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Formation Eurocodes 1

Ponts à haubans

Réglages des haubans et contrôles géométriques

Florent Imberty

Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 2 - 30 mars 2006

Sommaire

• Typologies de ponts à haubans

• Réglages des haubans en phase études

• Réglages et contrôles en phase de chantier

• Conseils pour la gestion ultérieure de l’ouvrage



Les typologies de ponts à haubans

• Typologie de la nappe– Centrale / Latérale– Harpe / éventail– Haubans réduits / Haubans multiples répartis

• Matériau et section transversale– Béton précontraint– Mixte– Caisson orthotrope

• Méthodes de construction• Les types de haubans

– MTP : multi-torons parallèles– MFP : multi-fils parallèles– TMC : torons multi-couches


Typologie de la nappe

• Nappe axiale :– en cas de TPC– généralement, en cas de tablier large– possible jusqu’à 400-500m de portée– nécessite un tablier rigide en torsion⇒esthétiqueTablier de faible largeur : problème de croisement des véhiculesExceptions : Pont de l’aire de Farge… et pont de Volonne !

Acceptable pour petites portées

• Nappe latérale :– toujours possible– obligatoire pour les très grandes portées (stabilisation au vent)



Forme de la nappe


Typologie de la nappe

• Nombre de haubans :

– Haubans réduits et tablier rigide (école allemande)

– Haubans multiples répartis et tablier souple (tendance moderne)

– Travées haubanées multiples

• Suite de l’exposé : haubans multiples, travée principale unique



Matériau et section transversale

• Profils ouverts (suspension latérale) :– dalles béton minces– dalles nervurées béton– bi-poutres

• Profils fermés, rigides en torsion (suspension axiale ou ouvrages larges) :– caissons béton– caissons mixtes– caissons à dalle orthotrope



• Profils ouverts (suspension latérale) :– dalles béton minces

Pont d’Evripos (Grèce)

Pont sur la Bidouze




• Profils ouverts (suspension latérale) :– dalles nervurées

Pont de Chalon sur Saône

Pont de Gilly



• Profils ouverts (suspension latérale) :– bipoutres

Pont de Seyssel

Pont de Karkistensalmi (Finlande)




• Profils fermés :– caissons béton

Pont sur l’Isère

Pont de Wandre



• Profils fermés :– caissons mixtes

Pont de Volonne




• Profils fermés :– caissons à dalle orthotrope

Pont de Normandie – Travée centrale

Pont de Saint-Nazaire


Les méthodes de construction• Sur cintre

• Extrapolations : – lancement sur palées– mise en place par rotation

= technique à utiliser lorsque possible (simplification réalisation et respect géométrie)

• Encorbellements successifs : technique délicate, mais incontournable pour les grandes portées



Types de haubans

• 3 familles :

– MTP : multi-torons parallèles• à gaines individuelles• à gaine collective

– MFP : multi-fils parallèles

– TMC : toron multi-couches• à fils ronds• à fils ronds et profilés


Types de haubans

Enveloppe extérieure

Gaine individuelle

optionnelle

Toron à 7 fils

Air



Qualification des procédés de haubanage

• Voir recommandations CIP (2001). Principaux critères :– Qualification mécanique

• Résistance (composants et système)• Tenue en fatigue

– Étanchéité du système– Tenue dans le temps

• Vieillissement des gaines• Tenue des couleurs

• Garanties contractuelles particulières à spécifier au projet :– protection anti-corrosion des pièces métalliques (fascicule 56 du

CCTG)– durabilité des gaines de haubans– stabilité des couleurs– bon fonctionnement des amortisseurs (le cas échéant)


Réglage des haubans en phase étude

• Cas général : nécessité d’un préchargement

(exceptions : bowstring)




• Les règles pour définir la tension des haubans en service :– efforts et contraintes sous surcharges (général pour tout

ouvrage)=> dimensionnant notamment pour les tabliers minces, les

caissons à nappe axiale et les travées multiples (Millau)

– minimiser les flexions dans le tablier et les pylônes sous charges permanentes (notamment précontrainte)

=> critère important notamment ponts béton : fluage, et ponts à faible inertieExemple de reports de charges par de la précontrainte



• Appréciation de la qualité d’un réglage :– moments à vide dans le tablier et le pylône– régularité des tensions dans les haubans

Exemple de réglage médiocre : courbe de moment dans le tablier




• Les règles pour définir la tension des haubans en service(suite) :– respect de la géométrie finale du tablier, en tenant compte de

toutes les charges permanentes (notamment précontrainte)Nécessité de définir la géométrie de référence

• Choix des charges de superstructures (valeur à la mise en service)• Cas des ponts en béton : choix du temps de référence(fluage => évolution de la flèche) en fonction des retensions

éventuelles…• Cas des ponts mixtes : choix du coefficient d’équivalence


Détermination tension haubans

• Règle dite du pendule (valable pour tabliers souples)




• Tension maximale sous ELS rare (en général dimensionnante) : – FELS ≤ 0,45 FGUTS force de rupture garantie

– FELS ≤ 0,50 FGUTS

si dispositions pour filtrer et minimiser les flexions parasites aux ancrages



• Exemple – Haubans de puissance continue ou discontinue




• Sections des haubans près des pylônes


Étude des phases de construction

• Les règles pour définir la tension des haubans en construction :– Phases de construction => efforts de flexion parasites dans le

tablier :• poids équipage mobile• présence ou non dalle pour un pont mixte• absence des superstructures

⇒solution : tension des haubans en plusieurs phasesAutre avantage : meilleur respect géométrie…

Définition des phases de mise en tension : selon les méthodes, àl’exécution



Les paramètres de calcul / de contrôle

• Longueur à vide des haubans– Intrinsèque– Non mesurable

• Prédéformation des haubans– Intrinsèque– Non mesurable

• Tension– Non intrinsèque– Mesurable

• Géométrie– Non intrinsèque– Mesurable


Réglage des haubans sur chantier

• Objectif : obtenir les tensions / prédéformations / géométrie prévues par le calcul

• Règle générale : mesures redondantes

• Trois problématiques :– Bonne géométrie relative (pas de droit à l’erreur)– Bonne géométrie d’ensemble (correction possible par réglage

haubans)– Bon réglage des haubans (correction toujours possible)



Géométrie du tablier – Contre-flèches

• En général : construction sans contreflèches⇒ Construire un tablier correspondant exactement à la

géométrie finale

• Procédures différentes pour les ponts en béton et ponts en métal


Géométrie du tablier – Contre-flèches• Cas des ponts métalliquesRéglage « facile » avec un pont métallique. Fait lors de la

préfabrication en usine. Indépendant de la tension des haubans

Technique de conjugaison des joints :- montage à blanc- repérage de part et d’autre des joints de soudure – mesure des

distances entre repères- lors du montage : on reproduit ces repères

Erreur en usine non rattrapable sans introduire des efforts parasites => précision !

Pont de Volonne : cintre « souple » => attention à la géométrie !



Géométrie du tablier• Cas des ponts en béton

– Ponts coulés sur cintre : facile si cintre suffisamment rigide

– Voussoirs préfabriqués : même principe que pour les ponts en métal (mais utilisation très rare pour ponts à haubans)

– Plus difficile avec un pont en béton coulé en place : construction en géométrie relative. Principe : ne pas enfermer de cassures angulaires => réglage de l’équipage mobile en géométrie relative par rapport aux voussoirs précédentsDifficultés : poids du béton frais qui vient perturber la géométrie… D’où des haubans de travail sur l’équipage mobile

– Attention : erreurs en géométrie non rattrapables. Erreurs sur les tensions des haubans rattrapables


Géométrie du tablier

• En cas d’écart avec la géométrie finale :– Pas de retensions inconsidérées !– Imperfections locales de géométrie sans conséquence => il vaut

mieux les cacher après coup (corniches)– Si erreur systématique (par exemple, due à une erreur sur le

poids propre ou sur les vérins), corriger les tensions après recalcul et vérification structure



Méthode de tension d’un hauban

• Tension initiale– Les possibilités et difficultés :

• Pilotage en force :– précision vérin 2%,– précision poids structure 2%,– incertitudes poids matériel chantier,– gradient thermique,– souplesse extrémité fléau (traînage cisaillement)

⇒ à utiliser pour les structures très raides (haubans réduits)• Pilotage en flèche du tablier (encorbellements)

– nécessite un tablier très souple– non applicable aux premiers haubans près des pylônes (rigidité)– gradient thermique– erreurs trop grandes – risque d’écarts de tensions entre haubans

successifs



• Tension initiale– Les possibilités et difficultés (suite) :

• Tension en 2 fois : meilleure solution– Première tension à 70-90% tension théorique– Mesure simultanée tension hauban et déplacements aux nœuds

(tablier, pylône). (A faire au petit matin…)– D’où la prédéformation introduite– Par différence, on en déduit le complément de prédéformation

encore nécessaire– 2ème phase : retension avec pilotage en déplacement (cf ci-après)




• Tension initiale– Assurer une isotension entre torons d’un même hauban

• Difficulté :– poids gaine porté par le premier toron– la tension d’un toron détend ceux tendus précédemment

⇒procédés brevetés par les fabricants.⇒Exemple : Isotension (Freyssinet)



• Retension :– pilotée en déplacement– mesure du déplacement de l’ancrage par rapport à la plaque

d’appui sur la structure : plusieurs possibilités• course vérin• repère sur le hauban• nombre de tours de l’écrou sur la vis

– contrôler la force pour déceler des anomalies éventuelles• Exemple : retension haubans de Brotonne (7 ans après mise

en service) :– Tension le plus long : +120t– Après retension des autres : +12t



Matériel de mise en tension

• Recommandations CIP : – Matériel conforme aux indications de la notice technique du

procédé de haubanage– Tarage des vérins au moins 2 fois par an– Sur chantier :

• 1 manomètre étalon, précision relative 0,5%, étalonné au moins une fois par an par un laboratoire compétent

• au moins 2 manomètres avec fiche d’étalonnage datant de moins de 3 mois, servant aux mesures

• vérification des manomètres servant aux mesures à l’aide du manomètre étalon :

– avant première mise en tension– au moins tous les 4 haubans ou 300 torons


Conseils pour la gestion ultérieure de l’OA• Connaître l’état initial de la structure (au moment de la

réception)– géométrie du tablier et des pylônes– tensions dans les haubans– ouverture des joints de chaussée– position des appuis– température extérieure à laquelle ces mesures ont été faites –

par gradient thermique nul si possible (petit matin)– les courbes enveloppes des contraintes sur la fibre supérieure

(à vide à la mise en service et au temps infini, à l'ELS rare (ou fréquent))

– les courbes enveloppes des contraintes sur la fibre inférieure pour les mêmes cas de charge

– le tableau des sollicitations (N, M) et des contraintes dans lessections les plus sollicitées

– corrections à appliquer pour température



Conseils pour la gestion ultérieure de l’OA

• Garantir l’accessibilité des haubans :– accès aux ancrages– dispositifs d’accrochages pour vérins de retension

• Disposer des procédures fournies par l’entreprise :– instructions de maintenance– remplacement hauban (partiel ou complet)


Conseils pour la gestion ultérieure de l’OA• Définir un programme de surveillance :

– visites périodiques (ex. 3 ans)– inspections détaillées (ex. 6 ans)

• Contrôles à effectuer :– géométrie (tablier, verticalité pylônes, appuis, joints)– surveillance des sections les plus sollicitées– haubans, partie courante :

• aspect de la gaine générale : fissuration de la gaine, coulures (rouille, eau, cire), traces de chocs de véhicules hors gabarit ; une déformation locale de la gaine peut la marque due à la rupture d'un toron ou d'un fil.

• lors des inspections détaillées, démontage partiel d’un hauban possible

• vérification tension : au vérin, ou méthode vibratoire– haubans, ancrages : coulures, fissuration structure (béton ou

métal) ; aspect tube guide et anti-vandalisme éventuel



Bibliographie et crédits photos

• Bulletin Ponts Métalliques n°21 (2002) : article de Michel Virlogeux

• Recommandations CIP Haubans (2001), Ed. Sétra• Conférence Deauville 1994 « Ponts suspendus et à

haubans » (Ponts de Normandie, de Chalon-sur-Saône, sur l’Elorn…)

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