ponts à poutres préfabriquées précontraintes par post-tension

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Ponts poutres prfabriques prcontraintes

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Document ralis et diffus par le SERVICE D'ETUDES TECHNIQUES DES ROUTES ET AUTOROUTES Centre des Techniques d'Ouvrages d'Art 46, avenue Aristide Briand - B.P. 100 - 92223 Bagneux Cedex - FRANCE Tl. : (1) 46 11 31 31 - Tlcopieur : (1) 46 11 31 69

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PREAMBULE

Les ponts poutres sous chausse ont constitu une des premires applications de la prcontrainte dans le domaine des ponts. Leur conception, initialement inspire de celle des ponts poutres en bton arm, fait largement appel la prfabrication. On distingue deux types de tabhers, selon la technique de prcontrainte utilise pour les poutres : les ponts poutres prcontraintes par pr-tension (PRAD) qui occupent une gamme de portes allant de 10 35 mtres ; les ponts poutres prcontraintes par post-tension (VIPP), objet du prsent document, qui sont employs pour des portes comprises entre 30 et 50 mtres. Les avantages de ce type d'ouvrages sont lis la prfabrication, qui permet notamment : de se dispenser de cintres et d'chafaudages, ce qui est apprciable quand le site est difficile d'accs, de rduire les dlais d'excution, de mieux matriser la qualit des poutres. Le prsent document est un guide de conception qui traite galement de l'excution et de la pathologie des VIPP. Il s'articule de la faon suivante : les trois premiers chapitres sont consacrs la conception, la fois sur le plan technique et sur le plan esthtique, le quatrime chapitre traite de l'excution, en mettant l'accent sur les particularits des techniques employes, le dernier chapitre prsente une synthse des principaux dfauts et dsordres constats.

Documentation photographique : - Photothque du C.T.O.A. du S.E.T.R.A. - D.D.E. de l'Eure - D.D.E. de l'Indre et Loire - D.D.E. des Pyrnes orientales Ce document a t rdig au Centre des Techniques d'Ouvrages d'Art du S.E.T.R.A. sous la direction de : - A.L. Millan, Ingnieur en Chef des Ponts et Chausses - V. Le Khac, Ingnieur E.N.P.C. par : - P. Paillusseau, Ingnieur des T.P.E. Les illustrations ont t ralises par . - J.P. Gilcart.

SOMMAIRE1 - PRESENTATION DE LA STRUCTURE Ll - MORPHOLOGIE L2 - PRINCIPE DE CONSTRUCTION 1.3 - DOMAINE D'EMPLOI 1.4-AVANTAGES-INCONVENIENTS 2 - CONCEPTION GENERALE 2.1 - ADAPTATION AUX CARACTERISTIQUES DU TRACE 2.2 - TABLIER 2.3 - APPUIS 2.4 - FONDATIONS 2.5 - ESTHETIQUE 3 - CONCEPTION DETAILLEE 3.1 - MATERIAUX 3.2 - POUTRES 3.3 - ENTRETOISES 3.4 - HOURDIS 3.5 - CABLAGE 3.6 - FERRAILLAGE 3.7 - LIAISON LONGITUDINALE 3.8 - APPAREILS D'APPUI 3.9 - EQUIPEMENTS 4 - EXECUTION 4.1 - MODE DE REALISATION DES POUTRES 4.2 - ENTRETOISES 4.3 - MODE DE REALISATION DU HOURDIS 4.4 - MISE EN PLACE DES POUTRES 4.5 - STABILITE DES POUTRES EN PHASES PROVISOIRES 5 - PATHOLOGIE 5.1 - INTRODUCTION 5.2 - EVOLUTION DE LA CONCEPTION DES OUVRAGES 5.3 - NATURE ET CAUSES DE DESORDRES 5.4 - REPARATIONS ET RENFORCEMENTS 5.5 - CONCLUSIONS 6 - BIBLIOGRAPHIE NOTE D'INFORMATION N14 DU SETRA 7 7 8 9 11 15 15 21 29 40 41 49 49 50 58 60 64 72 87 93 97 105 105 118 119 124 131 133 133 134 137 145 147 149 151

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1 - PRESENTATION DE LA STRUCTURELes ponts poutres prcontraintes de type VIPP (Viaduc traves Indpendantes Poutres Prfabriques prcontraintes par post-tension) font partie de la famille des ponts poutres sous chausse en bton. Leur morphologie et leur conception prsentent de nombreux points communs avec les ponts poutres prfabriques prcontraintes par adhrence du type PRAD (PRcontrainte par ADhrence). Ces deux types de tabliers diffrent essentiellement par la technologie employe pour raliser la prcontrainte. La post-tension, permettant une mise en uvre sur chantier, conduit une prfabrication sur le site, tandis que la pr-tension, ou prcontrainte par adhrence, est essentiellement mise en uvre sur des bancs de prfabrication en usine. Dans la mme famille se situent les ponts poutres en bton arm, qui furent largement utiliss pour les passages suprieurs d'autoroutes, mais qui sont aujourd'hui supplants par les ponts dalles en bton arm ou prcontraint, malgr une surconsommation de matriaux qui se trouve largement amortie par la simplification de la ralisation. Les ouvrages de type VIPP ont galement t largement utiliss dans la gamme des ponts de moyenne porte. L'ouvrage, comportant une succession de traves indpendantes, a constitu une des premires applications de la prcontrainte dans le domaine des ponts, du fait de sa simplicit. Ce type d'ouvrage est relativement massif du fait de son paisseur importante, et cette impression est renforce lorsque la brche est de faible hauteur ou que le tablier est large.

1.1-MORPHOLOGIELe tablier est constitu de poutres longitudinales de hauteur constante, qui sont solidarises entre elles par des entretoises et un hourdis de faible paisseur supportant la chausse.

FIGURE 1 : Morphologie gnrale d'un tablier

Les poutres sont le plus souvent parallles et quidistantes. Elles comportent une large table de compression, formant la membrure suprieure, et des talons, constituant la fibre infrieure, ces deux lments tant relis par une me de faible paisseur. Les poutres ainsi ralises ont un bon rendement mcanique qui permet la structure de bien se placer dans la gamme des portes moyennes, savoir d'une trentaine une cinquantaine de mtres. Les entretoises, dont le nombre est variable, ont pour rle de raidir la structure transversalement. Leur hauteur est sensiblement gale celle des poutres.

On ralise ainsi une structure porteuse constitue d'un grillage de poutres et complte par un hourdis de faible paisseur assurant la continuit de roulement.

FIGURE 2: Vue gnrale de la poutraison

1.2 - PRINCIPE DE CONSTRUCTIONComme nous le verrons dans les chapitres qui suivent, le dimensionnement de ce type de tablier est troitement li au mode de construction qui, pour la ralisation d'une trave, comporte les tapes suivantes : - Prfabrication des poutres sur une aire de prfabrication, - mise en tension sur les poutres de quelques cbles de prcontrainte longitudinale, le plus tt possible, pour permettre de librer les coffrages, - mise en attente des poutres sur une aire de stockage, - mise en tension d'un complment de prcontrainte sur le stock, - mise en place des poutres sur appuis dfinitifs par des moyens de levage et de manutention adapts, - ralisation en place d'entretoises reliant les poutres, - mise en prcontrainte ventuelle des entretoises, - coffrage, ferraillage et btonnage en place du hourdis, - mise en tension d'une deuxime famille de cbles de prcontrainte longitudinale et dans certains cas d'une prcontrainte transversale lorsque le hourdis a acquis une rsistance suffisante. Dans le cas d'une succession de traves indpendantes, qui sont le plus souvent de portes gales, ce processus est reproduit l'avancement. L'aspect de la continuit des diffrentes traves peut tre trait de diffrentes manires, qui sont abordes au chapitre 3.7. Indiquons toutefois que les ouvrages traves indpendantes constituent, et de loin, la solution la plus courante. Un point particulier de la construction de ce type d'ouvrages est la prfabrication, ce qui ncessite des moyens particuliers de ralisation (coffrages), de pose et de manutention (mise en place des poutres), qui peuvent tre importants et qui doivent tre rentabiliss sur le chantier. Ces diffrents aspects doivent rester prsents l'esprit ds le stade de la conception de l'ouvrage.

1.3-DOMAINE D'EMPLOICe type d'ouvrage est adapt au franchissement en viaduc de brches importantes, en longueur ou en hauteur, et aux sites difficiles d'accs. Ces viaducs comportent alors des appuis d'une certaine hauteur qui dcoupent la brche en une succession de traves de longueurs gales dgageant des tirants d'air bien proportionns du point de vue du rapport hauteur/longueur. Ce type d'ouvrage peut galement tre utilis pour le franchissement de brches de moindre importance pouvant ne comporter que quelques traves, voire une trave unique, mais dans des conditions moins conomiques. Il permet ainsi le franchissement : - d'une rivire ou d'un canal, lorsque les gabarits de navigation n'imposent pas de dgager des ouvertures exceptionnelles.

FIGURE 3 : Franchissement d'un cours d'eau

d'une succession d'obstacles de faible porte, mais rapprochs (routes, voies ferres) pour lesquels des ouvrages isols ne seraient ni comptitifs, ni trs satisfaisants du point de vue esthtique, des zones de terrains dgags pour lesquels des remblais ne sont pas ralisables (valle tourbeuse par exemple), ou se rvlent non conomiques,

FIGURE 4 : Valle tourbeuse

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des voies de circulation trs importantes pour lesquelles on ne veut ni interrompre, ni mme ralentir notablement la circulation, d'une brche de grande hauteur ou d'accs difficile, pour laquelle l'emploi de cintres appuys sur le sol est difficilement envisageable...

FIGURES: Site escarp

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Indpendamment de la nature de la brche franchie, ce type de tablier permet d'atteindre des portes importantes, ce qui le situe au haut de gamme des ouvrages courants. Le domaine d'emploi de la structure correspond en effet des portes de 30 45 mtres. Ce domaine d'emploi peut tre largi dans le cas o les appuis sont importants du fait de piles de grande hauteur ou de fondations difficiles. Il est alors avantageux d'augmenter la porte pour diminuer le nombre d'appui et par consquent le cot total de l'ouvrage. C'est notamment le cas pour les viaducs d'accs de grands ouvrages qui ont t raliss avec des traves atteignant une cinquantaine de mtres (exemple des viaducs d'accs au pont de Saint-Nazaire constitus de 52 traves de 50 mtres).

FIGURE 6 : Viaducs d'accs un grand ouvrage : Pont de Saint-Nazaire

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Au-del de 50 mtres de porte, le poids des poutres devient considrable. Mentionnons, titre d'ordre de grandeur, que les poutres des viaducs d'accs au pont de Saint-Nazaire pesaient 190 tonnes pour des portes de 50 mtres. On doit alors avoir recours des moyens de pose et de manutention exceptionnels et difficilement conomiques. C'est pourquoi, dans cette gamme de portes, les ponts poutres prfabriques deviennent moins comptitifs et cdent la place d'autres types de structures telles que les ouvrages mixtes acier-bton ou des ouvrages en bton prcontraint comme les ponts pousss ou les ponts construits sur cintres autolanceurs (notons que cette dernire technique de construction n'est plus gure employe de nos jours). Pour des portes plus grandes, d'autres techniques s'imposent naturellement (ponts construits par encorbellements successifs, ouvrages mtalliques, ponts cbles ...). En dessous de 30 mtres de porte, les tabliers en dalle prcontrainte ou les tabliers poutres prcontraintes par adhrence deviennent plus conomiques. L'lancement habituel des tabliers de VIPP est compris entre le 1/16 et le 1/18, ce qui correspond des tabliers relativement pais. Pour fixer les ides, notons qu'un ouvrage de 35 mtres de porte ncessite une hauteur de 2,00 mtres. Cet aspect a un impact esthtique et retentit sur le volume des remblais d'accs. Des solutions plus tendues, jusqu'au 1/20, sont nanmoins ralisables moyennant une surconsommation de prcontrainte longitudinale. Les tabliers de type VIPP ont t largement employs dans les annes soixante et soixante-dix. Ils le sont moins de nos jours du fait des inconvnients inhrents ce type de structure qui sont dtaills dans le paragraphe suivant. En outre, la concurrence des techniques de construction des ouvrages continus (ponts construits par encorbellements successifs, ponts pousss, ouvrages mtalliques ou mixtes) a fortement limit son emploi. Toutefois, cette structure peut se rvler avantageuse dans de nombreux cas et mrite d'tre envisage au stade des projets d'ouvrages pour la comparer d'autres solutions.

1.4 - AVANTAGES - INCONVENIENTSLa balance entre avantages et inconvnients n'est pas toujours vidente, c'est pourquoi nous nous contenterons d'inventorier les diffrents aspects positifs et ngatifs.

1.4.1 -AvantagesLe principal avantage de ce type de structure est li son mode de construction qui permet d'viter le recours aux cintres s'appuyant sur le sol. On s'affranchit ainsi de nombreuses contraintes lies la brche pour la ralisation du tablier (site accident, rduction de gabarits, voies dont les contraintes d'exploitation sont fortes ...). Le recours la prfabrication apporte un intrt vident, tant sur le plan technique que sur le plan conomique. En particulier, il permet d'envisager des formes de poutres assez labores, plus difficiles coffrer, mais permettant de faire travailler au mieux la matire. On peut galement attendre de la prfabrication une amlioration de la qualit des parements et des tolrances dimensionnelles. Toutefois, 1 ' amortissement des coffrages correspondants ne pourra tre ralis que sur un nombre important de poutres. Le recours la prfabrication a galement une incidence sur les dlais d'excution de l'ouvrage, puisqu'il est possible de rendre indpendante la fabrication des poutres du reste du chantier. Un autre intrt de ce type de structure provient de son fonctionnement isostatique qui la rend pratiquement insensible aux dformations imposes, en particulier aux tassements diffrentiels des appuis et aux effets d'un gradient thermique.

1.4.2 - InconvnientsDans une conception ancienne, et prsent dpasse, les diffrentes traves taient relies par des joints de chausse assurant la continuit de roulement. Le cot de ces joints (cot initial et cot d'entretien), ainsi que l'inconfort ressenti par l'usager au passage de chaque joint, constituaient le principal inconvnient de ce type de structure.

FIGURE 7: Multiplicit des joints de chausse

Aujourd'hui, cet inconvnient majeur a disparu, grce l'attelage de traves par le hourdis permettant de rtablir une continuit de roulement tout en limitant le nombre dejoints. Cet aspect de la continuit sera trait au chapitre 3.7. Par ailleurs, ce type de tablier, constitu de poutres rectilignes, est naturellement bien adapt aux franchissements rectilignes. En revanche, il ne s'adapte que plus difficilement aux franchissements biais ou courbes.

FIGURE 8 : Pont courbe

Afin de profiter au mieux de la prfabrication, il est souhaitable de pouvoir implanter les appuis intervalles rguliers pour raliser des traves de longueurs gales. Cet aspect peut constituer un handicap pour ce type d'ouvrage.

En outre, l'paisseur relativement importante du tablier en comparaison avec d'autres structures prcontraintes (ponts-dalles, ponts-caissons) peut poser des problmes de gabarit et entraner un surcot des remblais d'accs l'ouvrage. Il convient de faire un bilan conomique global du tablier et de ses accs, lorsqu'on compare diffrents types d'ouvrages. Toutefois, il est noter que de nombreux grands viaducs de type VIPP ont, en revanche, un aspect plutt satisfaisant, du fait de cette paisseur importante donnant des proportions harmonieuses entre le tablier et les appuis. Les tabliers VIPP, comme les autres structures poutres sont plus sensibles que des structures massives aux chocs transversaux de vhicules hors gabarits. Les poutres de rive sont naturellement les plus exposes, et sans aller jusqu' la rupture des poutres, il n'est pas rare de voir sur le talon de ces poutres des traces de chocs qui sont prjudiciables la prennit de l'ouvrage. Une autre critique peut tre souleve propos de la qualit architecturale de ce type de tablier. Chaque appui reoit deux lignes d'appuis de traves adjacentes, ce qui ncessite une largeur de sommier d'appui importante qui peut nuire l'aspect esthtique, surtout dans le cas o les appuis ne sont pas suffisamment hauts. De plus, dans les ouvrages anciens, les amorces d'entretoises extrieures aux poutres de rive constituaient souvent des points faibles sur le plan de l'esthtique. Le chapitre 2.5 traite de cet aspect.

FIGURE 9 : Amorces d'entretoises en rive

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2 - CONCEPTION GENERALELes ouvrages poutres prfabriques de type VIPP sont des structures prcontraintes relativement simples. Leur bonne conception doit nanmoins respecter certaines rgles tant sur le plan technique qu'esthtique. Comme pour tout ouvrage d'art, la conception s'effectue habituellement des grandes lignes vers le dtail, par affinements successifs. Les premires approches de conception gnrale, (implantation des appuis, dfinition de travures, aspect gnral de l'ouvrage...) prcdent la conception de dtail (quipements, corniches, traitement des parements...). Il importe de souligner cet aspect, car des dmarches inverses cette rgle de bon sens et les erreurs de conception qui en rsultent sont frquentes, particulirement en matire de recherche esthtique. Il ne faut videmment pas en conclure qu'il faille ngliger des lments apparemment moins importants dans l'ouvrage, tels que, par exemple, les dispositifs de retenue ou les corniches. En effet, le choix d'un dispositif de retenue conditionne la largeur du tablier, ce qui peut influer sur le nombre total de poutres ou sur le positionnement des poutres de rive. Il en va de mme de la dfinition des corniches qui concourent modifier la face vue du tablier et marquer le profil longitudinal de l'ouvrage.

2 1 - ADAPTATION AUX CARACTERISTIQUES DU TRACE .La conception de l'ouvrage est intimement lie aux caractristiques du trac routier dans lequel s'inscrit l'ouvrage, ce qui ncessite une bonne coordination entre les projeteurs du trac et les projeteurs des ouvrages ds le premier stade des tudes d'avant-projet. Par exemple, une lgre modification du trac en plan peut conduire une diminution importante du biais du tablier et une conomie globale substantielle.

2.1.1 - Choix des portesLe choix des portes est conditionn par les possibilits d'implantation des appuis, tape essentielle dans la recherche des solutions envisageables. De ce point de vue, le respect des contraintes de la brche franchie, telles que des gabarits routiers, ferroviaires ou de navigation, la possibilit ou non d'implanter des appuis en rivire, rsultant des donnes hydrologiques du cours d'eau franchi, les conditions de visibilit des voies franchies, l'incidence des donnes gotechniques (portance, tassements), etc., permettent de dgager les zones oii les appuis pourront tre implants. Les considrations qui suivent permettent de dgager les spcificits propres aux ponts poutres de type VIPP. Dans la mesure du possible, on s'efforcera d'implanter les appuis intervalles rguliers de faon projeter un ouvrage traves gales. Le recours des traves de longueurs diffrentes est naturellement viter puisqu'il va l'encontre de la standardisation recherche pour la prfabrication des poutres. Cette dernire solution a nanmoins pu tre adopte dans le cas o l'implantation des piles intervalles constants s'avrait impossible et lorsque les variations dimensionnelles restaient limites (1 2 mtres de diffrence entre poutres de traves diffrentes), comme ce fut le cas pour l'ouvrage de la pntrante de Melun sur la Seine (1970). Le domaine d'emploi optimal correspond une gamme de porte comprise entre 30 et 40 mtres. La dfinition prcise de la trave rsulte de la longueur totale de la brche et de l'implantation des ttes de cules. C'est donc normalement dans cette gamme de portes que l'on cherchera baucher une ou plusieurs solutions de type VIPP, diffrant ventuellement par le nombre de traves.

Le recours des portes plus importantes, qui peuvent aller jusqu' 50 mtres, est envisageable lorsque l'ensemble appuis-fondations est particulirement coteux (piles de grande hauteur ou fondations sur pieux de grande longueur) ou encore qu'un gabarit de grande dimension impose une grande porte. En dehors de ces gammes de portes, d'autres solutions se rvlent plus comptitives ou mieux adaptes, comme nous l'avons vu au chapitre prcdent.

2.1.2- Profil en longLa ligne de l'ouvrage est marque par le profil en long du trac et est souligne par la corniche du tablier. Il importe de donner ce profil une ligne harmonieuse et d'viter toute variation brutale de courbure sur l'ouvrage. Un principe gnral observer pour obtenir une ligne harmonieuse consiste ne pas associer sur un mme ouvrage des profils curvilignes et rectilignes. Lorsque le profil en long prsente une pente longitudinale, constante ou variable, le trac est approch par une ligne polygonale dont chaque trave forme un ct. La ligne rouge thorique du trac n'est donc pas rigoureusement respecte, moins djouer sur l'paisseur de la couche de roulement pour rattraper cette diffrence. Cette dernire solution imposerait d'ailleurs des contraintes d'excution importantes devant un dfaut relativement mineur compte tenu des rayons de courbure du profil en long couramment utiliss.

2.1.3 - Profil en traversLa forme transversale du tablier est conditionne par la largeur de la voie porte et par ses dvers transversaux ncessaires pour faciliter l'coulement des eaux et pour s'adapter la courbure en plan. La largeur du tablier n'est pas limite en thorie, puisqu'il suffit de multiplier le nombre de poutres pour obtenir la largeur dsire. Cependant, pour des raisons d'exploitation et d'entretien, il parat prfrable de prvoir deux tabliers spars plutt qu'un tablier unique, dans le cas de deux chausses spares par un terre-plein central (profils autoroutiers ou assimils). De plus, la conception des appuis proprement dits est troitement lie la largeur du tablier, le recours aux piles-marteaux devenant difficile pour les ouvrages trs larges (largeur suprieure 15 mtres), pour lesquels il conviendra plutt de prvoir des piles fts multiples. Le dvers transversal est gnralement de 2,5 % pour un ouvrage rectiligne et varie de 2,5 % 6 %, en fonction du rayon de courbure, pour les ouvrages courbes. Lorsque l'ouvrage supporte une chausse unidirectionnelle ou lorsqu'il prsente une forte courbure en plan, le profil transversal comporte une pente unique. Dans le cas contraire, le profil en travers est double pente, encore appel profil en toit. Dans ces deux cas, on fait en sorte que la fibre suprieure du tablier pouse le dvers transversal, ce qui permet de raliser le revtement de chausse en paisseur constante et d'viter la ralisation de renformis alourdissant considrablement l'ouvrage. Une premire solution consiste donner aux tables de compression des poutres la pente transversale souhaite et couler le hourdis par-dessus ou entre les poutres en paisseur constante. Naturellement, le plan mdian des poutres doit demeurer vertical et les appuis horizontaux, pour assurer un fonctionnement normal des poutres et viter tout risque de dversement. Ceci impose de prvoir cette orientation des tables de compression dans le coffrage, et exclut donc de l'obtenir par basculement d'ensemble des poutres. Dans un souci de standardisation vident, il est galement exclu de raliser des poutres de hauteur diffrente, ce qui ncessiterait un nombre important de coffrages. Les poutres tant toutes identiques, leurs

appuis doivent tre dcals en altitude, de manire former une ligne d'appuis parallle l'extrados. Ce dcalage est obtenu en adaptant la hauteur de chacun des ds d'appuis ou en ralisant un chevtre inclin transversalement de la mme pente transversale.

Profil en travers pente unique

Profil en toit et nombre pair de poutres FIGURE 10 : Tables de compression inclines et hiourdis d'paisseur constante (solution 1)

Cette premire solution est parfaitement adapte au cas des profils en travers pente unique et au cas des profils en toit lorsque le nombre de poutres est pair. Elle est plus dlicate raliser dans le cas des profils en toit et lorsque le tablier comporte un nombre impair de poutres. En effet, dans ce dernier cas, la poutre centrale concide sensiblement avec la zone d'inversion de pente, et devrait prsenter un profil en toit pour que la table de compression soit parallle l'extrados. Cette solution ncessiterait de raliser un coffrage spcial pour ces poutres et n'est donc pas intressante. On prfre alors conserver des tables de compression horizontales et rattraper la pente transversale en jouant sur l'paisseur du hourdis, ce qui en complique un peu la ralisation (seconde solution).

FIGURE 11 : Tables de compression horizontales (solution 2)

On adopte une solution analogue cette seconde solution lorsque le dvers est variable, cas que l'on rencontre dans les zones de changement de courbure en plan. On cherche alors limiter les surpaisseurs de renformis en approchant la pente de l'extrados par celle de la table de compression des poutres. 2.1.4-Trac en plan Ce type de structure, constitu d'lments rectilignes, est naturellement bien adapt aux franchissements droits et rectilignes. Il est cependant possible de l'adapter au biais ou la courbure du trac en adoptant certaines dispositions. a) Adaptation au biais Il est trs frquent que les franchissements prsentent un certain biais gomtrique. On pourra selon le cas concevoir un ouvrage droit ou biais. Rappelons que l'angle du biais est l'angle form par l'axe longitudinal de l'ouvrage et l'axe des appuis, un ouvrage droit prsentant un biais de 100 grades.

Ouvrage biais La solution la plus naturelle consiste raliser un ouvrage biais, pour lequel les lignes d'appui sont parallles la voie franchie. L'ouvrage ralis est alors mcaniquement biais. Cette solution est conseille lorsque le biais mcanique reste modr ( cp > 70 grades ) pour les raisons suivantes : - le dimensionnement de la structure n'est pratiquement pas diffrent de celui d'un ouvrage droit. - la complication d'excution pour raliser les entretoises et leurs amorces selon le biais n'est pas considrable. En revanche, pour les ouvrages de biais plus prononc ( (p < 70 grades ), l'effet de la torsion devient important, et la disposition des appuis selon le biais devient alors inefficace sur le plan mcanique. Dans un tel cas, il est donc souhaitable de chercher rduire le biais de l'ouvrage, soit par une modification du trac dans lequel s'inscrit l'ouvrage, soit par une modification apporter dans l'implantation des appuis, comme indiqu dans le paragraphe suivant.

FIGURE 12 : Franchissement biais par un ouvrage biais

Ouvrage droit Une faon de s'affranchir des problmes lis au biais consiste raliser un ouvrage mcaniquement droit, tout en conservant le biais de franchissement gomtrique. Pour cela, il convient de raliser les lignes d'appuis perpendiculairement aux poutres longitudinales, ce qui est possible en ayant recours des piles-marteaux, constitues d'un ft cylindrique surmont d'un chevtre perpendiculaire aux poutres longitudinales. On amliore ainsi le fonctionnement mcanique du tablier, tout en en facilitant l'excution. En contrepartie, la porte de l'ouvrage est lgrement augmente puisqu'il est ncessaire de reculer les cules d'extrmits (Lj > L| sur les schmas ci-avant et ci-aprs). Cet inconvnient est insignifiant lorsque la longueur totale de l'ouvrage est importante. De plus, l'aspect esthtique de l'ouvrage n'est pas trs satisfaisant, surtout lorsque les cules sont situes proximit d'une voie circule.

FIGURE 13 : Franchissement biais par un ouvrage droit b) Adaptation la courbure en plan

Lorsque le trac en plan est courbe, les poutres sont places suivant une ligne polygonale dont chaque trave forme un ct. La courbure du tablier est obtenue en faisant varier le dbord du hourdis en encorbellement des poutres de rive. Remarquons qu'en principe, cette disposition est en opposition avec le parti habituel qui consiste arrter le hourdis au nu extrieur des poutres, dans un souci de simplicit d'excution. Le rayon de courbure est limit infrieurement par la flche maximale admissible du dbord variable, et dans la pratique, il ne peut gure descendre en dessous de 15 fois la porte, ce qui conduit des flches de 25 et 33 cm pour des portes de 30 et 40 mtres (f = LVSR). Pour que les diffrentes poutres d'une mme trave conservent la mme longueur, les lignes d'appuis de deux traves adjacentes ne sont pas parallles et font entre elles un angle L/R, les deux lignes d'appui d'une mme trave demeurant parallles. La jonction entre les deux traves est effectue par le hourdis o la dallette de continuit est de longueur variable. De telles dispositions sont illustres par la figure ci-dessous, pour laquelle les proportions n'ont pas t respectes pour une meilleure comprhension.

FIGURE 14 : Disposition des traves d'un ouvrage courbe

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Cette solution oblige prvoir des dispositions particulires au niveau des ttes de piles (largissement des chevtres ou chevtres ddoubls et lignes d'appuis non parallles). Elle demeure nanmoins prfrable celle consistant rallonger les poutres au-del de l'about.

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Lignes d'appuis non parallles et chevtre ddoubl FIGURE 15 : Adaptation la courbure

La zone de jonction entre poutres prsente un vide important du ct convexe, qu'il parat opportun de masquer par un traitement appropri de l'extrmit du chevtre.

c) Largeur variable Certains ouvrages peuvent prsenter une zone de largeur variable en extrmit d'ouvrage, lorsque le tablier dbouche sur un carrefour, ce qui n'a qu'une incidence locale, ou sur une partie plus importante qui peut correspondre l'insertion d'une voie sur le tablier. Lorsque l'largissement est modr, tant en largeur qu'en longueur, l'adaptation peut tre simplement ralise par le hourdis, qui pourra ventuellement tre renforc par rapport la zone courante (ferraillage ou paisseur). Les poutres conservent alors l'espacement constant des traves courantes. Dans le cas contraire, il devient ncessaire de disposer les poutres en ventail de manire rpartir l'largissement sur l'ensemble du hourdis. Une telle disposition ne peut tre adopte que lorsque l'largissement reste malgr tout limit et, dans la pratique, on ne pourra gure faire varier l'espacement des poutres de plus d'un mtre (par exemple espacement variable de 2,50 m 3,50 m). Dans ces conditions, il est possible de conserver des poutres de mme longueur, quitte dplacer lgrement les ds d'appui qui s'inscrivent sur un arc de cercle. Si l'largissement est trs important et rgne sur plusieurs traves, il est naturellement possible d'ajouter une ou plusieurs poutres pour s'adapter l'largissement. Le calcul d'un tel tablier est plus complexe, et on doit avoir recours des mthodes adaptes pour valuer prcisment les efforts. Pour le dimensionnement et la justification des poutres, la prise en compte de l'espacement moyen est suffisante. Les adaptations principales concernent le hourdis pour lequel on conserve habituellement une paisseur constante sur tout l'ouvrage, le ferraillage passif tant adapt aux zones de faible ou de grande porte transversale.

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FIGURE 16 : Poutres en ventail (vue en plan)

2.2 - TABLIER2.2.1 - Introduction

Nous nous consacrons dans ce chapitre aux lments de conception gnrale du tablier. L'implantation des appuis et le choix du type d'ouvrage tant ralis, il convient de dterminer le nombre, l'espacement et les dimensions des poutres. Pour le hourdis, le choix porte sur le type de fonctionnement transversal (bton arm ou bton prcontraint), et sur le mode de construction selon qu'il est coul par-dessus les tables (hourdis gnral) ou entre les tables de compression des poutres (hourdis intermdiaire). Prcisons ds maintenant que le hourdis intermdiaire correspond une solution qui n'est plus que trs peu utilise. Pour ce qui est des entretoises, il convient principalement d'en fixer le nombre, et nous verrons que dans le contexte actuel on ne conserve en gnral que deux entretoises d'about. Le nombre et 1 ' espacement des poutres dpendent videmment des performances du bton. Nous indiquons tout d'abord les lments de conception des poutres dans le cas d'emploi d'un bton "traditionnel" de classe B35. Puis nous consacrons un paragraphe aux possibilits d'emploi d'un bton hautes performances, pour lesquels une tude thorique a permis de dgager une extension du domaine d'emploi pour ce type de tablier. Prcisons toutefois que l'on compte actuellement peu de ralisations partir de btons hautes performances.2.2.2 - Poutres (cas d'un bton traditionnel)

Comme nous l'avons dj voqu, la gomtrie des poutres est relativement labore, ce qui permet d'obtenir de bonnes caractristiques mcaniques. Les poutres comportent une table de compression constituant la fibre suprieure et un large talon, constituant la fibre infrieure. Ces deux lments sont relis par une me de faible paisseur.

a) Nombre et espacement des poutres Le nombre de poutres dpend essentiellement de la largeur du tablier et de la position des poutres de rive. Positionnement des poutres de rive Dans la mesure du possible, on cherchera positionner ces poutres de rive le plus prs des bords libres du tablier, de manire supprimer la partie de hourdis couler en encorbellement de ces poutres de rive, difficile coffrer. Cette facilit ne peut tre obtenue dans le cas d'un ouvrage courbe, puisque dans un tel cas, comme nous l'avons dj mentionn, la courbure est rattrape par le hourdis en dbord des poutres de rive. La position des poutres de rive est galement conditionne par la position du fil d'eau, et il convient de veiller ce que les descentes d'eau soient suffisamment loignes de l'axe des poutres, oij sont ancrs des cbles de prcontrainte. Les dispositifs d'vacuation des eaux seront donc situs soit l'extrieur, soit l'intrieur de la poutre de rive. Lorsque le trottoir est troit, les gargouilles sont situes l'extrieur de la poutre de rive. Dans ce cas, moins de prvoir le recueil des eaux, ce qui est souhaitable pour le respect de l'environnement, des coulures risquent de souiller le parement vu du flanc des poutres et ainsi de nuire l'esthtique de l'ouvrage. Au contraire, quand le trottoir est relativement large, les gargouilles sont situes l'intrieur de la poutre de rive. Dans le cas oii l'axe de la poutre de rive conciderait avec la position du fil d'eau, il parat judicieux d'augmenter ou de diminuer la largeur de la table de compression des poutres, plutt que de prvoir la ralisation d'une zone de hourdis en encorbellement des poutres de rive.O

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FIGURE 17 : Positionnement des poutres de rive

Un autre aspect concerne la fixation des glissires de scurit qui est parfois ralise par platine et tiges traversantes. On doit naturellement veiller ce que la position de l'axe de la poutre de rive ne concide pas avec celle de la glissire. Notons que cette contrainte peut tre leve en ayant recours une fixation des glissires sur longrines non ancres en bton arm, indpendantes de la structure, solution plus largement utilise et qui prsente en outre l'avantage de ne pas interrompre la continuit de l'tanchit.

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Espacement des poutres L'espacement des poutres est voisin de 3,00 mtres et varie dans la pratique entre 2,50 et 3,50 mtres, exceptionnellement 4,00 mtres. En pratique, la structure transversale de la voie porte tant connue, on est amen comparer des solutions ne diffrant que d'une unit sur le nombre de poutres. L'espacement des poutres est donc un paramtre fondamental dont la dfinition a une forte incidence sur les autres paramtres. On peut indiquer que lorsque l'espacement des poutres crot et que les autres paramtres restent inchangs : - l'paisseur du hourdis crot, ce qui entrane une augmentation du poids total de l'ouvrage et par consquent une augmentation de la prcontrainte longitudinale, - le poids unitaire des poutres grandit, ce qui influe sur les moyens de levage utiliser, - la largeur totale des talons, constituant la fibre infrieure du tablier, reste pratiquement constante, - la largeur totale des mes, qui est fixe par des dispositions constructives, et donc directement proportionnelle au nombre de poutres, diminue, - la porte libre des coffrages du hourdis augmente et il est plus difficile d'avoir recours des coffrages perdus lgers. b) Profil des poutres Comme nous l'avons dj voqu, le recours la prfabrication permet d'envisager des formes de poutres assez labores, plus dlicates coffrer, mais permettant de faire travailler au mieux la matire. La forme des poutres est gnralement en double T, section de caractristiques mcaniques bien adaptes la gamme de portes de ce type d'ouvrage. La matire est concentre dans les deux fibres extrmes que constituent la table de compression suprieure, d'une part, et le talon infrieur d'autre part. La table de compression est gnralement de faible paisseur, ce qui permet d'excentrer au maximum la matire vers la fibre suprieure. Elle est relativement large. Des aspects tels que le type de coffrages utiliss pour le hourdis, les problmes de dversement latral des poutres, influent sur son dimensionnement de dtail. Le talon est au contraire plus massif puisqu'il doit permettre de loger les cbles de prcontrainte dans de bonnes conditions d'enrobage. Son dimensionnement est essentiellement mcanique et doit satisfaire au respect des contraintes normales de compression, notamment aux phases de construction. Ces deux lments sont relis par une me verticale de faible paisseur, qui est le plus souvent paissie au voisinage des appuis en fonction de l'importance des cisaillements. La jonction de l'me avec la table de compression et avec le talon s'effectue par l'intermdiaire d'un gousset. Le dtail du dimensionnement de ces lments est trait dans le chapitre 3.2 sur la conception dtaille de l'ouvrage.

Le schma ci-dessous correspond une forme classique de poutre pour une porte de 35 mtres et un espacement de l'ordre de 3 mtres. Remarquons que la poutre prsente une hauteur notable et qu'elle est constitue de deux lments minces, la table de compression et l'me, surmontant un talon volumineux.180

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FIGURE 18 : Morphologie des poutres (dimensions indicatives)

2.2.3 - Poutres (cas d'un bton hautes performances)Le recours des btons hautes performances permet d'envisager de nombreuses variantes de dimensionnement par rapport un bton traditionnel. L'augmentation de la rsistance du bton est le paramtre essentiel favorisant l'extension du domaine d'emploi de la structure. Nous passons en revue les avantages potentiels d'un recours un bton hautes performances. - On peut tout d'abord diminuer la hauteur des poutres, ce qui peut se rvler intressant lorsque se prsentent des problmes de gabarit et ce qui permet un gain de poids apprciable. Cette solution se traduit naturellement par une sur-consommation de prcontrainte puisque l'excentricit des cbles est limite. Le tableau ci-aprs fournit, titre indicatif, les lancements envisageables et un ordre de grandeur de la majoration de la prcontrainte pour un espacement de poutres de 3 mtres.

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CB2S

35MPa(l) 50MPa 60MPa

Elancement Elancement Majoration de la limite normal prcontrainte pour (3) (2) l'lancement limite 1/17 1/20 20% 1/20 1/22 1/23 1/26 >30% >40%

(1) Bton de rfrence. (2) Elancement ne conduisant pas une majoration sensible de la prcontrainte par rapport aux ratios habituels et pour les mmes dimensions de talon qu'un bton traditionnel. (3) Au-del de cet "lancement limite", la quantit de prcontrainte augmente trs rapidement et les talons doivent tre renforcs.

Une autre possibilit consiste largir la gamme de portes vers le haut. En adoptant un lancement normal des poutres, on peut envisager des portes de 60 65 mtres, au prix d'un doublement de la quantit de prcontrainte, ce qui se traduirait par un surcot d'environ 15% du tablier. Le poids de telles poutres serait alors assez important puisqu'il atteindrait 170 180 tonnes pour un espacement de 3 mtres. Une troisime possibilit consiste augmenter l'espacement entre poutres jusqu' 4,50 mtres environ, en conservant l'lancement classique du 1/17. Cette possibilit permet de porter la largeur limite des ponts trois poutres de 10 12 mtres environ, et celle des ponts quatre poutres de 13 16 mtres environ. Dans le cas o une solution n poutres s'avre trop juste et o la solution n-i-1 poutres est surdimensionne, l'intrt d'une solution n poutres avec un bton hautes performances parat vident. Une telle solution entrane nanmoins une augmentation de la quantit d'aciers passifs du hourdis. En revanche, la quantit totale de prcontrainte est peu prs inchange. Une dernire solution, envisager avec prudence, consisterait rduire les sections des poutres. Compte tenu des dimensions minimales imposes par des dispositions constructives (paisseurs minimales des mes et des tables), cette diminution ne pourrait s'envisager que pour les talons. Leur largeur pourrait tre rduite de telle sorte que le bton travaille pleine capacit. Cependant, il parat imprudent de descendre en dessous de 0,60 m. En effet, l'exemple d'ouvrages construits il y a une trentaine d'annes a montr que de telles structures grles vieillissaient mal et pouvaient se rvler fragiles.

Parmi ces diffrentes solutions, la plus intressante semble tre la possibilit de rduction du nombre de poutres, qui doit tre la plus conomique, puisque la quantit de prcontrainte est quivalente celle mise en uvre dans le cas d'un bton traditionnel. Toutefois, l'utilisation des pleines capacits d'un bton hautes performances implique un taux de compression du bton important dans les talons des poutres. Cela risque d'accentuer la cambrure des poutres sous l'effet des dformations diffres de fluage, mme si, cet gard, les btons hautes performances prsentent un meilleur comportement (coefficient de fluage plus faible).

2.2.4 - EntretoisesLes entretoises ont pour rle de rpartir les charges entre les poutres et de les encastrer la torsion sur appuis. Dans les premires ralisations, les ponts poutres prfabriques de type VIPP, comme les ponts poutres en bton arm, comportaient des entretoises l'about et des entretoises intermdiaires en trave. Ces entretoises intermdiaires taient en gnral situes mi-porte et aux quarts de porte, ce qui conduisait cinq entretoises au total. Toutefois, pour des ouvrages anciens, on peut rencontrer un plus grand nombre d'entretoises, rgulirement espaces ou non. Les entretoises ont une paisseur constante et une hauteur sensiblement constante, sauf au voisinage immdiat des poutres.

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FIGURE 19 : Morphologie des entretoises

La ralisation en place de ces entretoises complique et ralentit l'excution du tablier, ce qui explique que les entreprises aient cherch supprimer les entretoises intermdiaires. Le comportement de la structure est alors trs diffrent puisque le tablier devient trs souple transversalement. Cette diffrence de comportement doit tre prise en compte au niveau des calculs par des mthodes de calcul de la rpartition transversale appropries. Actuellement, pratiquement tous les ouvrages sont raliss sans entretoises intermdiaires, ce qui constitue une solution parfaitement adapte. Par contre, la suppression des entretoises d'about n'est pas recommande. En effet, ces entretoises assurent l'encastrement la torsion des poutres sur appuis, hypothse fondamentale des mthodes classiques de calcul de la rpartition transversale. Leur suppression poserait un problme de calcul dlicat sans apporter d'avantage dcisif. En outre, leur ralisation au droit des appuis est moins contraignante qu'en trave. De plus, leur rle est indispensable pour le vrinage du tablier, rendu ncessaire pour le changement des appareils d'appuis, moins de prvoir des dispositifs particuliers de vrinage ne s'appuyant pas sur les entretoises. Notons que le cas de charge correspondant au vrinage est souvent prpondrant pour le dimensionnement des entretoises. Enfin, les entretoises sur cules sont indispensables pour assurer une bonne tenue des joints de chausse d'extrmit.

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2.2.5 - Hourdis

Le rle du hourdis est multiple. En premier lieu, il assure la continuit de surface du tablier, et permet donc de relier les lments de la poutraison (poutres proprement dites et entretoises). Il fait par ailleurs office de table de compression de poutres et reoit l'tanchit ainsi que le revtement de chausse. Le btonnage du hourdis est ralis sur des coffrages appuys ou suspendus aux poutres. Alors que l'on dispose de deux appuis pour une zone de hourdis situe entre deux poutres, ce qui permet de fixer facilement le coffrage, la ralisation du coffrage d'une zone de hourdis l'extrieur des poutres de rive est plus dlicate. C'est pourquoi on cherche placer les poutres de rive immdiatement en rive de sorte qu'il n'y ait pas de hourdis couler en encorbellement. Cette solution est prconiser lorsque l'ouvrage est rectiligne. Par contre, dans le cas des ouvrages courbes, la poutraison demeure rectiligne et la courbure de l'ouvrage est obtenue par variation de la largeur du hourdis en encorbellement des poutres de rive. La liaison par le hourdis peut tre ralise de deux faons : - par un hourdis intermdiaire coul entre les poutres, - ou par un hourdis gnral coul par-dessus les poutres.

a) Hourdis intermdiaire Le hourdis intermdiaire est coul entre les poutres, dans le prolongement des tables de compression. Tables de compression et hourdis constituent donc la dalle de couverture et ont de ce fait la mme paisseur.

FIGURE 20 : Hourdis intermdiaire

Cette conception conduit un dcoupage transversal qui prsente des plans prfrentiels de fissuration au niveau des multiples reprises de btonnage. Dans ces conditions, il parat souhaitable de mettre en uvre une prcontrainte transversale pour assurer un meilleur fonctionnement transversal. Cependant, alors que la prcontrainte transversale tait systmatiquement employe il y a une vingtaine d'annes, elle l'est de moins en moins de nos jours, compte tenu de son cot (le cot des ancrages notamment pour des cbles courts). Dans la pratique, elle n'est plus envisage que pour des ouvrages trs larges. La continuit transversale doit alors tre assure par recouvrement d'armatures de bton arm, ce qui complique la ralisation des tables de compression des poutres (armatures en attente replies ou traversant le coffrage de l'extrmit des tables de compression). Toutes ces raisons militent en faveur des hourdis gnraux en bton arm, couls par-dessus les poutres, qui constituent la solution la plus couramment utilise aujourd'hui.

b) Hourdis gnral Les hourdis gnraux sont raliss par-dessus les poutres sur toute la largeur du tablier.

FIGURE 21 : Hourdis gnral

Ils sont plus faciles coffrer puisque les coffrages peuvent tre simplement appuys sur les extrmits des tables de compression. Mais ces coffrages ne sont pas dmontables et c'est pourquoi l'on parle de coffrages perdus. Diffrents matriaux sont utiliss pour les raliser, chacun ayant sa propre limite d'emploi lie sa rsistance, ce qui en pratique conduit une limitation de la porte libre du coffrage, compte tenu des charges habituellement supportes. On rencontre des coffrages en fibre-ciment pour les portes les plus modestes ou des prdalles en bton arm pour les plus grandes portes.

FIGURE 22 : Coffrages perdus ou prdalles

2.3 - APPUISEn considrant l'ouvrage dans son ensemble, de nombreux facteurs (hauteur des piles, nature du sol, type de fondations, aspect esthtique recherch ...) conditionnent l'implantation des appuis, ce qui se rpercute le plus souvent sur le tablier lui-mme. Seule une tude conomique du cot global permet d'optimiser la solution. Ainsi, il est vident que la porte conomique crot en mme temps que le cot des appuis (piles, cules et leurs fondations). La conception gnrale des appuis, piles ou cules, n'tant pas spcifique aux ponts poutres, nous nous attachons dans ce chapitre mettre en vidence les particularits lies la morphologie du tablier des VIPP. Du point de vue gomtrique, les poutres tant appuyes individuellement, la surface ncessaire pour recevoir les appareils d'appui dfinitifs et les niches vrins est assez importante, ce qui conditionne les dimensions donner aux sommiers d'appui, en respectant les distances minimales usuelles des appareils d'appuis aux bords libres {Cf. chapitre 3.8). Ainsi, transversalement, la longueur des sommiers d'appui est un peu suprieure la distance entre axes des poutres de rive et donc assez proche de la largeur totale du tablier. Dans le sens longitudinal, la largeur des sommiers d'appui est conditionne par la prsence de deux lignes d'appui, au niveau des piles intermdiaires, ou par des considrations d'entretien et de visite au droit des cules. Du point de vue mcanique, le dimensionnement des appuis est directement li aux descentes de charges provenant du tablier qui sont relativement importantes. A titre d'ordre de grandeur, pour un espacement des poutres de 3,00 mtres environ, la raction d'appui par poutre varie de 110 150 tonnes pour des portes variant de 30 40 mtres. De plus, pour des chargements dissymtriques, le ddoublement des lignes d'appui induit des moments en tte de pile, qui s'ajoutent aux effets des efforts horizontaux. Les dispositifs de lancement ou de ripage des poutres et les dispositifs de calage provisoire peuvent ncessiter des emprises spcifiques qui doivent tre prcises suffisamment tt et qui peuvent conduire majorer les dimensions des chevtres. 2.3.1 - Cules La conception des cules est tout fait classique. Il s'agit en effet de piles-cules partiellement ou compltement enterres ou de cules mur de front apparent encore appeles cules remblayes. Les cules sont compltes par des murs de tte, en aile ou en retour, qui sont relativement importants dans le cas des cules remblayes. L'emploi de murs en retour suspendus prsente l'avantage de s'opposer aux pousses des terres. a) Cules enterres Les cules enterres, dont la structure porteuse est noye dans le remblai d'accs l'ouvrage, sont les plus rpandues. Elles assurent essentiellement une fonction porteuse puisqu'elles sont relativement peu sollicites par des efforts horizontaux de pousse des terres. Dans le cas d'ouvrages en dblai, la tte de cule est implante au voisinage de la tte de talus. Elle est fonde directement en tte de talus lorsque celui-ci prsente de bonnes caractristiques mcaniques (terrain rocheux) ou est fonde sur pieux fors ou battus, si tel n'est pas le cas.

Dans le cas d'un ouvrage en remblai, si le sol prsente une bonne capacit portante, la cule peut tre fonde superficiellement ou par l'intermdiaire d'un massif de gros bton. Le sommier d'appui repose sur des poteaux ou des voiles transmettant la descente de charges la semelle. Par contre, lorsque le sol en place est de mauvaise qualit sur une profondeur telle qu'il n'est pas conomique de le purger, il convient de recourir une fondation sur pieux ou sur barrettes. Dans le cas des pieux, pour viter le dveloppement d'efforts parasites sur la fondation, il est prfrable de pouvoir riger le remblai suffisamment l'avance pour qu'il puisse se mettre en place. Les pieux seront alors raliss travers le remblai et recevront le sommier d'appui. b) Cules remblayes Les cules remblayes jouent le double rle de soutnement et de structure porteuse. Le tablier s'appuie sur un sommier solidaire d'un mur de front massif qui soutient les terres du remblai. Une telle cule est gnralement fonde superficiellement, compte tenu des efforts horizontaux importants, ce qui limite son emploi au cas des trs bons sols. Dans tous les cas, on ne pourra l'envisager que si la hauteur du soutnement reste infrieure une dizaine de mtres. Dans la pratique, son emploi reste limit aux cas o l'on souhaite limiter la longueur du tablier au strict ncessaire. c) Ttes de cules Le dessin ci-aprs illustre les diffrents lments constitutifs de la tte de cule, qui comprend deux parties principales : le sommier d'appui et le mur garde-grve.Rservations joints de chausse

Dalle de transition

-Hourdis

Entretoise

Mur garde-grve

- Talon

V

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Sommier d'appui FIGURE 23 : Principe d'une tte de cule

Le sommier d'appui est l'lment sur lequel repose l'about du tablier. Ses dimensions doivent tre suffisantes pour satisfaire un certain nombre d'impratifs :

RBiT^W^-P^^^'**'

En premier lieu, il convient de mnager un accs entre l'about des poutres et le mur garde-grve, pour permettre l'entretien et la visite des ttes de cules dans des conditions satisfaisantes, en particulier pour la surveillance de l'arrire des poutres et de leurs cachetages. Cette contrainte fixe la distance d un minimum de 0,50 m. D'autre part, la distance de l'about de poutre l'axe d'appui est en gnral voisine de 0,50 m galement (Cf. chapitre 3.2.5), ce qui fixe la distance d'. La taille de l'appareil d'appui et le respect de la dimension minimale du nu de l'appareil d'appui au parement du sommier d'appui (Cf. chapitre 3.8) permettent de dterminer la distance d", en tenant compte du biais ventuel de l'ouvrage. Par ailleurs, lorsque la cule repose sur deux files de pieux, la dimension longitudinale du sommier d'appui, qui fait office de semelle de rpartition, doit permettre de respecter les distances minimales entre axes des pieux (3 diamtres) et entre un pieu et l'extrmit du sommier d'appui (1 diamtre). Si cette condition s'avre prpondrante, il est possible de disposer les pieux en quinconce de manire ne pas augmenter la longueur du chevtre. Transversalement, la longueur du sommier d'appui doit tre suffisante pour permettre de disposer les appareils d'appui des poutres de rive et d'appuyer un mur cache latral. Le sommier d'appui prsente par ailleurs une pente longitudinale d'au moins 2% vers l'arrire, qui permet de recueillir les eaux dans une cunette au pied du garde-grve. Cette pente peut tre dirige vers l'avant, condition de prvoir la collecte des eaux dans une cunette suffisamment profonde l'avant de manire viter des coulures sur le parement avant de la cule. Cette seconde disposition permet un accs plus facile pour le curage des cunettes. Le mur garde-grve permet de soutenir les terres sur la hauteur du tablier. Compte tenu de la hauteur habituelle des poutres, son paisseur est de l'ordre de 0,30 m. Il comporte un corbeau arrire, assez bas, pour la dal le de transition et un corbeau avant pour 1 ' appui du joint de chausse, au niveau mme de la chausse (Cf. chapitre 3.9.7). Les dispositions consistant envisager des corbeaux prfabriqus boulonns sur le mur garde-grve ne sont pas satisfaisantes.

2.3.2 - PilesLes piles sont constitues d'un ou de plusieurs fts, dont la forme relve de nombreux critres, la fois d'ordre mcanique et esthtique. Les poutres reposent sur un chevtre ou sommier d'appui, par l'intermdiaire d'appareils d'appui en lastomre frett. a) Ttes de piles Comme nous l'avons vu en prambule, le dimensionnement de la tte de pile est conditionn par l'implantation des appareils d'appui dfinitifs et des niches vrins. Ces contraintes dimensionnelles sont relativement importantes dans le cas des piles puisqu'on doit raliser deux lignes d'appui par appui. Compte tenu des dimensions courantes des abouts de poutres, les deux lignes d'appui sont distantes d'un mtre environ. La longueur des ttes de piles - dimension parallle l'axe longitudinal du tablier - est donc voisine de deux mtres. Cette dimension doit tre considre comme un minimum, qui pourra tre augment si les poutres ont une grande porte ou si les piles sont de grande hauteur, de manire offrir une surface de travail plus confortable au personnel d'excution. Transversalement, la largeur totale de la tte de pile est trs voisine de la largeur du tablier pour permettre, comme dans le cas des cules, l'implantation correcte des appareils d'appui.

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En plan le chevtre prsente donc une section rectangulaire pour les ouvrages droits, en forme de paralllogramme pour les ouvrages biais et une section trapzodale pour les ouvrages courbes. Des pentes ncessaires l'coulement et au recueil des eaux sont mnages sur la surface des chevtres. Les eaux sont recueillies dans une cunette raccorde au systme d'vacuation des eaux. b) Diffrents types de piles Compte tenu de la surface importante des ttes de piles, mme si des piles-voiles peuvent tre utilises, il est plus courant de raliser le corps de la pile par un ou plusieurs fts de section rduite supportant le chevtre. De faon simplifie, si la largeur du tablier est modre (nombre de poutres infrieur ou gal quatre), les piles peuvent comporter un ft unique et sont du type pile-marteau. Si l'ouvrage est plus large, les piles sont habituellement du type portique, deux fts. Il est ainsi possible de classifier les piles selon les critres suivants : - Les piles-voiles, assez rares, sont continues sur toute la largeur du chevtre. - Les piles-marteaux sont constitues d'un seul ft de section cylindrique ou polygonale cts plus ou moins rguliers, surmont d'un chevtre en porte--faux. Cette solution est l'une des plus frquente.

FIGURE 24: Pile-marteau

FIGURE 25: Pile en forme de portique

Les portiques sont constitus de deux fts, rarement de plus. Le chevtre d'appui relie ces fts et peut prsenter un encorbellement au-del des fts. Ce type de pile, adapt des tabliers de largeur plus importante, est galement d'un emploi trs frquent. La forme des fts et leur inclinaison peuvent tre trs diverses : en Pi, en V ou en Y... Dans le cas de piles de grande hauteur, les efforts sollicitant les piles deviennent importants et on peut tre amen concevoir des piles en forme de caisson ou en H, qui prsentent de meilleures caractristiques mcaniques. Dans le cas d'appui en rivire, des dispositions particulires peuvent tre adoptes pour favoriser l'coulement des eaux ou rsister aux chocs de bateaux.

ELEVATION COUPE AA VUE EN PLAN DU CHEVETREI I I

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--ISECTION BB

COUPE c e

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FIGURE 26 : Pile en H

FIGURE 27 : Pile-caisson

Piles voiles

Ce type de pile est trs frquemment utilis pour des ouvrages courants de portes plus modestes tels que les ponts-dalles ou les ponts poutres PRAD. A partir du modle de base, de section rectangulaire constante, diffrentes variantes permettent de raliser des formes plus labores (fruit, variation d'paisseur ou de largeur...). La tte de pile est souvent largie par rapport au voile pour permettre de recevoir les deux lignes d'appui.

FIGURE 28. Piles-voiles

Pour viter un effet de mur ou de tunnel, il est souhaitable de limiter l'emploi de ces piles aux ouvrages troits et peu hauts. On se reportera au guide de conception des Ponts-Dalles [7] et au dossier PP-73 [8] du SETRA qui dveloppent de faon trs dtaille la conception de ces piles.

Piles-marteaux

Ce type de pile est intressant du point de vue esthtique, mais galement compte tenu de la faible emprise au sol ncessaire, ce qui est particulirement apprciable en site urbain. Cet appui quasi-ponctuel permet de choisir une orientation quelconque de l'appui, sans augmenter l'emprise au sol, ce qui permet de s'affranchir du problme du biais dans la plupart des cas. Le ft de pile est le plus souvent cylindrique ou assimilable et de dimensions quasiment constantes avec la hauteur. Pour une hauteur maximale de 25 mtres, un diamtre de 2,00 mtres convient habituellement. Si cette valeur devient insuffisante, on pourra concevoir une forme lgrement tronconique pour ne pas largir inutilement le chevtre. La forme de base, strictement cylindrique, est assez pauvre esthtiquement, et il est courant d'en renforcer 1 ' aspect architectural par un traitement particulier des formes ou des parements. On rencontre ainsi frquemment des formes polygonales plus ou moins rgulires.

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FIGURE 29: Piles-marteaux ft cylindrique

FIGURE 30 : Piles-marteaux ft polygonal et chevtre courbe

Le chevtre de la pile-marteau est de section sensiblement rectangulaire et son paisseur est adapter la longueur du porte--faux. Pour un porte--faux de 5,00 6,00 mtres, cette paisseur atteint couramment 2,00 mtres l'encastrement avec le ft de pile o se situent les efforts les plus importants. Le marteau est habituellement aminci vers son extrmit, et son paisseur diminue jusqu' 1,00 mtre, voire moins, l o la hauteur l'encastrement n'est plus ncessaire. Une grande libert de variation d'paisseur est alors possible (formes arrondies ou lignes brises), dont on peut tirer parti au niveau architectural. Des marteaux d'paisseur constante sont cependant couramment raliss.

FIGURE 31 : Diffrentes formes de chevtres

Les chevtres sont simplement arms ou sont prcontraints par quelques cbles, la deuxime solution permettant de raliser des chevtres plus minces et des longueurs de consoles plus importantes. Les dimensions indiques dans les paragraphes prcdents dpendent de trs nombreux paramtres (porte, importance du porte--faux, marteau prcontraint ou non) et ne sont naturellement que des ordres de grandeur qu'il convient d'adapter aux efforts effectivement appliqus.

FIGURE 32: Fts allongs

Des fts allongs ou oblongs peuvent galement tre utiliss, ce qui permet de limiter les longueurs de porte--faux des chevtres. On se trouve alors dans un cas intermdiaire entre une pile-marteau et une pile-voile.

Piles en forme de portique

Lorsque le tablier est assez large, on a recours des piles portiques de faon diminuer la porte du chevtre. Dans sa forme la plus simple, les fts et le chevtre sont rectangulaires, ce qui constitue la solution la plus facile raliser.

FIGURE 33 : Portique en Pi base d'lments rectangulaires

La forme des fts et leur inclinaison peuvent tre trs diverses, que ce soit pour des raisons architecturales ou pour une question d'emprise au sol. On rencontre ainsi couramment des formes enV.

FIGURE 34 : Portiques en V

Les fts d'une mme pile sont imprativement fonds sur une semelle unique (semelle de fondation superficielle ou semelle de rpartition de fondation profonde), pour parer tout risque de tassement diffrentiel que ne saurait supporter le chevtre.

rLes dimensions des fts sont analogues celles des fts de piles-marteaux dans le sens longitudinal. Par contre, le fonctionnement en portique permet de prvoir des lments plus fins transversalement. De mme, les dimensions des chevtres sont assez voisines de celles des chevtres des piles-marteaux. La zone centrale du chevtre est souvent de section constante, la zone en console, si elle existe, allant en s'amincissant vers l'extrmit libre, comme les consoles des piles-marteaux.

FIGURE 35: Pile-portique chevtre dbordant

^

Piles en rivire Lorsque les piles sont susceptibles d'tre soumises des chocs de bateaux, il est ncessaire de concevoir des piles massives afin de limiter l'effet des efforts locaux dus aux chocs. La prise en compte de telles actions a galement une trs forte incidence sur le dimensionnement des fondations.

FIGURE 36: Pile massive

Ce choix peut galement tre dict par des raisons architecturales. Dans le cas o les courants peuvent tre significatifs, dans le but de limiter les perturbations locales dues la prsence de la pile, il convient de profiler les fts et de les orienter convenablement par rapport au courant, pour favoriser le bon coulement des eaux.

FIGURE 37 : Pile profile en rivire

Piles de grande hauteur Ds que la hauteur des piles est importante, les efforts horizontaux appliqus en tte de pile engendrent des moments importants et il est ncessaire d'adapter l'inertie des piles aux efforts. On a alors recours des piles en H ou en forme de caisson de section constante ou variable, prsentant un bien meilleur rendement mcanique que les sections pleines. Il est assez difficile de dfinir la hauteur partir de laquelle l'emploi de ce type de pile est intressant, mais il semble qu'il convient de l'tudier partir d'une vingtaine de mtres, mme si des piles-marteaux de 25 mtres de hauteur ont t construites.

FIGURE 38 : Pile en H

FIGURE 39: Pile de grande hauteur

I

Ces piles sont coiffes en partie suprieure par un sommier d'appui de forte paisseur, permettant de diffuser les charges. Ce chevtre peut dborder transversalement pour s'adapter la largeur du tablier, de manire analogue une pile-marteau classique. Dans le cas des piles creuses, l'accs la tte de pile se fait le plus souvent par la pile et il convient de prvoir un trou d'homme dans le chevtre.

I

2.4 - FONDATIONSPour des ouvrages pouvant atteindre une cinquantaine de mtres de porte, les fondations doivent tre absolument fiables, compte tenu des descentes de charges relativement importantes (ractions de 100 150 t par poutre pour des ouvrages dont les poutres sont espaces de 3,00 mtres environ). C'est pourquoi les campagnes de reconnaissance gotechnique doivent imprativement comporter au moins un essai pressiomtrique par appui. Ces reconnaissances permettent de dterminer les diffrentes possibilits de fondations (niveaux de fondation et capacit portante) et les contraintes de ralisation des fondations (blindage de fouilles, rabattement de nappes, possibilits de battage ...). Une fondation superficielle ne peut tre envisage que sur un sol de trs bonne qualit. Lorsque la qualit du sol en surface n'est pas suffisante, le recours des fondations profondes s'impose (pieux battus ou, plus frquemment, pieux fors). Les fondations profondes des cules sont ralises sur une ou deux files de pieux selon 1 ' importance des efforts horizontaux et donc du type de cule (cule enterre ou cule remblaye).

Notons qu'une des caractristiques des appuis intermdiaires de VIPP est de supporter deux lignes d'appui, et que, par consquent, les descentes de charges sont assez excentres par rapport l'axe de la fondation. C'est pourquoi leurs fondations sont le plus souvent ralises sur deux files de pieux ou encore sur une file de pieux de gros diamtre. Deux files de pieux 0 1000 ou une file de pieux 0 1500 constituent un bon ordre de grandeur. En ce qui concerne les tassements, nous pouvons remarquer que ce type d'ouvrage est totalement insensible aux tassements diffrentiels entre appuis adjacents, pour les ouvrages traves indpendantes, compte tenu de leur caractre isostatique. De tels tassements peuvent toutefois entraner des dsordres dans les quipements (corniches, dispositifs de retenue et canalisations) et modifient le profil du tablier ce qui a une incidence esthtique. Cependant, des tassements diffrentiels locaux, transversaux ou longitudinaux, entranent des dplacements d'autant plus importants en tte de pile que les piles sont hautes. En tout tat de cause, le dimensionnement et les justifications des fondations devront tre conformes au fascicule 62, titre V du C.C.T.G. "Rgles techniques de conception et de calcul des fondations des ouvrages de gnie civil" [19].

2.5 - ESTHETIQUELes ponts poutres prfabriques de type VIPP se caractrisent par une succession de traves gales, ce qui rend la silhouette de l'ouvrage quelque peu monotone. Cet aspect est toutefois attnu dans le cas d'un franchissement d'une brche vallonne, le tablier et les appuis dlimitant des sections de hauteur variable tendant briser cette monotonie. Une autre caractristique particulire est lie leur lancement relativement faible, le rapport de la hauteur du tablier la porte restant voisin du 1/17. Le tablier est ainsi assez massif et ne s'adapte de faon satisfaisante qu' des tirants d'air relativement hauts, que l'on rencontre dans les brches importantes. Cette lourdeur apparente pourrait tre attnue en ralisant un encorbellement large qui placerait dans l'ombre le flanc des poutres. Ainsi, comme c'est le cas pour les ouvrages mixtes bipoutres ou les ponts-dalles larges encorbellements, la hauteur apparente du tablier, correspondant la hauteur claire, est fortement diminue. Au contraire, dans le cas des ponts poutres VIPP, il est commode de ne pas prvoir de hourdis en encorbellement des poutres qui se rvle difficile raliser. La distance de l'extrmit du tablier l'axe de la poutre de rive est donc en pratique limite lademi-largeur de la table de compression des poutres, soit environ un mtre, distance qui ne suffit pas masquer le flanc des poutres par effet d'ombre. Un autre point qui doit tre trait correctement concerne la matrise des dformations diffres. Ainsi, sous l'effet du fluage du bton, les poutres ont tendance se cambrer vers le haut, et il convient naturellement de prvoir les flches vers le bas donner au fond de moule pour compenser cette cambrure vers le haut. Notons toutefois qu'il est prfrable du point de vue esthtique de voir des traves prsentant une cambrure vers le haut plutt qu'une flche vers le bas. Dans cette optique, on vise obtenir le profil de la ligne rouge du tablier au dbut de la mise en service de l'ouvrage. L'aspect esthtique de l'ouvrage est galement trs sensible la qualit des parements. A la ralisation, il convient naturellement de porter un soin particulier la mise en uvre du bton (vibration, uniformits de teinte et de texture, ...) et de bien concevoir l'assainissement des diffrentes parties de l'ouvrage pour viter coulures et salissures de ces parements (gouttes d'eau, vacuation des eaux, assainissement des ttes d'appuis ...).

2.5.1 - TablierL'inconvnient esthtique majeur de ce type de structure rside en la prsence d'amorces d'entretoises extrieures aux poutres de rive, qui peuvent tre ncessaires pour permettre le logement des cbles de prcontrainte des entretoises. Il n'existe gure de solution satisfaisante pour traiter convenablement ce problme dans le cas des entretoises intermdiaires, ce qui conduit un aspect peu esthtique des ouvrages anciens. Cet inconvnient a aujourd' hui disparu puisqu' on ne conserve habituellement que des entretoises d'about.

FIGURE 40: Nombreuses amorces d'entretoises extrieures aux poutres de rive dans le cas d'entretoises intermdiaires

Il demeure toutefois lorsque les entretoises d'about, qui sont systmatiquement conserves, sont prcontraintes transversalement, et qu'une amorce extrieure aux poutres de rive reste alors ncessaire. On cherchera alors la rendre aussi discrte que possible, moins de chercher en tirer un parti architectural.

FIGURE 41 : Amorces d'entretoises discrtes au droit des piles

Mais il est galement possible de masquer les amorces d'entretoises et le joint entre poutres par un masque, qui peut tre ralis par un mur dans le prolongement du chevetre de la pile.

FIGURE 42 : Muret cache sur pile-marteau

Une autre possibilit consiste faire descendre ponctuellement la corniche de manire recouvrir cette partie du tablier peu esthtique. Ce point doit naturellement faire l'objet d'une tude architecturale particulire.

FIGURE 43: Retombe de la corniche

Dans l'exemple schmatis ci-aprs, le prolongement courbe du chevetre de pile disparat sous la corniche haute, ce qui permet de masquer totalement le joint et les amorces d'entretoise.

Corniche haute

Prolongement du chevtre formant cache

FIGURE 44 : Muret cache dans le prolongement du chevtre d'appui

Comme pour la plupart des ouvrages, la corniche est l'lment de superstructure permettant de marquer la ligne de l'ouvrage, puisqu'il s'agit de l'lment le mieux clair du tablier et donc le plus visible. Compte tenu de l'paisseur relativement importante du tablier lui-mme, il importe de donner la corniche une hauteur suffisante bien proportionne avec la hauteur du tablier. Des corniches trs hautes, comme sur le schma ci-avant, permettent de diminuer la surface vue en masquant le flanc de la poutre. De telles corniches en bton sont trs lourdes et c'est leur principal inconvnient. On ralise aujourd'hui des corniches en matriaux lgers (fibres synthtiques, bardages mtalliques peints) qui sont prfrables de ce point de vue et auxquelles on peut donner des qualits architecturales intressantes. Pour ce qui est des corniches en bton, on a de plus en plus recours des corniches prfabriques d'aspect gnralement plus satisfaisant que celui des corniches coules en place, qui permettent de raliser des traitements de surface trs varis et qui peuvent tre assez labors.

'Wi'Wtf!'^

Comme pour tout ouvrage, des corniches prsentant un dfaut d'alignement se remarquent trs vite l'il nu, ce qui nuit l'aspect gnral. Les dispositifs de retenue interviennent galement sur l'aspect du tablier. On trouvera dans le chapitre 3.9 un plus ample dveloppement sur ce sujet. Sur le plan esthtique, il est clair que les dispositifs du type garde-corps ou du type barrire BN4 donnent une plus grande transparence l'ouvrage du fait de leurs barreaudages. Les dispositifs de type BN1 ou BN2 sont particulirement opaques et augmentent la hauteur vue du tablier, ce qui ajoute encore l'aspect massif d au faible lancement de la structure. Par ailleurs, le recours la prfabrication des poutres doit normalement s'accompagner d'une plus grande qualit d'excution, qui du point de vue esthtique se traduit par une meilleure qualit de parement. Malgr cet avantage a priori, il est prudent de commencer la ralisation des poutres par une ou plusieurs poutres intermdiaires, qui sont moins visibles lorsque 1 'ouvrage est termin, ce qui s'avre moins gnant au cas o elles prsenteraient des irrgularits de parements. Il est assez rare d'envisager un traitement du parement des poutres qui sont laisses brutes de dcoffrage. On a cependant ralis des mises en peinture des flancs des poutres d'ouvrages dont les parements avaient t souills par des venues d'eau percolant travers le hourdis et l'tanchit. Dans certains cas, lorsque l'architecte souhaite teinter la partie vue des tabliers, des colorations du bton lui-mme peuvent tre justifies (coloration superficielle ou dans la masse du bton, peintures). Il convient de s'assurer le cas chant que les produits utiliss ne nuisent pas la qualit du bton. Leur tenue dans le temps est souvent incertaine.

2.5.2 - Appuis

Comme nous l'avons vu dans le chapitre 2.3, il est possible d'envisager des formes trs varies de piles, en jouant sur le nombre et la forme des fts ainsi que sur les dimensions du chevetre d'appui. A partir des formes simples base d'lments circulaires ou polygonaux pour les fts de piles et d'lments rectangulaires ou trapzodaux pour les chevtres, les possibilits de faire varier les formes sont innombrables. Il est possible de jouer sur la forme des fts (cercles, rectangles, losanges, polygones plus ou moins rguliers), ainsi que sur la variation de leurs dimensions (diminution ou augmentation des paisseurs). Dans le cas de fts multiples, il est possible d'incliner les fts eux-mmes, ce qui est trs frquemment utilis dans le cas des piles-portiques. On obtient alors des piles en forme de V, de Pi ou encore de X lorsque les fts se croisent. Une grande libert de forme du chevetre est galement possible. Si la surface de la tte de pile est quasiment impose, il est possible djouer sur la hauteur du chevetre - hauteur constante ou variable, linairement ou non. Cette latitude est limite par des considrations d'ordre mcanique, qui imposent en particulier une paisseur notable de l'extrmit du chevetre ( 1 mtre environ). La largeur du chevetre est galement assez importante (2 mtres environ) pour pouvoir recevoir deux lignes d'appui. L'extrmit du chevetre est donc gnralement assez visible, ce qui constitue un inconvnient esthtique certain. La photo ci-aprs illustre 1 ' aspect peu esthtique de l'extrmit massive du chevetre, accentu ici par les diffrences de teinte et des coulures sur les parements.

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Aciers p r i n c i p a u x des prdalles

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Aciers s e c o n d a i r e s des prdalles

FIGURE 76 : Non-continuit des armatures longitudinales des prdalles

Dans le cas de prdalles participantes, il est intressant de faire concider la cote de l'armature principale de la prdalle avec celle des armatures transversales infrieures du hourdis. On conserve alors un bras de levier maximal pour les aciers transversaux. Ces aciers sont alors pratiquement centrs dans la prdalle, ce qui ne correspond pas un fonctionnement optimal de l'acier dans les phases o le hourdis coul en place n'existe pas encore. Une meilleure excentricit de l'acier de la prdalle ne peut tre obtenue qu'en augmentant l'paisseur de la prdalle, ce qui se traduira par une diminution du bras de levier de l'acier longitudinal. Les aciers principaux de la prdalle sont ancrs par scellement droit dans le bton de deuxime phase. La continuit de ces armatures avec les aciers transversaux du hourdis s'effectue par recouvrement, la proportion des barres arrtes ne pouvant dpasser le tiers de la section (aciers de nappe proche d'une paroi), moins de renforcer les armatures longitudinales de couture. Les zones de recouvrement rgnent donc sur trois longueurs de scellement, ce qui est trs important l'chelle de l'entraxe des poutres. Les connecteurs peuvent tre raliss par de petits cadres ou des chaises ; ils pourront tre utiliss comme armatures de montage pour faciliter la mise en place des armatures longitudinales et transversales. Il est galement souhaitable de renforcer la connexion en ralisant une surface rugueuse. ! v. ; Il rsulte de ces considrations que la conception du ferraillage des prdalles participantes est assez dlicate raliser (recouvrements, connexion ...).

Acier de connexion

Bras de levier rduit

Enrobage de l'acier respecter

Ancrage des aciers principaux de la prdalle

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Mortier de rglageaux rsines Tige de prcontrainte-

Plaque de rpartition infrieure Entretoise d'about -Plaque noprne

FIGURE 87 : Exemple d'attelage par plats mtalliques boulonns

Certaines ralisations ont ncessit une dmolition partielle ou totale du hourdis dans la zone de fixation des plats, de manire raliser 1 ' attelage sans surpaisseur et garantir un bon contact acier-bton. Les armatures passives et les cbles de prcontrainte transversale ventuels du hourdis doivent tre dgags avec soin sur toute cette zone. Dans d'autres procds, le hourdis est simplement for pour la rservation des boulons HR et on ralise ventuellement dans le hourdis une engravure de l'paisseur du plat au droit de chaque plat. Les plats mtalliques reposent sur le bton du hourdis par l'intermdiaire d'un mortier de rsines. De petits plats transversaux percs servent de logement aux ttes de boulons ou aux crous des boulons HR, afin d'viter qu'ils ne poinonnent l'tanchit. Une plaque souple (plaque noprne par exemple) permet de dsolidariser le plat mtallique de part et d'autre du joint, de manire autoriser la flexion du joint qui subit les rotations diffrentielles des traves adjacentes. Ce procd est intressant du fait de sa simplicit d'excution. Il prsente toutefois 1 ' inconvnient d'une intervention par la chausse, ce qui conduit des restrictions de circulation. b) Attelages par tirants-butons Ce dispositif est constitu d'une barre de prcontrainte formant tirant, qui traverse les entretoises d'about et est ancre sur leur face externe. Entre les entretoises, cette barre est place 1 ' intrieur d'un tube mtallique, constituant le buton, qui est appuy sur la face interne des entretoises. Ce systme est complt par le remplissage du joint par un matriau compressible (boudin d'lastomre frett, par exemple). Aprs mise en tension de l'armature, le buton mtallique est ensuite inject en fin d'opration. Ce type d'attelage transmet les efforts horizontaux tout en laissant libres les rotations des traves atteles, grce un appui articul sur les entretoises. Le principe d'appui des ancrages de la barre de prcontrainte ainsi que celui du buton fait l'objet de variantes dont certaines sont brevetes. Le dessin ci-aprs correspond au systme utilis pour atteler le viaduc d'accs au Pont d'Aquitaine de Bordeaux et mis au point par le CETE de Bordeaux. L'articulation du buton est ralise par une pice mtallique. L'attelage comporte plusieurs de ces systmes groups deux deux de part et d'autre des poutres, sans qu'il soit ncessaire de prvoir une paire de tirants-butons par poutre, bien qu'il s'agisse de la disposition la plus courante.

Pour solliciter le moins possible les entretoises qui n'ont pas t prvues pour cet attelage, il convient de placer les systmes tirants-butons le plus prs possible des mes, compte tenu de l'encombrement des diffrentes pices. Si les entretoises ne peuvent supporter les efforts induits par l'attelage, il est possible d'ancrer ces systmes d'attelage sur des bossages rapports serrs contre les mes par prcontrainte (barres courtes), de manire analogue ceux qui sont raliss pour ancrer ou dvier une prcontrainte extrieure en renforcement. 1/2 COUPE 1/2 ELEVATION

Cale bton Tube mtallique ' -Cales bton Entretoise

FIGURE 88 : Principe d'attelage par tirants-butons Exemple de l'attelage utilis au pont d'Aquitaine

Ce dispositif est visible l'extrieur des poutres de rive, ce qui constitue un petit inconvnient esthtique. Par contre, la mise en uvre de ce procd n'implique aucune restriction de circulation et ne ncessite aucune dmolition du hourdis, et c'est l son atout principal.

3.8 - APPAREILS D'APPUIChaque poutre repose sur l'appui par l'intermdiaire d'un appareil d'appui. Compte tenu de l'intensit relativement faible des ractions transmises par les poutres et du grand nombre de ces appareils, on utilise habituellement des appareils d'appuis fixes en caoutchouc frett. Les dplacements du tablier sont donc absorbs par les distorsions du caoutchouc, et l'on vite ainsi d'avoir recours des appareils d'appui glissants, bien plus coteux, qui de plus sont bien plus sensibles un dfaut de pose ou d'entretien. Ces appareils d'appui doivent tre conformes la norme NFT 47.815 qui a entrin l'abandon de la fabrication des appareils d'appui non totalement enrobs. De plus cette norme en prcise les dimensions normalises de fabrication pour les appareils d'appui feuillets d'lastomre de 8, 10 et 12 mm. Leur dimensionnement relve du chapitre III du Bulletin Technique N4 du SETRA [11], dans l'attente de la mise jour de ce document. Le document 'Environnement des appareils d'appui en lastomre frett' [12] ralis par le SETRA et le LCPC traite des dispositions mnager autour des appareils d'appui pour permettre leur bon fonctionnement, et donc celui de la structure.

/ Appareil d'appui

Axe poutre

Nu avant de l'appui Axe ligne d'appui Bossage infrieur

/

Vue en plan (seul le pied du talon des poutres est reprsent)Axe appui

Coupe AA FIGURE 89 : Disposition des appareils d'appui

Les appareils d'appui sont gnralement rectangulaires, les grands cts tant perpendiculaires l'axe longitudinal des poutres. Les dispositions constructives habituelles relatives aux appareils d'appui doivent naturellement tre respectes, ce qui a une lgre incidence sur la gomtrie des ttes de piles pour ce qui est des dispositions en plan.

Le fonctionnement correct des appareils d'appui (rpartition des contraintes et non cheminement) est troitement li la bonne ralisation de la surface d'appui. Les deux surfaces de contact de l'appareil d'appui avec la poutre d'une part, et avec le sommier d'appui d'autre part, doivent donc tre parfaitement horizontales et planes, aux tolrances de ralisation prs. Au niveau infrieur, compte tenu des pentes du sommier d'appui, pente longitudinale pour l'vacuation des eaux et pente transversale pour le dvers, on prvoit systmatiquement la ralisation en place de ds d'appui infrieurs. Ce choix prsente de nombreux avantages. Il permet en particulier de raliser un bon rglage de la face infrieure, garantissant une bonne horizontalit et galement, en rehaussant l'appui, de mettre l'appareil d'appui hors d'eau. La surface des ds d'appui infrieurs est adapte celle des appareils d'appui. Comme nous l'avons dj voqu, il est prfrable de prvoir les emplacements de vrinage qui ncessitent galement une surface d'appui plane et horizontale. Ces emplacements sont situs sous les entretoises une distance minimale des poutres, de manire solliciter le moins possible les entretoises. Il est alors frquent de concevoir un d d'appui suffisamment large pour recevoir les emplacements de vrinage, disposition qui prsente en outre l'avantage de matrialiser physiquement le positionnement des vrins. La grande dimension du d d'appui infrieur est de ce fait parallle la direction commune de l'entretoise et de la ligne d'appui. Les niveaux d'appui de l'appareil d'appui et de l'emplacement de vrinage peuvent ventuellement tre dcals en altitude. Classiquement, il convient de conserver une distance d'au moins 5 cm entre le nu de l'appui (pile ou cule) et le nu du bossage d'appui, et une distance de 5 cm galement, entre le nu du bossage et les appareils d'appui. Cette distance est suffisante pour permettre le ferraillage du coin du bossage et de l'arte de l'appui et ainsi viter toute paufrure de fendage. Au niveau de la face suprieure de l'appareil d'appui, il convient de rattraper la pente longitudinale ventuelle du profil en long de l'ouvrage pour conserver un plan de contact horizontal. Une faon simple de procder consiste prvoir sur le fond de moule un lment de coffrage rglable permettant de raliser un mplat sur la face infrieure du talon de la poutre, qui compense la pente longitudinale dans la zone de l'appareil d'appui (cas 1). Au moment du btonnage, la poutre est horizontale et les mplats sont inclins ; en situation dfinitive, la poutre est incline et les mplats sont horizontaux.Profil en long

Mplat du talon :i:::0::::-M^^^^^^ Appareil d'appui I ^ | t~v,.........,,...y..;. : f " : v - . v .....-v:;;:^

Talon poutre

,

Bossage bton rapport

-Chevtre

Assainissement chevtre FIGURE 90 : Cas 1 - Mplat de la fibre infrieure du talon

Il est galement possible de faire appel des ds suprieurs prfabriqus en bton, d'paisseur suffisante pour pouvoir tre fretts, qui sont positionns dans le fond de moule la prfabrication l'orientation adquate. Des ds prfabriqus de forme trapzodale, 'colls' par un film de rsine, ont galement t utiliss (cas 2).

Poutre prfabrique Profil en long D trapzodal en bton prfabriqu

Appareil d'appui

Assainissement chevtre

Bossage bton rapport

Dvers

Bossage bton rapport

FIGURE 91 : Cas 2 - D prfabriqu suprieur

Nanmoins, pour ces deux cas, les risques de dfaut d'horizontalit sont nombreux du fait que, d'une part on ne matrise pas la valeur du cambrement des poutres entre la mise en tension et la pose et que, d'autre part, le positionnement des ds d'appui ou le rglage des mplats sont difficiles raliser. Pour limiter ces inconvnients, une solution consiste raliser un calage par un bton mat sous la poutre (cas 3), de manire compenser les pentes et les dfauts de pose, ce qui est favorable du point de vue du dimensionnement des appareils d'appui (non prise en compte de la rotation du dfaut de pose). C'est cette dernire solution qui nous parat la plus satisfaisante.Profil en long

D prfabriqu paisseur 5 cm Bossage bton rapport

-Talon poutre Calage bton bton mat 4 cm mini Appareil d'appui Chevtre Assainissement chevtre | |- 5

FIGURE 92 : Cas 3 - Calage de l'appareil d'appui par matage

Il est galement souhaitable de procder un vrinage juste avant la mise en service de l'ouvrage de manire ramener zro la distorsion des appareils d'appui.

La dimension transversale de l'appareil d'appui est choisie aussi grande que possible, de manire autoriser des rotations aussi grandes que possible. La dimension maximale s'obtient en dduisant de la largeur du talon 10 cm (2x5 cm) dans le cas des mplats (cas 1) ou 20 cm (2 X ( 5 cm + 5 cm ) ) dans le cas de bossages suprieurs (cas 2 et 3). On retient une dimension normalise infrieure cette valeur. La dimension longitudinale minimale se dduit des critres de dimensionnement de l'appareil d'appui {Cf. BT 4). On retient une dimension normalise. Dans le sens vertical, il convient de respecter une distance minimale de 15 cm entre la face suprieure de l'appui et la face infrieure du talon des poutres, dans le souci de faciliter les visites de contrle des appareils d'appui.

3.9 - EQUIPEMENTSPar dfinition, ces lments ne participent pas la rsistance de l'ouvrage. Leur incidence est par contre majeure sur l'aspect du tablier, en particulier pour les corniches et les dispositifs de retenue. Ils jouent galement un rle essentiel du point de vue de la scurit des usagers et de la prennit de l'ouvrage (tanchit, assainissement). Le SETRA complte et met jour rgulirement des dossiers complets relatifs aux diffrents types d'quipements auxquels il convient de se reporter {Cf. Bibliographie). Nous avons cherch dans les paragraphes qui suivent rpertorier les particularits propres aux ponts poutres de type VIPP.

3.9.1 - Dispositifs de retenueLes dispositifs de retenue modifient la face vue du tablier et ont donc une forte incidence sur l'aspect de l'ouvrage. Leur choix doit satisfaire la fois des critres de scurit et d'esthtique. Pour ce qui est de la scurit, les critres de choix et d'implantation sont conditionns d'une part par 1 a destination de 1 ' ouvrage (ponts-routes ou ponts-rail,... ) et d'autre part par la dfi