linfluence

dun systme normatif sur le dimensionnement et le cot de louvrage.

Ce projet a aussi pour objectif dapporter aux employs de GENIVAR le savoir quand linfluence des Eurocodes sur le

cot des structures ralises en Europe.

Dun point de vue personnel, le sujet est enrichissant. En effet, ayant effectu mon dernier semestre dtudes

Sherbrooke, Qubec, jai eu loccasion de me familiariser avec les normes canadiennes. Effectuer une comparaison entre

les deux normes me permettra de mieux comprendre les diffrences et similitudes et dapprofondir mes connaissances aux

Eurocodes. De plus, il me permet deffectuer le dimensionnement complet dun ouvrage dArt techniquement novateur en

Amrique du Nord.



Carole Finiels


2. Lentreprise GENIVAR

2.1. Une entreprise qubcoise denvergure internationale

GENIVAR a t fonde en 1959 Qubec. Son chiffre d'affaires est de 250 millions de dollars canadiens. Il sagit du 9e

plus important employeur dingnieur du Qubec, avec au-del de 3 500 employs uvrant dans les secteurs du

transport, des infrastructures urbaines, du btiment, de lenvironnement et du dveloppement durable. En 2007, son

prsident et chef de la direction est Pierre Shoiry.

Lentreprise possde une solide expertise en gestion et grance de projets, en construction, en gotechnique, en

financement ainsi quen exploitation dinfrastructures. Elle offre galement des services de consulting dans le domaine du

dveloppement stratgique et organisationnel.

GENIVAR est issue de la fusion de plus de 25 firmes et exploite des activits dans plus de 85 bureaux au Canada, en

Afrique et dans les Carabes. GENIVAR ralise des projets auprs des municipalits, des institutions, de plusieurs

organismes provinciaux et fdraux, des commerces et des industries du Canada ainsi que sur la scne internationale.

Plusieurs de leurs ralisations ont t primes, tant au Canada qu linternational. Parmi les distinctions :

Le prix Armatura 2010 par linstitut d'acier d'armature du Qubec pour lagrandissement du Palais des Congrs de

Montral, Qubec.

Le Grand prix du gnie-conseil qubcois 2009 par lAssociation des ingnieurs-conseils du Qubec pour la

revitalisation du front de mer, Port-dEspagne, Trinit-et-Tobago.

Le Saskatchewan Masonry Design Award 2009 pour l'ingnierie de structure d'un btiment de l'Innovation Place,

Saskatoon, Saskatchewan.

De plus, en octobre 2010 GENIVAR a reu un prix pour sa deuxime place en Amrique du Nord sur la liste des

entreprises les plus performantes publie par The Zweig Letter. Cette liste fait un classement des firmes les plus

performantes dans les domaines de larchitecture, du gnie-conseil et de la consultation en environnement. Ces

reconnaissances tmoignent de la capacit de lquipe raliser des ouvrages de qualit selon les rgles de lart en

respectant les budgets et les chanciers.

Partie 1 Figure 2.1 1 Palais des Congrs de Montral, Qubec.

Partie 1 Figure 2.1 2 Revitalisation du front de mer, Port-dEspagne, Trinit-et-Tobago.

Partie 1 Figure 2.1 3 Innovation Place, Saskatoon, Saskatchewan.



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2.2. Le bureau Ouvrage d'Art de Longueuil, Qubec, Canada

Jai effectu mon Projet de Fin dtudes au sein du dpartement Ouvrage dArt du bureau de Longueuil dirig par

lingnieur M. Mailhot, qui fut mon tuteur de PFE. Ce dpartement forme avec le dpartement Gnie Routier la division

Transport de GENIVAR Longueuil, dirig par M. Daniel Filion. De nombreux projets limage du pont 9, objet de mon

tude, sont raliss conjointement par les deux dpartements de la division.

Longueuil est situe sur la rive sud du fleuve Saint-Laurent, dans la banlieue sud de Montral. Cest la cinquime ville

en importance dmographique au Qubec. Elle fait partie de la rgion Montrgie. Le bureau GENIVAR Longueuil ralise

des projets en Montrgie mais aussi dans les autres rgions du Qubec, rgion de Montral, Estrie, Abitibi

Lorganigramme au sein de lquipe est le suivant :

Les professionnels de GENIVAR en ponts et ouvrages dart possdent une solide expertise pour la conception de

nouvelles structures ou pour la rhabilitation de structures existantes incluant linspection et la surveillance de travaux.

Leur expertise inclut tous les types douvrages dart, tant dans un environnement urbain et local que rural. Elle inclut les

ponts trave unique, les ponts traves continues, les ponts surlevs, les ponts dtagement, les changeurs, les

passages infrieurs, les ponts pitonniers conventionnels ou haubans, les ponceaux, les murs de soutnement et antibruit

ainsi que les structures de signalisation. Les matriaux de construction utiliss sont le mtal, le bton, le bton prcontraint

par post et pr-tension, constructions mixte acier-bton et acier-bois.

Les services de GENIVAR incluent ltude de faisabilit et de cots, la conception, lingnierie dtaille, ladministration

de contrat, la gestion de projet, la surveillance des travaux durant la construction, ainsi qu llaboration de programmes

dentretien.

La base de clientle inclut des clients du secteur public et priv, les ministres provinciaux des Transports, les agences

gouvernementales de transport et les municipalits. GENIVAR est en mesure de mobiliser son quipe multidisciplinaire

dans le cadre de grands projets, notamment en consortium pour la ralisation de projets en PPP.

Partie 1 Figure 2.2 4 Organigramme - Transport, Division Montrgie



Carole Finiels


3. Etude dun pont levant en structure mtallique et infrastructures bton

3.1. Contexte gnral

3.1.1. Situation gographique

Le projet consiste construire, pour le compte de Parcs Canada, un pont levant qui enjambe le canal de Chambly la

limite des municipalits de Carignan et de Saint-Jean-sur-Richelieu dans la province de Qubec.

Cette structure sera difie dans un nouvel axe routier et remplacera le Pont no 9 voie de transport rotative

desservant les populations des les Sainte-Marie et Sainte-Thrse.

Dsign lieu dimportance historique nationale en 1929 par le gouvernement du Canada, le canal demeure la seule

composante oprationnelle du rseau des canaux historiques du Qubec ayant conserv son gabarit dantan. Depuis 1972,

lagence Parcs Canada veille sa protection et sa mise en valeur. La Socit Canadienne de Gnie Civil inscrit ce site dans

sa courte liste de 25 lieux historiques nationaux de gnie civil.

Partie 1 Figure 3.1.1 5 Situation gographique gnrale

Partie 1 Figure 3.1.1 6 Localisation du nouveau pont

N

N



Carole Finiels


3.1.2. Lancien Pont n 9

Construit par la Montral Bridge Works en 1887-1888, le Pont n0 9 est le plus ancien de tous les ponts du canal de

Chambly. Erig sur le canal de Lachine, il a t modifi et rimplant sur le site actuel en 1923.

Les caractristiques structurales et architecturales de ce pont tournant en font un lment la fois reprsentatif et

rare des constructions du XIXe sicle. Il est muni de fermes de type Pony-Pratt , avec des montants carrs aux

extrmits.

Partie 1 Figure 3.1.2 8 Vue de la voie carrossable du Pont 9 existant

Le canal de Chambly, situ le long du Richelieu, constitue un ensemble historique remarquable. La construction dun

nouveau pont et la conservation de lancien permettent Parcs Canada dinsrer dans le paysage historique une ralisation

moderne, vritable phare de la technologie contemporaine. Elle offre aux gnrations actuelles et futures un aperu des

ralisations techniques propres notre poque, tout en conservant lintgrit commmorative du lieu historique.

Considr comme ressource culturelle par Parcs Canada, lancien Pont no 9 sera retourn et stabilis sur la terre ferme

par de nouvelles fondations. Son tablier sera remplac et son ossature repeinte.

Partie 1 Figure 3.1.2 7 Vue densemble de lancien Pont 9 sur le canal de Chambly



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3.1.3. Justification de la reconstruction

Lobjectif premier du projet est de remplacer le pont no 9 qui a atteint et dpass sa dure de vie utile. Sa capacit a

t diminue de 25T 5T et la circulation y est contrle et surveille. De plus, il prsente des signes de dgradation

avance et ne rpond plus aux normes de scurit en vigueur ni aux exigences de la circulation, tant pour laccs des

vhicules durgence, les types d'utilisation, le niveau de lachalandage et le type de transport. Do la ncessit dune

reconstruction.

Depuis 2005, Parcs Canada a entrepris des dmarches afin de trouver une solution pour remplacer le pont actuel. Parcs

Canada a t sensible au fait que les besoins municipaux ont grandement chang.

En 2006, une tude de circulation a t ralise. Par la suite, diffrentes options ont t analyses ; parmi celles-ci, la

possibilit de reconstruire le pont dans son axe actuel. Le reconstruire dans laxe du chemin de la Grande-Ligne (200 mtres

en amont du pont actuel) savrait tre plus intressant. Cette solution alors t tudie de faon plus approfondie au

niveau du type de structure et de la gomtrie des approches.

En fvrier 2009, les partenaires ont arrt leur choix sur loption dun pont levant dans laxe du chemin de la Grande-

Ligne.

Le nouveau pont sera conforme aux normes du Ministre des Transports du Qubec (MTQ). Par la prsence de voies

multifonctions (trottoirs et pistes cyclables) unidirectionnelles protges, il liminera le conflit dutilisation entre les

automobiles, les cyclistes et les pitons. En plus de la construction du pont, le projet consiste galement lrection dune

logette et lamnagement des approches du pont et du site par la cration dune aire de service ainsi quun

stationnement.

La totalit des travaux reprsente un investissement de lordre de sept millions de dollars, soit cinq millions deuros. Le

financement sera assum par les deux gouvernements - fdral et provincial - ainsi que par la ville de Saint-Jean-sur-

Richelieu. Les plans et devis ont t approuvs en septembre 2009. Les travaux ont commenc en juillet 2010 et sont

toujours en cours.

Partie 1 Figure 3.1.3 9 Signes de dgradations sur l'ancien Pont 9



Carole Finiels


3.2. Le nouveau Pont n9

Afin de dterminer les caractristiques du nouveau pont, il a t ncessaire didentifier les contraintes, les enjeux et les

attentes du client. Des solutions constructives adaptes ont alors t retenues. Dans cette partie, lensemble des travaux

raliser est dcrit. Cependant, lobjet de mon tude portera uniquement sur la conception du pont.

3.2.1. Des contraintes respecter des solutions adaptes

Parcs Canada ainsi que Travaux Publics et Services Gouvernementaux (TPSG) ont formul certaines attentes :

Le respect du milieu environnemental ;

La prise en compte de la valeur patrimoniale ;

La rduction des impacts de la construction ;

Le maintien de la priode de navigation dans le canal ;

La fonctionnalit du nouveau pont ;

Le respect des dlais ;

La mise en valeur du Pont 9 existant ;

La prise en considration des besoins du milieu ;

Lintgration du futur ouvrage dans lenvironnement du site ;

Ce pont est stratgique puisquen plus de permettre la navigation sur le canal de Chambly entre le 15 mai et le 15

octobre de chaque anne, il dessert la population des les Sainte-Marie et Sainte-Thrse et est utilis quotidiennement

par 5 000 usagers. La construction du nouveau pont doit tre ralise sans nuire aux oprations de navigation et

permettant le maintien du lien routier desservant la population des les Sainte-Marie et Sainte-Thrse. Pendant toute la

dure des travaux, une voie routire restera ouverte la circulation, mais la piste cyclable sera ferme. La navigation sur le

canal sera maintenue, mais rduite.

Considrant que le site du Pont n0 9 est trs visit et est travers par une piste cyclable, il a t convenu de construire

une logette incluant des toilettes publiques. Larchitecture de ce btiment a t labore en tenant compte du milieu et de

la valeur patrimoniale du canal de Chambly. En outre, une aire de service et de stationnement sera construite aux abords

du pont.

Afin dexercer une meilleure gestion de la navigation sur le canal et des oprations douverture et de fermeture du

pont, des feux de navigation seront installs et un systme de surveillance par camras sera implant.

Une tude gotechnique a dmontr limportance de construire les fondations sur pieux appuys au roc dont la

profondeur est denviron 12 mtres. Le rapport de forage est en Annexe-01.

Lespace disponible sur le site est restreint. En effet, dans ce secteur le canal de Chambly longe la route 223 et se situe

quelque 15 mtres de lemprise routire. Ceci est une contrainte pour le choix de la structure et sa construction. Plusieurs

solutions avaient t envisages. Le type de pont retenu est actionn de faon hydraulique. Un systme de contrle a t

conu en tenant compte de la fonctionnalit et la scurit de louvrage.



Carole Finiels


Les enjeux du projet sont :

Le maintien des activits de navigation dans le canal durant la priode de navigation ;

La coordination des quipes multidisciplinaires ;

La complexit des calculs pour la conception du pont ;

Loptimisation du systme de levage ;

Le systme dautomatisation et contrle bien adapt ;

Lintgration des ouvrages dans le milieu ;

La prise en compte de laspect patrimonial.

3.2.2. Description de l'ouvrage

Un des principaux critres ayant men au choix du concept du nouveau pont 9 fut lespace physique disponible au site

du futur pont. Le nouveau pont devait donc prfrablement souvrir verticalement de manire demeurer dans son axe.

Il existe plusieurs types de pont levant :

Tablier soulev entre piliers ;

Le pont basculant l'image du Tower Bridge (tablier et contrepoids tournant autour d'un axe commun) ;

The Rolling Bridge, passerelle levante dont le mcanisme s'enroule comme la queue d'un scorpion ;

Pont du millnaire de Gateshead, un pont rotatif pour pitons et vlos qui relie les villes de Gateshead et de

Newcastle, de chaque ct du Tyne en Angleterre.

Des structures comme celles prcdemment cites ont t tudies pralablement par GENIVAR et proposes au

client. Certaines solutions ont t abandonnes, comme celle dun pont soulev par pilier, pour des raisons desthtisme.

Le type de pont retenu est le pont bascule deux points de rotation. Le nouveau pont n0 9 a t conu selon ce

principe peu utilis en Amrique du Nord, lequel permet la construction dun pont dune largeur plus importante que le

pont existant, et ce, dans un espace plus restreint. Le pont est compos des lments suivants :

Le tablier offrant une largeur carrossable de 6,7 mtres et de deux pistes multifonctions

unidirectionnelles permettant le passage des pitons et cyclistes ;

Les supports en A (piliers) ;

Les bras suprieurs ;

Les tirants assurant la liaison entre les bras suprieurs et le tablier ;

Le contrepoids (entirement en acier) dune masse totale de 86,5 tonnes ;

Les cylindres hydrauliques permettant lactivation du mouvement du pont ;

Les dispositifs de centrage ;

Les amortisseurs ;

Les dispositifs de blocage.

Partie 1 Figure 3.2.2 10 Diffrents types de ponts levants



Carole Finiels


La conception du pont a ncessit une grande attention pour la structure proprement dite, ainsi que dans ltude du

mouvement du tablier et llaboration des plans afin que soient vrifis tous les conflits possibles lors du mouvement du

tablier.

Le pont devra se lever jusqu une inclinaison de 80 degrs par rapport l'horizontale pour que soit assur le gabarit

maximal de navigation du canal.

Le systme hydraulique lhuile vgtale, non nocif pour la faune et la flore, est cologique et biodgradable.

Le pont est appuy sur des pieux et palplanches formant une paroi communment appele mur-combin . La liaison

pieux-palplanche est faite avec des connecteurs en acier souds de faon continue sur toute la longueur des palplanches.

Lagencement du mur pieux-palplanche est montr Partie 1 Figure 3.2.2 12. Ce mur se poursuit le long du canal de

manire guider les navires lapproche du pont. Les pieux sont vibrofoncs et encastrs au roc par trepanage, alors que

les palplanches sont fonces au roc. Lagencement gnral des fondations est en Annexe-02.

Partie 1 Figure 3.2.2 11 Descriptif du nouveau pont no 9

Contrepoids



Carole Finiels


Partie 1 Figure 3.2.2 12 Agencement du mur combin

Lacier utilis pour les palplanches est un acier soudable 350W. Le bton utilis pour les pieux a une rsistance

minimale la compression 28 jours de 35MPa.

Le tablier dune largeur carrossable de 6,7 mtres est un tablier ajour afin de rduire les problmes de prise au vent

lors du levage. Dans le mme objectif, les trottoirs sont raliss en caillebotis.

La construction dune semelle munie de puits profonds pour assurer le mouvement adquat des poutres principales

lors du levage du tablier reprsente un dfi intressant lors de la construction de ce type de pont.

Pour la conception et lamnagement de tous les lments composant le pont, plusieurs critres ont d tre vrifis

afin que, gomtriquement, il ny ait aucun conflit. Ainsi les garde-corps sparant la chausse des voies multifonctionnelles

ont d faire lobjet dune conception spciale leur extrmit afin dviter tout contact avec le contrepoids lors de

louverture maximale du pont.

Partie 1 Figure 3.2.2 13 Tablier ajour et caillebotis



Carole Finiels


Les tirants taient initialement prvus avec un biais cependant une tude tridimensionnelle a montr que les rotules

suprieures et infrieures subiraient une usure prmature. En gardant les tirants perpendiculaires au tablier, la dure de

vie de l'ouvrage ne sera pas rduite.

La conception sismique de ce pont class Urgence selon la classification propose par la norme CAN/CSA-S6-06, a

galement ncessit lajustement de la gomtrie des cadres en A afin que lintgrit de la structure et des mcanismes

soit assure lors dun sisme important. Lutilisation dun contrepoids entirement en acier a permis de rduire

considrablement le volume de cette pice afin quelle soit moins imposante.

Le plan densemble est en Annexe-03.

La vue isomtrique est en Annexe-04.

Partie 1 Figure 3.2.2 14 Elvation garde-corps sur chasse-roue

Partie 1 Figure 3.2.2 15 Positionnement des tirants



Carole Finiels


Vue en lvation

Les figures suivantes illustrent laspect que prendra le pont, une fois sa construction termine.

Partie 1 Figure 3.2.2 16 Vue en lvation du nouveau pont no 9

Partie 1 Figure 3.2.2 17 Positionnement du pont suivant les diffrents angles de levages



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En analysant le mouvement des bras suprieurs et du tablier, on observe le schma de levage montr ci-dessous. Pour

assurer un mouvement scuritaire sans surcharger les tirants, il est primordial que les arcs de cercle forms par le

mouvement du tablier et des bras suprieurs soient parfaitement parallles. Ainsi, la distance entre les points dattache des

tirants demeure constante toutes les positions.

Pour assurer une condition balance du pont, quelle que soit sa position, la gomtrie des bras suprieurs et la masse

totale du contrepoids ont t tudies et optimises de manire ce que les droites reliant les centres de gravit infrieurs

et suprieurs et leur pivot respectif soient parallles. De cette manire, un pont bascule deux points de rotation dont la

masse du contrepoids est correctement value est parfaitement balanc toutes ces positions lorsque la vitesse des vents

est nulle.

Les cylindres hydrauliques, permettant dactiver le mouvement, assurent le mouvement scuritaire du pont lorsque

celui-ci doit tre opr lors de grands vents.

Les cylindres du pont 9 ont t conus pour les charges de vent spcifies au chapitre 13 de la norme CAN/CSA-S6-06

Calcul des ponts routiers. Cette charge correspond des rafales de vent de plus de 100 km/h. La figure 3.2-4 illustre

schmatiquement la position optimale des centres de gravit pour obtenir une condition balance.

Le contrepoids a tout de mme t conu pour permettre lajout de masse lors du balancement final du pont avant sa

mise en service final. De mme, il sera galement possible dajuster le poids du tablier en y ajoutant des masses qui

pourront tre fixes sous le tablier au droit de son centre de gravit. Notons que tout le pont incluant les pices

mcaniques ainsi que la structure ont t conus en conformit avec la norme CAN/CSA-S6-06.

Schma des points de mouvements du pont

Partie 1 Figure 3.2.2 18 Schma des points de mouvements du pont



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Position optimale des centres de gravit

3.2.3. Excution des travaux

Bien que mon tude porte uniquement sur la conception du pont et non sur la construction de la logette et de

lamnagement routier, toutes les tapes de la construction sont prsentes afin de cerner la place de la construction dans

la globalit du chantier.

Pour octroyer le contrat dexcution des travaux, Travaux Publics et Services Gouvernementaux Canada a publi un

appel doffres public. Lentrepreneur retenu est lentreprise qubcoise Opron Construction Inc.

Les principales tapes de construction sont les suivantes :

1. Organisation de chantier

Lentrepreneur sest mobilis compter du 12 mars 2010. Lutilisation optimale du site a t ncessaire afin de dfinir

les zones de travaux, les aires dentreposage et les emplacements pour les bureaux de chantier.

Lune des tapes importantes de lorganisation de chantier fut le choix des sous-traitants spcialiss et la coordination

des interventions. Un calendrier des travaux raliste et rpondant aux besoins du client a t labor.

2. Enfoncement des palplanches et pieux caissons

Ds louverture du chantier, lentrepreneur a entrepris lenfoncement des pieux caissons mtal+bton au roc, incluant

la construction dune emboture de 3 mtres de profondeur. Une plate-forme fut amnage dans le lit du canal, et le

battage des pieux caissons de 610 mm et de 915 mm fut ralis laide dquipements spcialiss. Le dfi a t de

respecter la localisation et lalignement des pieux caissons, car des palplanches devaient y tre insres. Cette opration a

exig une grande prcision au niveau des cules du pont, car la charpente mtallique levante devait sasseoir sur ces

fondations et la tolrance tait restreinte.

Partie 1 Figure 3.2.2 19 Position optimale des centres de gravit



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3. Structure de bton

Considrant la prcision quexigent les mouvements de la partie levante du pont, une grande attention est requise

dans la fabrication des coffrages. Des relevs prcis sont ncessaires avant chaque coule de bton afin de sassurer du

respect des dimensions indiques aux plans. Le contrle de la qualit du bton de ciment est un facteur important qui sera

valu et contrl par un laboratoire spcialis en contrle des matriaux.

4. Fabrication des pices mtalliques

Cest lentreprise Stel-Bec Produits D'Acier Lte de Montral qua t confie la prparation des pices mtalliques

de la superstructure comprenant la charpente mtallique, le contrepoids, les pivots, le tablier ajour, les caillebotis pour

trottoirs et autres pices faisant partie de lensemble. La fabrication est prsentement en cours. Les dimensions de chaque

pice doivent tre vrifies et valides par des dessins datelier qui doivent tre approuvs par le concepteur. Une firme en

services industriels a t mandate pour le suivi qualitatif des matriaux utiliss et le contrle de la fabrication. Cette tape

est trs importante considrant que la prcision et la qualit des pices mtalliques doivent tre sans faille pour le bon

fonctionnement de lensemble du pont.

Partie 1 Figure 3.2.3 21 Tablier ajour fabriqu en usine

Partie 1 Figure 3.2.3 20 Alignement des palplanches et pieux caissons



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5. Mise en place de la structure mtallique

Avant la livraison des pices sur le chantier, lentreprise Stel-Bec Produits dAcier Lte devra faire un assemblage en

usine afin de vrifier la conformit de la structure mtallique. Le transport des pices devra faire lobjet de permis de

transport considrant leurs dimensions et leur poids.

6. Systme hydraulique

Le pont levant sera muni dun systme hydraulique qui sera conforme la norme CAN/CSA S6-06 (Code Canadien sur le

Calcul des ponts routiers). Des exigences de mise lessai ont t dfinies et lentrepreneur devra remettre un manuel

dopration et un manuel dentretien avant la mise en service.

Ce travail spcialis est un lment important pour le bon fonctionnement du pont levant. Des calculs labors ont t

faits afin doptimiser ce systme, qui sera opr laide dun quipement de contrle et instrumentation bien adapt aux

besoins et lusage des oprateurs.

7. Automatisation et contrle

Lopration du pont levant ncessite un systme dautomatisation et contrle qui permet de bien grer lensemble des

quipements. En plus de louverture et de la fermeture du pont, un contrle doit tre exerc pour la gestion de la

circulation sur les approches du pont (barrires). Il en est de mme pour la circulation des bateaux qui est guide par des

feux de navigation. De plus, des camras seront installes afin de visualiser les ouvertures et fermetures du pont et la

prsence de bateaux dans le canal. Le systme dautomatisation et contrle sera conu de faon grer efficacement tous

ces quipements ; il sera la fine pointe technologique tout en demeurant bien adapt aux besoins et facile oprer.

8. Feux de navigation, camras, barrires

Des feux de navigation sont prvus sur les nouveaux murs de part et dautre du pont. Des camras et des barrires

seront galement installes et pourront tre contrles par loprateur du pont. Leur dclenchement sera intgr dans le

systme automatis pour assurer la scurit des usagers de la route lors de louverture du tablier.

Partie 1 Figure 3.2.3 22 Cadre en A et bras suprieur fabriqus en usine



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9. Logette

proximit du pont levant, une logette sera construite. Ce btiment sera le centre de contrle du pont levant. On y

retrouvera les quipements du systme hydraulique, le tableau de commande du systme dautomatisation et contrle et

le poste de travail du pontier. De plus, afin doffrir un service aux visiteurs et aux utilisateurs de la piste cyclable, des

toilettes publiques y seront amnages. La localisation de ce btiment a t dtermine afin dassurer une grande visibilit

permettant dobserver les oprations douverture et de fermeture du pont, ainsi quune vue sur une longueur optimale sur

le canal. Cette logette plus moderne a t conue avec une architecture qui respecte le site patrimonial.

10. Travaux routiers

Le nouveau pont est construit dans laxe du chemin de la Grande-Ligne formant une premire intersection avec la

route provinciale 223 et une seconde avec le chemin municipal Sainte-Thrse. Des travaux routiers seront effectus afin

damnager des intersections fonctionnelles et scuritaires.

11. Amnagement du site

Le site est trs visit par les cyclistes, les touristes et les vacanciers. Par consquent, Parcs Canada dsire lamnager de

faon crer un attrait touristique. Un sentier pour pitons sera construit, un systme dclairage dcoratif y sera install.

La principale intervention sera la mise en valeur du pont actuel. Cette structure sera stabilise dans une position parallle

au canal (ouverture). Des travaux de rfection seront raliss, consistant la remise en tat du tablier ainsi que la

rparation de la structure mtallique et la repeinte de lacier. Ces travaux assureront au pont existant de nombreuses

annes dexistence qui rappelleront la valeur patrimoniale de ce site.

12. Balancement et mise en service du pont

Le balancement et la mise en service du pont ont eu lieu au mois de juin 2011.



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3.2.4. Situation actuelle

mon arrive, la logette tait construite, les cadres en "A" et le tablier avaient t mis en place.

Le 18 mai lensemble suprieur du pont t assembl avec le reste de la structure. Le 7 juin eu lieu le premier essai

de levage. Des ajustements techniques ont eu lieu. En effet, le poids du contrepoids ntait pas suffisant pour permettre

aux cylindres de lever la structure. Des plaques dacier ont t rajoutes dans le contrepoids aux endroits prvu cet effet,

environs 4 tonnes, afin de permettre le mouvement du tablier. Le 8 juin le tablier pu tre lev de 0 80 degr.

Les travaux de voierie sont en cours.

3.3. Organigramme du projet

Considrant la nature multidisciplinaire du projet, GENIVAR a identifi tous les champs dactivits impliqus et a mis en

place une quipe de spcialistes dans les diffrents domaines. En complment ses quipes internes (structure, voirie,

infrastructures municipales, mcanique du btiment, lectricit, hydraulique lourde, automatisation et contrle), GENIVAR

a fait appel la firme GENIFAB pour la conception des pices mcaniques du pont (pivots et dispositifs de scurit), et au

bureau darchitecture Jacques Monty pour la prparation des plans relatifs la logette.

Tout au long de lavancement de la prparation des plans et devis, de nombreuses rencontres et discussions se sont

tenues afin de valider les solutions retenues et sassurer de bien rpondre aux attentes du client.

Partie 1 Figure 3.2.4 23 Tablier lev 80 degrs



Carole Finiels


Partie 1 Figure 3.3 24 Organigramme du projet



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4. Dmarche suivie

Le sujet de mon Projet de Fin dtudes consiste comparer les Eurocodes et la norme CAN/CSA S6-06 applique la

conception dun pont levant en structure mtallique. Il est important de ne pas perdre loptique dtablir une

comparaison entre les deux rglements tout au long du projet. Cette partie du rapport prsente la mthode que jai utilise

pour mener bien le projet, les deux systmes normatifs ainsi que les logiciels utiliss et le planning tabli.

4.1. Organisation de mon travail

Afin de mener bien mon Projet de Fin dtudes et de rpondre la problmatique pose par le sujet, jai dans un

premier temps, ralis un schma euristique. Ce schma ma permis de dtailler les divers points aborder et de ne pas

ngliger les contraintes poses par le sujet et imposes par lINSA afin dorganiser mon travail de manire efficace et de ne

ngliger aucun aspect du projet.

Une fois le schma euristique tabli (cf. 5. Schma euristique) jai dcoup mon travail en 5 phases principales :

Phase de comprhension du projet

o Lecture des plans

o Connaissance de ltat actuel

Phase de lecture des normes canadiennes et europennes

o Diffrences notables entre les rglements

Phase de calculs

o Aux normes canadiennes

o Aux normes europennes

Phase de synthse

o Impact sur le dimensionnement

o Impact sur lenveloppe budgtaire

Phase de rdaction

o Rapport intermdiaire 1

o Rapport intermdiaire 2

o Rapport final

o Poster

o Prsentation visuelle (PowerPoint)

Ensuite, jai dtaill les diverses tches effectuer. De plus, jai tabli une Table des Matires des principaux calculs

raliser pour un tel projet. Cette table ma servi de base pour tablir un planning. Diffrents livrables ont t demands

avec des dates respecter. Ils articulent mon planning (cf. 4.5. Planning de mon travail).



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4.2. Prsentation des normes utilises

4.2.1. Normes canadiennes

Au Canada, la conception dun ouvrage dart doit tenir compte des exigences de la norme CAN CSA S6-06 du code

canadien sur le calcul des ponts routiers. Outre le code fdral, les rglementations provinciales sont bien sr en vigueur.

Ainsi, au Qubec les exigences du Tome III Ouvrages dart des normes du Ministre des Transports du Qubec et les

indications prsentes dans le Manuel de conception des structures Volume I doivent aussi tre prises en considration.

La norme CAN/CSA S6-06 est spare en diffrentes sections qui expliquent les points de conception suivre pour

dfinir la structure dun pont.

Dans le cas prcis du pont levant en structure mtallique et infrastructure bton les parties utilises sont :

Partie 1 Gnralits : chapitre donnant les dimensions et autres indications (classe de route par exemple) sur la

gomtrie pour un pont ;

Partie 2 Durabilit : chapitre proposant des solutions pour amliorer la durabilit ;

Partie 3 Charges : chapitres donnant la dfinition de toutes les charges devant tre prises en compte pour le

dimensionnement dun pont (charges permanentes, surcharges routires, dformations), les coefficients de rductions

des charges selon les tats limites, les combinaisons de charges ;

Partie 4 Calcul parasismique : chapitre sur le parasismique ;

Partie 5 Mthode danalyse : chapitre donnant les principes de lanalyse dune structure, le type de modlisation

simplifie ou raffine, les calculs traiter et les mthodes de vrification ;

Partie 6 Fondation : chapitre sur les fondations ;

Partie 8 Bton : chapitre sur le matriau bton donnant les dimensions, les enrobages minimums pour le type de dalle

concernant le projet ainsi que le type de ferraillage ;

Partie 10 Acier : chapitre sur lutilisation de lacier et du mixte acier-bton qui donne les limites de rsistance selon les

cas de chargement ;

Partie 11 Joints et appuis : chapitre sur les mthodes de dimensionnement des joints de tabliers et des appuis ;

Partie 12 Dispositif de retenu : chapitre sur les dispositifs de retenue ;

Partie 13 Pont mobile : chapitre sur les ponts levant ou pivotant.

Le Tome III Conception des ouvrages dart, norme impose par le MTQ, dcrit la conception des ouvrages. Elle donne

des indications sur la classification des ouvrages, la conception des ouvrages dart, les ponts, les ponceaux (portique de

type ouvert ou ferm), murs, signalisations et clairages, inspection, valuation et entretien.



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4.2.2. Normes europennes

Les Eurocodes sont les normes europennes de conception, de dimensionnement et de justification des structures de

btiment et de gnie civil.

Ils sont diviss en 10 groupes de textes et traitent des aspects techniques du calcul de structures et du calcul au feu des

btiments et ouvrages de gnie civil. Chaque famille est constitue d'une partie gnrale (partie 1-1), d'une partie

concernant l'incendie (partie 1-2), d'une partie 2 concernant les ponts (si d'application) et d'autres parties spcifiques.

Lanalyse et le dimensionnement de louvrage seffectueront laide des Eurocodes suivants :

Eurocodes 1: Actions sur les structures.

Eurocodes 1 Partie 3: Dfinit gomtriquement et numriquement les modles de charges considrer dues au trafic

lors de ltablissement de projets de ponts-routes, de passerelles pour pitons et cyclistes et de ponts-rails (modles de

charges verticales et horizontales, variables et accidentelles) pour les vrifications vis--vis des diffrentes catgories

dtats limites : de service, ultime et de fatigue. Il fournit galement les rgles de combinaison des actions dues au trafic

avec dautres actions variables, bases sur le format semi-probabiliste de justification de la scurit des constructions.

Eurocodes 1 Partie 5: donne les principes et les rgles pour le calcul des actions de la temprature et de leurs effets sur

les btiments, ponts et autres structures.

Eurocodes 2 Partie 3 ; calcul des structures en bton ; Fondation en bton. Calcul des lments de fondation en bton

destins aux btiments et aux ouvrages de gnie civil et porte sur les exigences de stabilit, de rsistance, d'aptitude

l'emploi et de durabilit de ces lments.

Eurocodes 3 Partie 2 ; Calcul des structures en Acier : Pont en structure mtallique.

Eurocodes 7: Calcul gotechnique ;

Eurocodes 8: Calcul des structures pour leur rsistance aux sismes ;



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4.2.3. Concordance entre les normes

Partie 1 Tableau 4.2.3 1 Concordance des normes

4.3. Prsentation des logiciels utiliss

4.3.1. Logiciels de modlisations

Afin de comparer les rglements, les vrifications sont effectues pour les deux normes. Les logiciels de modlisation

utiliss seront le logiciel Advance Design America version 2010 et Robot Structural Analysis 2011.

Le logiciel utilis pour la modlisation est le logiciel Advance Design America version 2010. Pour cet ouvrage, la

fonction utiliser est design acier qui inclut la fonction calcul des charges mobiles qui permet la dfinition des

surcharges routire.

Diffrentes normes de calcul peuvent tre utilises par le logiciel pour les calculs :

American Association of State Highway Transportation Officials. (USA)

American Society of Civil Engineer. (USA)

Code National du Btiment version 1995 et 2005. (Canada)

CAN/CSA S6 version 2006. (Canada)

Pour notre ouvrage, le code applicable est le CAN/CSA S6-06, les calculs seront donc bass sur celui-ci. Les

combinaisons seront gnres selon cette norme. La modlisation sera faite en 3D.

Le logiciel Robot permettra de gnrer les combinaisons de charge ncessaire pour ltude aux Eurocodes.

Eurocodes 1 Partie

Actions CAN/CSA S6

1 Bases de calcul 3.5

2.1 Permanentes 3.5.2

2.3 Neige /Glace 3.12

2.4 Vent 3.10

2.5 Thermiques 3.9.4

2.6 Construction 3.16.4.2

2.7 Accidentelles 3.15

3. Trafic 3.8



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4.4. Prsentation des tches raliser

1- Comparaison des normes sur les points suivants :

a. Calculs des charges

b. Calculs structure mtallique

c. Calculs fondation bton

d. Analyse sismique

2- Calcul de dimensionnement aux normes canadiennes suivant le dtail ci-dessous ;

Normes et Critres de conception

Matriaux Camion de conception Combinaison de charges tats limites dutilisation Vent Neige Temprature tats limites ultimes Calcul des masses de centres de gravit

Tablier Centre de gravit infrieur lments suprieurs (bras, tirants, contrepoids et poutre transfert avant) Centre de Gravit suprieur Analyse du mouvement (Position 0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 et 80 degrs)

Diagrammes des centres de gravit pour chaque position tudie Calcul des efforts dans les cylindres et les tirants Conditions de vents nuls Conditions de vents dominants (Est vers Ouest) Conditions de vents Ouest vers Est Calcul des ractions dappui en cours de levage Pivot suprieur Pivot infrieur Analyse structurale et dimensionnement

lments suprieurs Analyse globale tats limites dutilisation (ELUT) Etat limite Ultime (ELUL) Bras suprieurs

Calcul des proprits gomtriques des bras suprieurs A,Ix,Iy,C,J (section ferme) Calcul du poids des bras suprieurs (kN/m) Diagrammes de corps libre pour chaque position tudie Calcul des efforts de flexion, de cisaillement, de compression et de torsion tats limites dutilisation (ELUT)

Etat limite ultime (ELUL) Diagramme des efforts tranchants Pour chaque position tudie Diagramme des efforts de torsion Pour chaque position tudie



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Diagramme des efforts de compression Calcul des ractions dappui (pivot suprieur) Calcul des flches avant et arrire pour chaque position tudie Dimensionnement Vrification du dimensionnement Poutre de transfert Calcul des proprits gomtriques des bras suprieurs A,Ix,Iy,C,J (section ferme) Calcul du poids de la poutre (kN/m) Diagrammes de corps libre pour chaque position tudie Calcul des efforts de flexion, de cisaillement, de compression et de torsion Diagramme des efforts de flexion Pour chaque position tudie Diagramme des efforts tranchants Pour chaque position tudie Diagramme des efforts de torsion Pour chaque position tudie Diagramme des efforts de compression Calcul des flches (pour chaque position tudie) Dimensionnement Vrification du dimensionnement Tirants Calcul des proprits gomtriques des tirants A Calcul du poids des tirants (kN) Calcul des efforts de traction Pour chaque tat limite tudi Diagramme des efforts de traction Calcul des dformations unitaires des tirants (pour chaque position tudie) Contrepoids

Calcul des proprits gomtriques du contrepoids A,Ix Diagrammes de corps libre pour chaque position tudie tats limites dutilisation (ELUT)

Etat limite ultime (ELUL) Calcul des efforts de flexion et de cisaillement Diagramme de flexion et de cisaillement Calcul des ractions aux supports du contrepoids Flches du contrepoids Pour chaque position tudie Dimensionnement Vrification du dimensionnement lments infrieurs Analyse globale tats limites dutilisation (ELUT) Etats limites ultime (ELUL) Tablier infrieur (Poutres principales, Poutres transversales, Longerons) Calcul des proprits gomtriques des lments A,Ix,Iy,C,J Calcul du poids de chacun des lments (kN) Diagrammes de corps libre pour chaque position tudie Etats limites dutilisation (ELUT) Etat limite ultime (ELUL) Calcul des efforts de flexion, de cisaillement, de compression et de torsion tats limites dutilisation (ELUT) Etat limite ultime (ELUL) Diagramme des efforts tranchants Pour chaque position tudie



Carole Finiels


Diagramme des efforts de torsion Pour chaque position tudie Diagramme des efforts de compression Calcul des ractions dappui (pivot infrieurs) Calcul des flches pour chaque position tudie Dimensionnement Vrification du dimensionnement Piliers (cadre en A ) Sommaire des ractions dappui tat limite dutilisation (ELUT) Etat limite ultime (ELUL) Dimensionnement Analyse sismique

Analyse structurale sismique Vue densemble de la structure Critre de conception Analyse structurale Etat limite ultime (ELUL) Vrification des piliers Calcul et dimensionnement des ancrages

3- Calculs similaires aux normes Europnnes

4- tablir une comparaison sur le dimensionnement (ratio dacier)

5- tablir une comparaison sur le prix de chaque version

6- Synthse des rsultats

4.5. Planning de mon travail

Aprs avoir tabli les diffrentes tches prcdemment cites, jai tabli un planning respecter. Bien entendu, les

dates des diffrents livrables sont des dates cls. Jai articul mon planning en fonction de celles-ci.

Projet de Fin dtude - Pont 9


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Anne

Mois

6 13 20 27 3 10 14 27 1 8 15 22 29 5 12 19 26 3 10 17 24 31 7 14 21 28 4 11 18 25 2 9 16 23 30

PFE au sein de Gnivar

Rendu intermdiaire 1

Rendu intermdiaire 2

Final

Soutenance PFE

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Rdaction

Comparaison des normes

Etude gomtrique

Charges et combinaisons

Modelisation

Dimmensionement partie sup

Dimmensionement partie inf

Verification dim. Sup

Verification dim. Inf

Synthse influence sur dim.

Synthse influence sur cot

OctobreMars Avril

2011

Mai Juin Juillet Aot Septembre

6

17

Partie 1 Figure 4.5 25 Planning



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5. Schma euristique

Partie 1 Figure 5 26 Schma euristique


DIFFERENCES NOTABLES ENTRE LES REGLEMENTS

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La dmarche suivie pour rpondre la problmatique du projet peut tre rsume par le schma suivant :

Partie 1 Figure 5 27 Dmarche suivie



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Partie 2 Diffrences notables entre les rglements

Cette partie prsente pour chaque tape majeure de la conception les diffrences principales entre les

deux normes.

- Les hypothses de calculs ;

- Les combinaisons de charges ;

- La justification dune section ;

- Le calcul sismique.



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La prsente partie est structure comme suit :

SOMMAIRE

1. HYPOTHESES DE CALCULS ................................................................................................................................. 44

1.1. MATERIAUX ........................................................................................................................................................ 44

1.2. CHARGES PERMANENTES ........................................................................................................................................ 44

1.3. CHARGES DE TRAFIC ROUTIER .................................................................................................................................. 45

1.3.1. Nombre de voies ..................................................................................................................................... 45

1.3.2. Modle de charge ................................................................................................................................... 45

1.3.3. Coefficient de majoration dynamique .................................................................................................... 47

1.4. FORCES DE FREINAGES ........................................................................................................................................... 47

1.5. ACTION SUR LES TROTTOIRS .................................................................................................................................... 48

1.6. ACTION THERMIQUE ............................................................................................................................................. 48

1.6.1. Coefficient de dilatation thermique ........................................................................................................ 48

1.6.2. Composante uniforme et gradient thermique ........................................................................................ 48

2. JUSTIFICATION DUNE SECTION ........................................................................................................................ 48

2.1. DEMARCHE DE JUSTIFICATION DUNE SECTION SELON EUROCODE 3 ................................................................................ 49

2.1.1. Justification en flexion ............................................................................................................................ 49

2.1.2. Justification leffort tranchant ............................................................................................................. 49

2.1.3. Rsistance au voilement sous cisaillement ............................................................................................. 50

2.1.4. Interaction flexion et effort tranchant .................................................................................................... 50

2.1.5. Vrification de la rigidit des raidisseurs ................................................................................................ 51

2.1.6. Vrification au dversement ................................................................................................................... 51

2.2. DEMARCHE DE JUSTIFICATION DUNE SECTION SELON CAN/CSA S6-06 ......................................................................... 51

2.2.1. Etat limite ultime .................................................................................................................................... 51

2.2.2. Vrification des contraintes ELF .............................................................................................................. 51

2.2.3. Vrification de la flche l ELUT ............................................................................................................ 53

3. ANALYSE SISMIQUE .......................................................................................................................................... 53

3.1. CATEGORIE DIMPORTANCE .................................................................................................................................... 53

3.2. PONT A TRAVEE SIMPLE ......................................................................................................................................... 53



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1. Hypothses de calculs

1.1. Matriaux

Caractristiques de lacier

Lapplication des Eurocodes nentraine aucun changement dans la prise en compte des paramtres

caractristiques de lacier :

Module dlasticit longitudinale : Es = 210 000 MPa;

Coefficient de poisson : = 0,3;

Module dlasticit transversale : G = 81 000 MPa;

Coefficient de dilatation linaire : = 12.10-6;

Masse volumique de lacier : = 78,5 KN/m3;

Nuance de lacier suivant les normes Canadienne

La nuance de lacier des lments dun ouvrage dart doit tre conforme au tableau 2.10-1 du Tome III Ouvrage

dart, des Normes du Ministre. De faon gnrale, en ce qui concerne les pices structurales principales, les

diaphragmes, les contreventements et les poutres de levage, la nuance de lacier spcifier doit tre conforme celle

indique ci-dessous :

NORME CAN/CSA-G40.21

Pices structurales principales Diaphragmes, contreventements et

poutres de levage

350AT 350A, 350W ou 300W

350WT 350W ou 300W

Partie 2 Tableau 1.1 2 Nuance de l'acier suivant les normes Canadienne

Acier W : acier soudable;

Acier A : acier patinable et soudable;

Acier WT : acier soudable rsilience amlior;

Acier AT : acier patinable et soudable rsilience amlior.

Remarque : Les profils lamins en acier de types WT et AT ne sont pas disponibles au Canada.

1.2. Charges permanentes

Le poids propre des matriaux de construction est dfini dans lEC1-1-1 annexe A. Les Eurocodes prvoient une

variation pour le calcul du poids propre du revtement et de ltanchit, soit 20 % si lpaisseur totale tient compte

dun revtement postrieur, sinon +40 % et -20 %. Pour le calcul du poids propre des lments structuraux, les

Eurocodes prennent la valeur nominale.



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Daprs la norme CAN/CSA S6-06, tous les lments structuraux doivent prendre en compte une variation de

+20 % et -10 %. Pour les lments mtalliques produits en usine une variation de +10 % et -5 % doit tre tenue en

compte.

1.3. Charges de trafic routier

Les charges de trafic routier sont dfinies dans LEurocode 1-2 Actions sur les ponts et dans le chapitre 3.8 de

la norme CAN/CSA S6.

1.3.1. Nombre de voies

Le nombre de voies est dfini en fonction de la largeur de la voie carrossable dtermine entre les bordures.

LEurocode 1-2 fait apparatre les notions de voies conventionnelles et daire rsiduelle. Les voies

conventionnelle

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