E-04-La passerelle des Anges - AFGC · The construction of the Pont du Diable footbridge forms part of the Pont du Diable World Heritage Site development project in the Hérault Gorges

La Technique Française du Béton / The French Technology of Concrete

La passerelle des Anges au Pont du Diable / The Passerelle des Anges footbridge Patrick Mazzacane, Romain Ricciotti, François Téply

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LA PASSERELLE DES ANGES AU PONT DU DIABLE

THE PASSERELLE DES ANGES FOOTBRIDGE

Patick MAZZACANE

BONNA SABLA

Romain RICCIOTTI

LAMOUREUX & RICCIOTTI INGENIERIE

François TEPLY

FREYSSINET FRANCE

1- PRÉSENTATION GÉNÉRALE

La construction de la passerelle du Pont du Diable, aujourd’hui dénommée la Passerelle des Anges, s'inscrit dans le projet d’aménagement du site classé du Pont du Diable, dans les gorges de l’Hérault. Il s’agit d’une opération « Grand Site ». Les acteurs du projet sont les suivants :

• la maîtrise d’ouvrage, la communauté de communes de la Vallée de l’Hérault

• l’architecte, Rudy Ricciotti • les paysagistes, APS • le bureau d’études structure, Lamoureux &

Ricciotti Ingénierie • l’entreprise générale, Freyssinet • l’entreprise de préfabrication, Bonna Sabla • le bureau de contrôle, Socotec

Dans un paysage millénaire et sauvage, les objectifs, presque contradictoires, sont d’aménager le site pour l’accueil et la sécurité du public, tout en respectant la richesse naturelle du lieu : plan d’eau, berges de l’Hérault, roche calcaire, chênes centenaires, végétation sauvage et faune endémique. La passerelle créée participe à la maîtrise de la sur-fréquentation du lieu (jusqu’à 13000 personnes par jour) tout en permettant aux piétons de rejoindre en toute sécurité le site, et ne plus passer à pieds par la route nationale trop dangereuse. Elle franchit ainsi une brèche naturelle de 70 m de long et de 10 m de profondeur. Le contexte suggère alors un ouvrage sans appui intermédiaire, c’est-à-dire un franchissement de 70 m en une seule fois, et limitant au minimum son impact visuel en élévation, donc sans arc ni haubans.

1-GENERAL OVERVIEW

The construction of the Pont du Diable footbridge forms part of the Pont du Diable World Heritage Site development project in the Hérault Gorges. It also comes under the French government's "Opération Grand Site" scheme for the rehabilitation of the landscape. The key players in the project were as follows:

• the project owner, the community of municipalities of the Vallée de l'Hérault

• the architect, Rudy Ricciott • the landscapers, APS • the structural engineering office, Lamoureux

& Ricciotti Ingénierie • the general contractor, Freyssinet • the precasting company, Bonna Sabla • the technical inspection office, Socotec.

In an ancient, wild landscape, the almost contradictory objectives were to develop the site to receive members of the public safely, while also respecting the natural beauty of the location, with its body of water, limestone rock, hundred-year-old oaks, wild vegetation and endemic fauna. The footbridge helps to control the high traffic volumes at the site (up to 13,000 people per day) while allowing pedestrians to safely reach the site without having to cross the very dangerous main road. It crosses a natural breccia 70 m long and 10 m deep. The context therefore implied a structure with no intermediate bearing, i.e. a single span of 70 m, and with minimum visual impact in elevation, which meant no arch or stay cables.


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La passerelle est alors formée de deux poutres isostatiques parallèles formant garde-corps. Une largeur utile de 1,88 m pour les piétons et les cyclistes, est ensuite libérée entre les deux poutres-os. Le matériau constitutif de l’ouvrage, le Ductal FM, de la famille des Bétons Fibrés à Ultra-hautes Performances (BFUP), est notamment choisi dans l’objectif de résoudre de manière intelligente l’ensemble de ces contraintes techniques et environnementales. D’une manière générale, la construction de cette passerelle est l’occasion de développer des technologies optimisées pour s’intégrer silencieusement dans ce site sauvage :

• au niveau structurel : le BFUP permet par sa très haute résistance en compression de mettre en œuvre des précontraintes très importantes. Les deux poutres sont optimisées suivant une forme d’os permettant de limiter l’impact paysager de l’ouvrage avec un élancement ultra-élevé (hauteur statique totale 1,80 m, portée 67,5 m)

• au niveau des procédés de construction : la totalité de l’ouvrage est préfabriqué en atelier. La passerelle est réalisée suivant 15 voussoirs monolithiques de 4,60 m préfabriqués à partir d’un seul moule, comprenant les deux poutres garde-corps et 3 traverses, le tout coulé en seule fois. Les voussoirs sont ensuite transportés puis assemblés par précontrainte par post-tension à partir d’un cintre. Le chantier est donc plus court, plus simple, avec un impact sur site limité au minimum et des conditions de sécurité en chantier améliorées

• en terme de durabilité : les caractéristiques mécaniques des BFUP, notamment leur exceptionnelle résistance aux agressions chimiques, permettent d’envisager une maintenance ultra réduite et une durabilité de l’ouvrage maximale, contrairement aux ouvrages classiques en charpente métallique ou bois

• en terme d’impact environnemental global : les sections BFUP sont à la fois très minces et ont un haut rendement mécanique (100% de la matière est structurelle). Cette utilisation du matériau béton se caractérise donc par des faibles quantités de matière qui sont en outre associées à des cycles de production industrielle courts et simples (par rapport à l’acier). Le projet consomme ainsi très peu d’énergie primaire, est responsable de faibles émissions polluantes de l’air et de l’eau, et en participant pas à l’épuisement des ressources naturelles.

The footbridge was therefore formed from two parallel isostatic beams forming guard rails. The material used to create the structure, Ductal FM, part of the Ultra-High Performance Fiber-Reinforced Concrete (UHPFRC) family, was chosen with the particular aim of elegantly overcoming all these technical and environmental constraints. In general, the construction of the footbridge was therefore an opportunity to develop technologies optimized to blend seamlessly into this wild site:

• structurally: because it has such great compressive strength, UHPFRC can be used with very high prestressing levels. The optimum form for the two beams was found to be a bone shape, limiting the structure's impact on the landscape with an extremely high slenderness ratio (total static height 1.80 m, span 67.5 m). This left an effective width of 1.88 m between the two bone-beams for pedestrians and cyclists.

• in terms of construction methods: the entire structure was precast in the workshop. The footbridge was made from 15 4.60 m monolithic segments precast in a single mold, comprising the two guard rail beams and three cross members, all cast at the same time. The segments were then transported and assembled using prestressing by post-tensioning on falsework. This made the project shorter, simpler and safer and kept the impact on the site to a minimum.

• in terms of durability: the mechanical properties of UHPFRC, particularly its exceptional resistance to chemical attacks, allow for reduced maintenance and maximum durability of the structure, unlike conventional metal or wooden framed structures.

• in terms of overall environmental impact: not only are the UHPFRC sections very thin, they also have high mechanical efficiency (100% of the material is structural). This use of concrete material is therefore characterized by small quantities of material, which are also associated with short, simple industrial production cycles (compared with steel). The structure thus consumes very little primary energy, is only responsible for low air and water pollutant emissions, and does not contribute to the depletion of natural resources.



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• au niveau du coût et des délais : les études, la préfabrication, les méthodes constructives, et la mise en œuvre de précontraintes très importantes, permettent une maîtrise des délais : 3 mois de préfabrication, 1 mois de préparation du site, 1 semaine de pose et réglage, 1 semaine de démontage, soit moins de deux mois sur site. De même, les coûts (980 000 €) deviennent ultra compétitifs par rapport aux solutions métalliques et bois, avec en plus un coût d’entretien quasi-nul (pas de réfection des systèmes de protection contre la corrosion etc.)

• in terms of cost and lead times: the engineering, precasting, building methods and installation of high levels of prestressing meant that lead times could be kept under control, with three months for precasting, one month for site preparation, one week for installation and adjustment and one week of dismantling, i.e. less than two months on site. Similarly, the cost (€980,000) becomes competitive compared with metal and wood solutions, with the added benefit of almost zero maintenance costs (no need to repair corrosion protection systems, etc.).

Fig. 1 Vue d’ensemble / Overview Les défis technologiques sont présentés et détaillés dans les paragraphes suivants. Ils concernent, notamment :

• la définition géométrique des pièces, des moules et des systèmes de précontrainte

• la nature des matériaux utilisés et leur validation expérimentale

• l’étude des comportements vibratoires, notamment aéro-élastiques

• la préparation du site, les méthodes de pose, de réglage et de mise en précontrainte

• les essais de fonctionnement

Details of the technological challenges are set out in the paragraphs below. They relate in particular to:

• the geometric design of the parts, molds and prestressing systems

• the nature of the materials used and their experimental validation

• the vibration behavior study, particularly aeroelastic behavior

• site preparation and the installation, adjustment and prestressing methods

• the operating tests.

DUCTAL FM Specifications for the footbridge:

Gray Ductal FM, formulation 3GM2.0 Supplier: LAFARGE Ciments

Formulation: Fibers: Metal, 2.15% by volume W/C ratio: 0.19 to 0.21

Mechanical properties:

Compressive strength: 180 MPa Tensile strength: 7.5 MPa Young's Modulus: 50,000 MPa

Curing: Heat treatment at 90°C for 48 hours, at 100% RH.

Durability: Density: 2.5 Capillary porosity: 0.5 to 0.7% Total porosity: 1.9 to 2.8%


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2- ÉTUDES D’EXÉCUTION

Les études d’exécution et de méthodes ont été menées en interne par le département technique de Freyssinet France. Si le calcul d’une passerelle isostatique précontrainte n’est plus depuis longtemps une nouveauté, l’élancement rendu possible par les exceptionnelles qualités du Ductal génère plusieurs problèmes :

• La mise en œuvre de gaines de précontraintes et d’ancrages dans des sections aussi réduites.

• La faible épaisseur de l’âme de la poutre, générant des risques de déversement de la membrure supérieure comprimée.

• La souplesse de la structure, avec les risques de mise en résonance par les piétons et le vent.

• La résistance de la colle à voussoir.

2- WORKING DESIGN

The working and methods designs were produced internally by the Freyssinet France technical department. Although carrying out the calculations for a prestressed isostatic footbridge is nothing new, the slenderness ratio made possible by the exceptional qualities of Ductal led to several problems:

• The installation of prestressing sheaths and anchors in such small cross-sections.

• The thinness of the beam web, which led to a risk of buckling of the compressed upper flange.

• The flexibility of the structure, with the risk of resonance caused by pedestrians and wind.

Le premier point, l’exiguïté des sections, consiste à faire rentrer un effort de l’ordre de 1000 t de précontrainte dans une membrure inférieure de seulement 0,10 m² de section, tout en ménageant une « cheminée » de 8 cm de largeur pour le passage de la gaine de coulage. Avec ces impératifs, le respect des dispositions habituelles en précontrainte, soit un enrobage de béton équivalent au diamètre de la gaine, n’était pas possible. L’enrobage a été réduit à un rayon de gaine seulement. Cette réduction est justifiée par les arguments suivants:

• Utilisation de torons gainés protégés, donc rôle protecteur de l’enrobage réduit.

The first point, the small cross-sections, involved inserting the three prestressing sheaths into a lower flange with a cross-section of just 0.10 m², while arranging a "duct" for the grouting sheath. With these constraints, it was not possible to comply with the normal provisions of prestressing, namely a concrete coating equivalent to the diameter of the sheath. The coating was reduced to just the radius of the sheath. This reduction is justified by the following arguments:

• Use of protected sheathed strands, thus reducing the protective role of the coating.

• Use of Ductal, thus reducing the risk of cracking due to the presence of metal fibers.

Fig. 2 Section transversale / Cross-section of segment with sheaf and main dimensions

Câble 2 Tendon 2

Câble 1 Tendon 1

Câble 3 Tendon 3



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• Utilisation du Ductal, donc bon remplissage grâce à la taille réduite des granulats et risque réduit de fissuration grâce à la présence des fibres métalliques.

Le deuxième point, déversement de la membrure supérieure, est classique dans les passerelles en charpente métallique dont les poutres forment garde-corps. Il a conduit à imposer des précisions importantes en alignement longitudinal des voussoirs, à savoir un défaut d’alignement limité à 0,012° (un millimètre désaligné sur la longueur d’un voussoir). Le troisième point, souplesse de la structure, permet paradoxalement de supprimer tout problème de confort des piétons : avec un mode fondamental de flexion verticale à 0,85 Hertz seulement, et le premier harmonique à 4x0,85=3,4 Hz, tout risque de mise en résonance par la marche des piétons (soit une fréquence excitatrice de l’ordre de 2Hz) était exclu. Par contre, les phénomènes de détachement tourbillonnaire et de galop devenaient dès lors problématiques. Le paragraphe suivant revient sur ces phénomènes. Le quatrième point est inhabituel sur des ouvrages à voussoirs classiques, où la colle à voussoir, avec une résistance de l’ordre de 100 MPa, est toujours largement supérieure à celle des voussoirs qu’elle liaisonne. Dans le cas d’un BFUP à 180 MPa de résistance à la compression, le problème est inversé, le joint de colle devenant un point faible. Pour la passerelle des Anges, où les contraintes de compression maximale en service sont de 50 MPa, l’utilisation de la plus résistante des colles disponibles a suffit. Néanmoins, ce point risque de limiter l’utilisation ultérieure d’élément BFUP préfabriqués assemblés par précontrainte. Enfin, le contreventement de la structure s’est révélé plus problématique que ce qu’avait laissé pensé la première analyse. En effet, le platelage ne peut pour des raisons de retrait différentiel en phase d’étuvage, être coulé en même temps que les voussoirs. La transmission de l’effort de vent transversal (25t ELU aux appuis) ne peut donc être assurée sans liaison mécanique platelage / voussoir, liaison difficile à assurer dans l’épaisseur de 4cm seulement du platelage. Le problème a finalement été résolu en intégrant en sous-face de platelage des nervures formant croix de Saint-André. Les nervures sont simplement appuyées sur l’angle poutre principale / traverse par l’intermédiaire d’un mortier de calage. Le fonctionnement est donc celui d’une poutre métallique à treillis classique, si ce n’est qu’ici ce sont les diagonales qui sont comprimées et les traverses (ferraillées en conséquence) qui sont tendues.

The second point, the buckling of the upper flange, is classic in metal-framed footbridges on which the beams form guard rails. This required high levels of accuracy in the longitudinal alignment of the segments, i.e. a misalignment of not more than 0.012° (one millimeter misalignment over the length of a segment). The third point, the flexibility of the structure, paradoxically eliminated any problems related to pedestrian comfort: with a fundamental vertical bending mode of just 0.85 Hertz, and the first harmonic at 4 x 0.85 = 3.4 Hz, any risk of resonance created by pedestrians' footsteps (an excitation frequency in the region of 2 Hz) could be ruled out. However, the phenomena of vortex shedding and galloping then became problematic. The paragraph below comes back to these phenomena. Finally, the wind bracing of the structure was found to be more of a problem than the initial analysis had indicated. The decking could not be cast at the same time as the segments. The crosswind force (25t ULS at the bearings) could therefore not be transmitted without a mechanical connection between the decking and the segment, which is difficult to achieve with just a 4 cm decking thickness. The problem was finally solved by incorporating ribs on the underside of the decking forming cross-bracing. The ribs are simply supported at the corner of the main beam/cross member by means of a wedging mortar. The beam therefore operates in the same way as a conventional metal truss beam, although here the diagonals are compressed and the cross members (reinforced as a result) are tensioned..

Fig. 3 Detail of cross-bracing on the underside of the decking

Détail d’une croix de St-André en sous-face de platelage

Au final, chaque poutre formant garde-corps reçoit la précontrainte suivante :

En membrure inférieure : • un câble 13T15S filant d’un bout à l’autre. • un second câble 13T15S, sur bossage, du

voussoir 2 au voussoir 14. • un câble 19T15S, sur bossage, du voussoir 3

au voussoir 13.

Ultimately, each beam forming a guard rail received the following prestressing:

In the lower flange: • one 13T15S tendon running from one end to the

other. • a second 13T15S tendon, on sheaf, from

segment 2 to segment 14. • one 19T15S tendon, on sheaf, from segment 3 to

segment 13.


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En membrure supérieure : • un câble 4T15S filant d’un bout à l’autre.

Le ferraillage passif est réduit :

• Barres longitudinales en face supérieure des traverses, pour reprendre la traction due au vent transversal.

• Barres longitudinales en face inférieure et cadres, dans les traverses, pour reprise des efforts en phase provisoire de décoffrage des voussoirs.

• Frettage des ancrages, couture des bossages et cadres de poussée au vide dans les membrures des voussoirs où sont ancrés les câbles.

In the upper flange: • one 4T15S tendon running from one end to the

other. Passive reinforcement is reduced. Only the cross members and anchor sheaves are reinforced.

Fig. 4 Stranding, top view

3- COMPORTEMENT AÉROÉLASTIQUE.

Le comportement vibratoire de l’ouvrage a été soumis à deux analyses :

• analyse de la réponse vibratoire de la passerelle sous l’action des piétons, conformément au Guide Méthodologique du SETRA

• analyse du comportement aéro-élastiques, détachements tourbillonnaires et instabilité au galop, à partir de l’Eurocode 1

L’élancement très élevé de l’ouvrage a pour corollaire un comportement dynamique qu’il est nécessaire d’analyser finement. Les modes propres, issus de l’analyse modale (calculs analytiques et calculs aux éléments finis) sont les suivants :

• premier mode, flexion longitudinale verticale, 0,85 Hz

• deuxième mode, flexion longitudinale horizontale, 1,85 Hz

• troisième mode, torsion longitudinale, 2 Hz • quatrième mode, flexion longitudinale verticale,

3,4 Hz Ce comportement modal a permis de se placer dans des niveaux de confort pour les piétons jugés satisfaisant, avec des risques de mise en résonance faibles voire négligeable suivant les modes et des accélérations faibles.

3- AEROELASTIC BEHAVIOR

The vibration behavior of the structure underwent two analyses:

• analysis of the vibration response of the footbridge under the effect of pedestrians, in accordance with the SETRA Methodological Guide

• analysis of the aeroelastic behavior, vortex shedding and galloping instability, based on Eurocode 1

The very high slenderness ratio of the structure results in dynamic behavior that requires careful analysis. The fundamental modes of vibration resulting from the modal analysis (analytical calculations and finite element calculations) are as follows:

• first mode, vertical longitudinal bending, 0.85 Hz • second mode, horizontal longitudinal bending,

1.85 Hz • third mode, longitudinal torsion, 2 Hz • fourth mode, vertical longitudinal bending, 3.4 Hz

This modal behavior placed the footbridge at a level of comfort for pedestrians that was deemed satisfactory, with a low or even negligible risk of resonance according to the modes and low accelerations.

Voussoir 1 Segment 1




Câble 3 Tendon 3

Câble 2 Tendon 2

Câble 1 Tendon 1



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En revanche, les sollicitations transversales dues au vent ont montré, suivant l’approche Eurocode, des risques d’instabilité pour des vitesses de vent modérées, et donc avec une probabilité de sollicitations soutenues non négligeable. L’approche Eurocode est fortement dépendante de coefficients de forme sur la section du tablier, avec des coefficients disponibles qui représentent de manière trop lointaine le comportement réel de la passerelle. Une étude en soufflerie (CSTB Nantes – équipe de Gérard Grillaud) a été réalisée. Les résultats expérimentaux et les calculs théoriques ont alors démontré des résultats convergents sur le comportement de la passerelle, et, notamment sur l’apport ultra-efficace d’un système d’amortisseur de masses accordées. Ces éléments ont ensuite été étudiés, réalisés puis réglés par la Société GERB avec Michel Maillard. En fin de chantier, les tests de chargement dynamique ont confirmés les calculs théoriques et les simulations en soufflerie.

4- PRÉFABRICATION DES VOUSSOIRS ET DES PLATELAGES

4.1.Voussoirs

4.1.1. Moule Moule acier permettant un moulage à l’envers, c'est-à-dire les ailes du « U » vers le bas. Cette solution a permis d’obtenir une surface parfaite des hauts de gardes corps (très important pour l’esthétique de la passerelle). La structure du moule permet de déplacer ensuite les jouées de coffrage des gardes corps sans opération de retournement de manière à démouler la pièce une fois maturée. Le moule, parfaitement étanche au droit de chaque joint, est modulable et permet ainsi de fabriquer les 15 éléments de la passerelle.

Fig. 5 Vue du moule / View of the mold /

However, the transverse stresses due to the wind showed, in accordance with the Eurocode approach, risks of instability at moderate wind speeds, and therefore a considerable risk of sustained stress. The Eurocode approach depends heavily on coefficients, with available values that are too far removed from the actual behavior of the footbridge. A wind-tunnel test was carried out by a team at the Scientific and Technical Building Center (CSTB) in Nantes led by Gérard Grillaud. The experimental results and theoretical calculations showed convergent results related to the behavior of the footbridge and particularly the high efficiency of a system of tuned mass dampers. These elements were then designed, produced and adjusted by GERB with Michel Maillard. At the end of the project, dynamic load tests confirmed the theoretical calculations and wind-tunnel simulations.

4. PRECASTING OF THE SEGMENTS AND DECKING

4.1. Segments

4.1.1. Mold Steel mold allowing for upside-down molding, i.e. with the arms of the "U" pointing downwards. This solution meant that a perfect surface finish could be obtained on the tops of the guard rails (very important for the aesthetics of the footbridge). The structure of the mold allowed the mold cheeks for the guard rails to then be moved without a turnover operation in order to strip the part once it had cured. The mold, which was completely sealed at each joint, was adjustable and could therefore be used to produce all 15 segments of the footbridge. As the segments were not being match-cast, and to keep the transmission of the post-stressing forces to a minimum, the mold was produced with the greatest accuracy. To achieve such precision, the technology chosen for the end cheeks was grinding, resulting in flatness accurate to within 0.2 mm and dimensions accurate to within 0.3 mm. The decision to use machined mold cheeks rather than more conventional match-casting was made for the following reasons:

• Possibility of casting the 11 standard segments first and then the four segments with tendon anchor sheaves, with a single operation to adjust the mold, rather than four if the segments were cast "in order".

• Production of segment "n+1" as soon as the mold was stripped from segment "n" rather than waiting until the end of curing. It was therefore possible to produce two segments per week rather than just one using the match-casting method.

• Elimination of the angular adjustment between two segments, which is difficult to achieve in match-casting.


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Pour permettre de transmettre au plus juste les efforts de post contrainte, le moule a été réalisé avec la plus grande précision. Pour réussir cette précision, la technologie retenue a été pour les jouées d’extrémités, une tôle de forte épaisseur (30mm), usinée par rectification. Ces jouées d’extrémités ont été indexées dans le moule avec des centreurs également usinés. La précision obtenue a été inférieure à 0.2mm en planéité et 0.3mm en dimension.

4.1.2. Préparation du Ductal Cette affaire a été réalisée à l’usine Bonna Sabla de Vendargues dont le malaxeur a été validé en collaboration avec Lafarge sur des bétons de convenances et le prototypage d’éléments similaires. Le matériau a été approvisionné en vrac dans nos silos. Comme pour toutes les affaires en Ductal FM, un essai de convenance et un plan de contrôle très strict a été mis en place pour la validation de chaque étape de la fabrication, avec notamment, les contrôles de type mesure des étalements de chaque gâchée et de la T° par exemple qui restent des éléments clés pour la garantie de la non ségrégation des fibres. Tous les essais de caractérisation du matériau ont été également faits en collaboration avec le laboratoire central de Lafarge qui opère en fait un contrôle externe.

4.1.3. Procédures de coulage La préparation du Ductal par gâchées d’un volume voisin de 800 litres préparées en rafales et stockées dans des poches de manière à ne commencer le coulage que lorsque l’ensemble des gâchées est conforme à sa destination. 5 gâchées ont été nécessaires pour la fabrication d’un élément. Le mode de coulage par tube plongeur a été mis au point en collaboration avec les techniciens de Lafarge notamment pour le bon mariage des différentes gâchées, pour les points particuliers autour des gaines de passage des câbles de post contrainte, et pour l’orientation des fibres en fonction de l’écoulement du matériau.

4.1.4. Finition / cure A la fin du coulage le moule a été protégé par une « cloche » permettant de conserver un environnement le plus saturé en eau possible. Une cure sur 24 heures environ est assurée avant le démoulage. Des sondes placées dans le produit permettent de contrôler la température pour valider le délai d’attente avant démoulage. Parallèlement des éprouvettes ont été prélevées lors des fabrications et ont été placées dans les conditions identiques de cure du produit de manière à réaliser des essais de compression avant démoulage et valider ce dernier.

4.1.5. Démoulage et traitement thermique Le démoulage a été effectué par « pelage » du moule, le produit restant en place.

4.1.2. Preparation of the Ductal The segments were produced at the Bonna Sabla plant in Vendargues, where the mixer was validated together with Lafarge in relation to concrete suitability and the prototyping of similar components. As with every project using Ductal FM, a suitability test and a very strict inspection plan were put in place for the validation of each stage of production with, in particular, the measuring of spread and temperature for every batch, as these are key elements in guaranteeing the non-segregation of the fibers. All of the material characterization tests were also carried out in conjunction with the Lafarge central laboratory, which acted as an external inspector.

4.1.3. Casting procedures The concrete for the segments (approximately 4 m3) was prepared in five successive batches of around 800 liters. The casting method was developed in collaboration with Lafarge technicians, particularly with regard to the proper combining of the various batches and the orientation of the fibers based on the flow of the material.

4.1.4. Finishing/curing At the end of casting, curing was carried out. At the same time, samples were taken during production and were placed under identical product curing conditions so that compression tests could be carried out before the mold was stripped and the product could be validated.

4.1.5. Mold stripping and heat treatment The mold was stripped by "peeling" it off the product, which remained in place. After stripping, the product was transported to the heat treatment station. It underwent heat treatment with the temperature maintained at 90°C for 48 hour s in a saturated atmosphere. The energy used was live steam controlled by a regulator. The product was handled using inserts placed at points calculated to withstand handling so soon. A special lifting beam enabled lifting, thereby eliminating unwanted stress. Although Ductal has very impressive characteristics after 48 hours, for aesthetic reasons the handling anchors were placed in the cross members with a small 15 x 30 cm² cross-section. All of the samples taken during production for the compression and bending tests were treated under the same conditions at the treatment stations. After heat treatment, the product was stored. It should be noted that all of the inserts were made from stainless steel to avoid any need for subsequent protection.



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Après démoulage, un temps d’attente de 24 heures a été respecté. Puis, après application de la protection hydrofuge, le produit a été transporté sur le poste de traitement thermique. Le produit a reçu un traitement thermique avec maintien de température à 90° pendan t 48 heures en ambiance saturée. L’énergie mise en œuvre a été de la vapeur vive pilotée par une régulation. La manutention des produits a été réalisée à partir d’inserts placés aux points calculés pour opérer cette manutention à jeune âge. Un palonnier spécifique a permis un levage supprimant les efforts parasites aux directions de traction directe. L’ensemble des éprouvettes prélevées à la fabrication pour les tests de compression et flexion, sont traitées dans les mêmes conditions aux postes de traitement. Le produit après ce traitement thermique est stocké. A noter que l’ensemble des inserts est en inox pour éviter toute sujétion de protection ultérieure.

4.1.6. Retournement Après traitement thermique, les produits ayant acquis toutes les caractéristiques mécaniques nécessaires, ont été retournés de façon classique au retourneur à sangles.

4.2. Platelage

Quarante cinq dalles réalisées par moulage à plat avec contre moule pour la fabrication des nervures. Pour la problématique de la glissance de surface de ces dalles un traitement de fond de moule a été opéré pour obtenir sans intervention ultérieure, des valeurs au SRT inférieures à 0,35. Le platelage a été monté en usine pour les dalles de milieu d’élément et sur le chantier pour les dalles de liaison entre élément.

5- MISE EN ŒUVRES

5.1. Cintre

Le site imposait le respect de la grande végétation jouxtant la passerelle, des dépôts pierreux présents sur le fond du talweg et des espèces de grenouilles endémiques qui avaient été observées dans le ruisseau. Les étaiements ont été posés sur des barrettes transversales préfabriquées en béton armé, afin de réduire la contrainte au sol. Ces aménagements ont été limités à 3,00 m de largeur et en minimisant les apports de matériaux, ceux-ci devant être retirés en fin de travaux. Le talus Sud, très pentu, a dû être traité d’une façon originale compte tenu de la fragilité de la stabilité de l’ensemble : des aménagements en terrasses ont donc été réalisés par les équipes de l’entreprise, manuellement et au moyen d’une mini pelle. Des murs de soutènement « en cascade » ont ensuite été formés à l’aide de caniveaux préfabriqués du commerce. En partie centrale, la hauteur du cintre est de 10m.

4.1.6. Turnover After heat treatment, once the products had acquired all the necessary mechanical properties, they were turned over in the conventional manner using a turnover machine.

4.2. Decking

45 slabs produced by flat molding with a countermold for production of the ribs. To address the problem of surface slipperiness, the slabs were treated in order to obtain values of less than 0.35 on an SRT without any subsequent intervention. Slabs in the middle of a segment were factory assembled, while slabs linking segments were assembled on site.

5. INSTALLATION

5.1. Falsework

The nature of the site meant that the large vegetation adjacent to the footbridge, rocky deposits present at the bottom of the thalweg and endemic species of frogs that had been observed in the stream, all had to be protected. The shoring was placed on precast reinforced concrete transverse stay plates in order to reduce stress on the soil. These plates were limited to a width of 3 m and used as little material as possible, as they were to be removed at the end of the work. The very steep southern slope had to be handled innovatively due to its lack of stability: the team dug terraces by hand and using a mini-excavator. Stepped retaining walls were then formed using commercial precast drains. At the centre, the falsework was 10 m high.

5.2. Installation and adjustment of the segments

Two HEB 160 ledgers were arranged in forks at the top of the shoring. They were adjusted to within half a centimeter in accordance with the 65 cm mid-span camber. The segments were placed on the ledgers with a 300 t crane. Three adjusting bearings were inserted at each segment between the ledger and the underside of the beam. Photo no. 7 shows the lifting beams and the adjusting bearings. The necessary adjustments for the transverse and vertical alignment of the segments were made using screws incorporated into the bearings. The adjustment took place with constant geometry control to within 1/10th of a millimeter. An epoxy adhesive applied by hand to the ends of the beams was used for bonding.


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Fig. 6 Vue du cintre en cours de montage View of the falsework during assembly

5.2. Pose et réglage des voussoirs

Deux filières HEB160 ont été disposées dans des fourches en têtes d’étaiement. Elles ont été réglées au demi-centimètre en respectant la contre-flèche de 65cm à mi-travée. Les voussoirs ont été posés sur ces filières avec une grue de 300t. Trois sabots de réglage sont interposés à chaque voussoir entre filière et sous-face de poutre. La photo n°05 permet de remarquer les palonniers de manutention et les sabots de réglage. Les réglages nécessaires à l’alignement transversal et vertical des éléments ont été opérés à l’aide des vis intégrées aux sabots. Ce réglage a été effectué sous contrôle géométrique continu au 1/10ème de millimètre. Le collage a été assuré par une colle époxy mise en place manuellement sur les abouts de poutres.

5.3. Réglage, serrage provisoire.

Les éléments ont été rapprochés et serrés à l’aide de vérins annulaires et barres Freyssibar. Un premier serrage est effectué à blanc, afin de vérifier la bonne adéquation des pièces entre elles. Les pièces sont ensuite écartées, encollées puis resserrées et mise en pression à une contrainte de 0,3MPa.

5.4. Enfilage, injection, mise en tension.

Les câbles de précontrainte gainés protégés ont été enfilés et injectés de façon classique. Ils ont été mis en tension au vérin monotoron, l’espace disponible entre tête d’ancrage et poutre transversale ne permettant pas la mise en œuvres des vérins 19T15 ou 13T15.

Fig. 7 View of a segment being installed Vue de la pose d’un voussoir

5.3. Adjustment and temporary tightening

The segments were joined and tightened using annular jacks and Freyssibar bars.

Fig. 8 View of the temporary tightening system Vue du système de serrage provisoire

An initial "dummy" tightening was carried out to check that the parts fitted together correctly. The parts were then moved apart, bonded, retightened and pressurized.

5.4. Threading, grouting and tensioning

The protected sheathed prestressing tendons were threaded and grouted in the conventional manner. They were tensioned using a single-strand jack since 19T15 or 13T15 jacks could not be used due to the space available between the anchor head and the cross beam. For the two longest tendons, however, the normal order of grouting and tensioning had to be reversed. The period during which the work was completed (early July) combined with the black color of the segments led to significant temperature changes over the course of the day, which meant that the lower part of the joints opened up in the afternoon under the effect of the temperature gradient.



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Pour les 2 câbles les plus longs, cependant, l’ordre classique injection / mise en tension a dû être inversé. En effet, la période des travaux (début juillet) conjuguée à la couleur noire des voussoirs générait de fortes variations thermiques en cours de journée, de sorte que les joints s’ouvraient en partie basse l’après-midi sous l’effet du gradient. L’injection n’étant pas possible dans ces conditions, les deux câbles, hauts et bas, qui vont d’un bout à l’autre de la passerelle ont été mis en tension avant injection, afin de refermer les joints. Ces câbles étant rectilignes, il n’y avait pas de risque de « nœuds » entre torons.

5.5. Décintrage et pose sur appuis

Après mise en tension de 37 torons par poutre (sur 49 au total), la passerelle est capable de reprendre son poids propre et la surcharge de chantier. Pour éviter un report de masse excessif sur les rives du cintre, la passerelle a été décintrée à l’aide de vérins plats. Après réglage en niveau à l’aide des vérins, on a procédé au matage entre appuis néoprène et sous-face de poutre, puis la passerelle a été posée sur ses appuis définitifs. Les torons restant ont alors été mis en tension.

5.6. Mise en œuvre des amortisseurs de masse accordée

Les deux amortisseurs sont implantés de part et d’autre du voussoir central, au droit des zones de joint. Ils sont bien entendu mis en œuvres avant pose des platelages. La fréquence propre et le taux d’amortissement de l’ouvrage sont mesurés in situ, par mise en résonance de l’ouvrage et contrôle à l’accéléromètre. La mise en résonance est obtenue par simple génuflexion, contrôlée au métronome, de 4 personnes. Le système est ainsi réglé en fonction de la fréquence réelle de l’ouvrage, et l’efficacité de l’amortissement est contrôlée.

5.7. Finitions, essais

Après pose des platelages situés au droit des joints, la passerelle est terminée. Les épreuves sous trois quarts de la charge nominale ont été réalisées par mise en charge avec les barrettes B.A. de fondations et les HEB160 des filières.

Since grouting was not possible under these conditions, the two upper and lower cables, which run from one end of the footbridge to the other, were tensioned before grouting in order to close up the joints. As these two tendons are straight, there was no risk of "knots" between strands.

5.5. Falsework striking and placing on bearings

After the tensioning of 37 strands per beam (out of a total of 49), the footbridge was capable of bearing its own weight and the additional load of the work equipment. To avoid an excessive weight transfer onto the edges of the falsework, the falsework was struck from the footbridge using flat jacks. Once the levels had been adjusted using the jacks, caulking was applied between the neoprene bearings and the underside of the beam and the footbridge was then placed on its permanent bearings. The remaining strands were then tensioned.

5.6. Installation of the tuned mass dampers

The two dampers were installed on either side of the central segment at the joint zones. They were of course installed before the decking was laid. The natural frequency and damping ratio of the structure were measured on site by setting the footbridge resonating and monitoring it with an accelerometer. Resonance was simply obtained by four people bending and straightening their knees in time to a metronome. The system was thus adjusted in accordance with the actual frequency of the structure and the effectiveness of the damping was verified.

Fig. 9 Mise en œuvre des amortisseurs dynamiques Installation of the dynamic dampers

5.7. Finishing and testing

Once the decking located above the joints had been laid, the footbridge was complete. Tests at three-fourths of nominal load were carried out by loading with the reinforced concrete foundation stay plates and the HEB 160 ledgers.


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6- CONCLUSION

Au-delà du défi technique de réaliser un ouvrage hors du commun par son matériau, sa forme et son élancement, reste le souvenir d’un travail d’équipe dans lequel chaque acteur, de la Maîtrise d’œuvres aux entreprises, a su mettre du sien pour résoudre au mieux les problèmes posés par chaque phase de la conception puis de la réalisation. L’ouvrage a, de plus, l’ambition de présenter une entité environnementale intelligente, avec un empreinte écologique très limitée et un besoin de maintenance réduit. Enfin, l’ensemble des procédés constructifs, évalués sur à l’échelle des cycles de vie, est porté par des métiers et savoir-faire pérennes et locaux.

6. CONCLUSION

Beyond the technical challenge of building a structure rendered extraordinary by its material, shape and slenderness ratio is the memory of a team effort in which every player, from the project owner to the contractors, contributed to finding the best solutions to the problems posed at each stage, from design to execution. The structure also strives to present, in terms of life cycles, an intelligent environmental entity with a very small ecological footprint and limited maintenance requirements. Finally, all of the building processes were carried out using sustainable local trades and know-how.

Documents

E-04-La passerelle des Anges - AFGC · The construction of the Pont du Diable footbridge forms part of the Pont du Diable World Heritage Site development project in the Hérault Gorges