Mémoire final 29

7/28/2019 Mmoire final 29

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Anne acadmique 2011-2012

MINISTERE DE LENSEIGNEMENT REPUBLIQUE DU CAMEROUNSUPERIEUR Paix-Travail-Patrie

UNIVERSITE DE DOUALAUNIVERSITY OF DOUALA

--------------------------------------------

FACULTE DE GENIE INDUSTRIEL--------------------------------------------

BP 2701 Douala Tl: (237) 33 01 43 30/31 SITE Web : www.fgi-ud.org

****************************DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL

Mmoire de fin dtudes prsent en vue de lobtention du diplme

dIngnieur de Gnie Industriel

SPECIALITE : Gnie Civil

OPTION : Voies et Ouvrages dArt

Rdigpar :

FOKOU SIGHANO PIAGET et NDINDJOCK JACQUES MARTIAL

Encadreur s Acadmiques

Dr. MOUSSA SALI

M. BAHEL BENJAMINM. BIKOUN MOUSSI

CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU TABLIER DUN

PONT CAISSON EN BETON PRECONTRAINT: CAS DU

SECOND PONT SUR LE WOURI


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FACULTE DE GENIE INDUSTRIEL FGI

-----------------------------------------

DEPARTEMENT DE GENIE CIVIL-----------------------------------------

Ce mmoire intitul :

Conception et dimensionnement du tablier dun pont caisson en

bton prcontraint: cas du second pont sur le Wouri

Prsent par :

FOKOU SIGHANO PIAGET et NDINDJOCK JACQUES MARTIAL

Mmoire prsent en vue de lobtention du DiplmedIngnieur de Gnie Industriel

A t soutenu le : 31 janvier 2013

Devant un Jury constitu de :

- Prsident : Dr. AMBA jean chills- Rapporteur : Dr. MOUSSA SALI- Membre : M. KONGO


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i

DEDICACE

A mes parents, M. SIGHANO Jean et Mme SIGHANO Emilienne

FOKOU SIGHANO PIAGET

A ma mre, NGO NDINDJOCK Marie Philomne

NDINDJOCK JACQUES MARTIAL


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ii

REMERCIEMENTS

Cette tude naurait jamais t mene sans la grce du Seigneur, notre Dieu et lassistance,

les conseils et lorientation pertinente dun certain nombre de personnes. Cest loccasion pour nous

de leur exprimer du fond du cur, notre profonde gratitude. Il sagit particulirement de :

- Le Prsident et les membres du jury, pour avoir consacr une partie de leur tempsprcieux apprcier et juger ce travail ;

- Pr. ZENGWA Robert, Doyen de la Facult de Gnie Industriel (FGI) et tout le personneladministratif, pour avoir cr des conditions favorables au bon droulement de nos tudes ;

- Dr. AMBA jean chilis, chef de dpartement de gnie civil- Dr. MOUSSA SALI, pour avoir bien voulu diriger ce travail de bout en bout ;-

M. BAHEL BENJAMIN et M. BIKOUN MOUSSI,pour leur multiple orientation ;- Tous les enseignants de la FGI, plus particulirement ceux du Dpartement de Gnie Civil,

qui ont assur notre formation ;

- M. NJOCK Svrin, pour toute lattention manifeste notre gard ;- M. FOKOU Yannick- Mes oncles et tantes, pour leur soutien ;- Mes frres et surs, pour leur rconfort moral;- Mes amis, pour leur conseil ;- Tous mes camarades de promotion, pour leur esprit dquipe.

Que tous ceux qui de prs ou de loin nous ont assists et dont les noms nont pas t

cits, trouvent ici l'expression de ma profonde gratitude !


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iii

RESUME

Ce mmoire est une contribution la conception et dimensionnement du tablier dun

pont caisson en bton prcontraint : cas du second pont sur le Wouri . Ds lors, il traite du

franchissement du fleuve Wouri. Lobjectif gnral tant de concevoir et dimensionner le tablier

dun pont caisson (route) en bton prcontraint sur ce fleuve. Nos travaux sont mens selon le BPEL

91 rvis 99 et rpondent au mode de construction par encorbellement successif. Notre hypothse

de recherche consiste opter pour un tablier coul en place.

Ainsi, nous optons pour un pont construit par encorbellement successif. Et notre modle de structure

est un pont traves principales gales, flaux identiques et avec intrados parabolique.

Spcifiquement, il sagit dun tablier sur appuis simple, correspondant une poutre continue sept

traves, dont cinq intermdiaires de porte 135 m et deux de rives de porte 72,5 m. Aussi, cettesolution consiste en un caisson deux mes, avec un hourdis suprieur nervur et un hourdis

inferieur en dalle pleine en bton. Le nombre total de voussoirs courants est gal 288. Le nombre

de cbles de flau 14T15S est de 94 ; celui des cbles clisses 14T15S est de 22 ; et celui des cbles

de continuit extrieure 19T15S est de 128. La justification du tablier leffort tranchant permet de

vrifier que les contraintes de cisaillement sont admissibles.

En ce qui concerne les conditions de mise en uvre de notre projet, elles reposent particulirement

sur le type de coffrage des voussoirs, le type de joint de chausse, le PAQ, et le PPSPS. Aussi, nous

retenons 12 cbles 14T15S de clouage du flau en phase de construction par file de cale provisoire.

Toutefois, nous sommes convenus que la section de la cale vrifiait le critre de scurit en situation

normale et en situation accidentelle

Cependant, nous suggrons quun dimensionnement des nervures du hourdis suprieur soit fait ; afin

davoir une structure plus conomique en bton.

Mots cls : pont, caisson, voussoir, flau, encorbellement successif


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iv

ABSTRACT

This thesis is a contribution to a " Design and dimensioning of the apron of a bridge caisson

made of prestressed concrete: case study of the second bridge on the Wouri ". Then, it focuses on

the clearing of the Wouri stream. The general objective being to design and to dimension the apron

of a bridge caisson (road) in prestressed concrete on this stream. Our works are led according to the

BPEL 91 reviewed 99 and answer to the fashion of construction by cantilever method. Our

hypothesis of research consists in opting for a flowed in place apron.

Thus, we opt for a bridge caisson to outside prestressing partial built using cantilever method. And

our model of structure is a bridge to equal main bays, to identical curses and with parabolic intrados.

Specifically, it is about an apron on supports simple, corresponding to a continuous beam to nine

bays, of which five mediators of range 135 m and two of range strands 72,5 m. Also, this solutionconsists in a caisson to two souls, with a superior pugging and a lower pugging in full slab made of

concrete. The total number of current voussoirs is equal to 288. The justification of the apron to the

cutting effort permits to verify that the constraints of shearing are admissible.

With regard to the conditions of setting in work of our project, they especially rest on the type of

framing of the voussoirs, the type of pavement joint, the PAQ, and the PPSPS. Also, we keep 12

cables 14T15S of nailing of the curse in phase of construction by temporary hold liner. We are

suited that the section of the hold verified the criteria of security in normal situation and in

accidental situation.

However, we suggest that a dimensionality of the ribs of the superior hourdis is made; in order to

have a more economic structure made of concrete.

Key words: bridge, caisson, shutter voussoir, cantilever method,


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v

TABLE DES MATIRES

Dedicace ........................................................................................................................................... i

RemerciementS ................................................................................................................................ ii

Resume ........................................................................................................................................... iii

Abstract .......................................................................................................................................... iv

Table des matires ........................................................................................................................... v

Liste des abreviations ..................................................................................................................... xii

Glossaire ....................................................................................................................................... xiii

Liste des figures ............................................................................................................................. xv

Liste des tableauX........................................................................................................................ xvii

Introduction generale ....................................................................................................................... 1

CHAPITRE 1. prsentation de louvrage ..................................................................................... 4

Introduction ............................................................................................................................... 4

1.1. Donnes fonctionnelles ................................................................................................... 4

1.1.1. Trac en plan [Annexe 2] ............................................................................................ 4

1.1.2. Profil en long [Annexe 3] ........................................................................................... 4

1.1.3. Profil en travers sur pile [Annexe 4]........................................................................... 4

1.1.4. Profil en travers la cl [Annexe 5] ............................................................................ 4

1.2. Donnes naturelles .......................................................................................................... 4

1.2.1. Topographie ............................................................................................................... 4

1.2.2. Gologie et gotechnique ............................................................................................ 5

1.2.2.1. Contexte gologique ............................................................................................ 5

1.2.2.2. Contexte gotechnique ......................................................................................... 5

1.2.2.3. Hydraulique ......................................................................................................... 5

1.2.2.4. Sismicit .............................................................................................................. 5


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vi

1.2.2.5. Climat ................................................................................................................. 5

1.3. Donnes environnementales ........................................................................................... 6

1.3.1. Hydrologie ................................................................................................................. 6

1.3.2. Flore ........................................................................................................................... 6

1.4. Donnes architecturales et paysagres........................................................................... 6

1.4.1. Contraintes de brche franchir et gabarit .................................................................. 7

1.4.1.1. Implantation des appuis ....................................................................................... 7

1.4.1.2. Voie navigable..................................................................................................... 7

Conclusion .................................................................................................................................. 7

CHAPITRE 2. gnralits et choix de la variante ........................................................................ 8

introduction ................................................................................................................................ 8

2.1. gnralits ....................................................................................................................... 8

2.1.1. Gnralits sur les ponts ............................................................................................. 8

2.1.1.1. Dfinition dun pont ............................................................................................ 8

2.1.1.2. Diffrentes parties dun pont................................................................................ 8

2.1.1.3. Critres de classification ...................................................................................... 9

2.1.1.4. Modes constructifs............................................................................................... 9

2.1.2. Gnralits sur la prcontrainte ................................................................................. 10

2.1.2.1. Dfinitions de la prcontrainte ........................................................................... 10

2.1.2.2. Procds de prcontrainte .................................................................................. 10

2.1.2.3. Prcontrainte extrieure ..................................................................................... 11

2.1.2.4. Prcontrainte extrieure et prcontrainte intrieure ............................................ 11

2.2. choix architectural ........................................................................................................ 12

2.3. choix architectural ........................................................................................................ 12

2.3.1. Contraintes respecter .............................................................................................. 12

2.3.1.1. Vis--vis du CCTP ............................................................................................ 12


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vii

2.3.1.2. Gomtrie en plan.............................................................................................. 13

2.3.1.3. Insertion dans le site .......................................................................................... 13

2.3.2. Ouvrages envisageables ............................................................................................ 13

2.3.2.1. Ponts mixtes acier-bton bipoutre ...................................................................... 13

2.3.2.2. Ponts haubans ................................................................................................. 13

2.3.2.3. Ponts suspendus ................................................................................................. 13

2.3.2.4. Ponts poutres caissons construit par poussage ................................................. 13

2.3.2.5. Ponts poutres caissons construit par encorbellements successif ....................... 14

2.3.3. Choix de la variante proprement dit .......................................................................... 14

Conclusion ................................................................................................................................ 16

CHAPITRE 3. dimensionnement DU TABLIER ....................................................................... 17

Introduction ............................................................................................................................. 17

3.1. prdimensionnement des lments du tablier ............................................................. 17

3.1.1. Schma statique longitudinal .................................................................................... 17

3.1.1.1. Rpartition des traves ....................................................................................... 17

3.1.1.2. Elancement et forme de l'intrados ...................................................................... 18

3.1.1.3. Conditions d'appui ............................................................................................. 18

3.1.2. Prdimensionnement de la section transversale ......................................................... 19

3.1.2.1. ............................................................................................................................... 20

3.1.2.2. Hourdis suprieur .............................................................................................. 20

3.1.2.3. Epaisseur des mes ............................................................................................ 21

3.1.2.4. Epaisseur du hourdis infrieur ........................................................................... 22

3.1.2.5. Loi de variation de la section du caisson (loi parabolique) ................................. 22

3.1.3. Dimensionnement des goussets ................................................................................. 22

3.1.3.1. Les goussets suprieurs ...................................................................................... 22

3.1.3.2. Les goussets infrieurs ....................................................................................... 23


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viii

3.1.4. Loi de variation de linertie....................................................................................... 23

3.1.5. Dcoupage en voussoirs ............................................................................................ 24

3.1.5.1. Technologie de la construction .......................................................................... 24

3.1.5.2. Voussoirs sur pile (VSP).................................................................................... 24

3.1.5.3. Voussoirs de clavage ......................................................................................... 24

3.1.5.4. Voussoirs courants............................................................................................. 25

3.2. Hypothses gnrales de calculs ................................................................................... 25

3.2.1. Caractristiques des matriaux .................................................................................. 25

3.2.1.1. Bton pour tablier .............................................................................................. 25

3.2.1.2. Armatures passives ............................................................................................ 26

3.2.1.3. Armatures pour prcontrainte ............................................................................ 26

3.2.2. Charges considres ................................................................................................. 26

3.2.2.1. Charges permanentes ......................................................................................... 26

3.2.2.2. Surcharges de chantier ....................................................................................... 27

3.2.2.3. Actions climatiques ........................................................................................... 27

3.2.2.4. Effet du retrait et du fluage du bton .................................................................. 27

3.2.2.5. Actions et charges routires ............................................................................... 27

3.2.2.6. Actions accidentelles ......................................................................................... 27

3.3. Fonctionnement des poutres-caissons .......................................................................... 28

3.4. Conception du cblage longitudinal............................................................................. 28

3.4.1. Donnes de base ....................................................................................................... 28

3.4.2. Calcul de la prcontrainte de flau ............................................................................ 30

3.4.2.1. Principe du cblage de flau .............................................................................. 30

3.4.2.2. Calcul des sollicitations ..................................................................................... 30

3.4.2.3. Calcul du cblage de flau ................................................................................. 31

3.4.2.4. Vrification pendant le btonnage du clavage central P3-P4 .............................. 36


11/165

ix

3.4.2.5. Calcul du nombre total de voussoirs courants..................................................... 37

3.4.3. Calcul de la prcontrainte de clavage ........................................................................ 37

3.4.3.1. Principe du cblage ............................................................................................ 37

3.4.3.2. Calcul des constantes mcaniques et des rapports focaux ................................... 37

3.4.3.3. Clavage entre P3 et P4 ....................................................................................... 38

3.4.3.4. Clavage entre P2et P3 ........................................................................................ 44

3.4.3.5. Clavage entre P1 et P2 ....................................................................................... 47

3.4.3.6. Clavage de la trave de rive entre C1 et P1 ........................................................ 50

3.4.4. Calcul de la prcontrainte extrieure ......................................................................... 56

3.4.4.1. Dtermination de la gomtrie du cblage.......................................................... 56

3.4.4.2. Ligne dinfluence .............................................................................................. 57

3.4.4.3. Moments longitudinaux dus la surcharge A(L) ................................................ 58

3.4.4.4. Efforts dus au gradient thermique ...................................................................... 62

3.4.4.5. Efforts dus aux quipements .............................................................................. 63

3.4.4.6. Moment de fluage .............................................................................................. 64

3.4.4.7. Dimensionnement de la prcontrainte extrieure ................................................ 65

3.5. Etude de la flexion transversale ................................................................................... 78

3.5.1. Principe de calcul ..................................................................................................... 78

3.5.2. Etude de lencorbellement ........................................................................................ 80

3.5.2.1. Charges permanentes ......................................................................................... 80

3.5.2.2. Surcharges rglementaires ................................................................................. 82

3.5.2.3. Combinaisons de charges ................................................................................... 83

3.5.3. Etude du cadre .......................................................................................................... 84

3.5.3.1. Coefficients de majoration ................................................................................. 84

3.5.3.2. Application numrique ...................................................................................... 85

3.5.3.3. Moment d au poids propre ............................................................................... 85


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x

3.5.3.4. Moment d au systme Mc120 .......................................................................... 86

3.5.3.5. Combinaisons de charges ................................................................................... 90

3.6. Justification du tablier sous les sollicitations tangentes .............................................. 91

3.6.1. Enveloppe de leffort tranchant sous Bc .................................................................... 92

3.6.2. Valeurs de leffort tranchant dans les sections dtude .............................................. 94

3.6.3. Flux de cisaillement deffort tranchant ...................................................................... 97

3.6.3.1. Section sur pile .................................................................................................. 97

3.6.3.2. Section la cl................................................................................................... 98

3.6.4. Justification ltat-limite de service ELS ................................................................ 99

3.6.4.1. Calcul des sollicitations dfavorables................................................................. 99

3.6.4.2. Vrification strictement rglementaire ............................................................... 99

3.6.5. Justification ltat limite ultime ............................................................................ 101

3.6.5.1. Dtermination des armatures deffort tranchant................................................ 103

CONCLUSION ...................................................................................................................... 103

CHAPITRE 4. conditions de mise en uvre ............................................................................ 105

Introduction ........................................................................................................................... 105

4.1. Stabilit du flau en phase de construction ............................................................... 105

4.1.1. Dimensionnement des cbles dancrage .................................................................. 105

4.1.1.1. Combinaisons en situation temporaire de construction (TYPE A) .................... 107

4.1.1.2. Combinaisons accidentelles de construction (TYPE B) .................................... 108

4.1.1.3. Justification vis--vis de la situation temporaire de construction : combinaisons A

109

4.1.1.4. Justification vis--vis de la situation accidentelle : combinaisons B ................. 110

4.1.2. Dimensionnement et vrification des cales .............................................................. 112

4.1.2.1. Situation normale d'excution (combinaisons A).............................................. 113

4.1.2.2. Situation accidentelle (combinaisons B)........................................................... 115


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xi

4.2. recommandations pour la construction ..................................................................... 116

4.2.1. Mode de construction ............................................................................................. 116

4.2.1.1. Voussoirs sur pile ............................................................................................ 116

4.2.1.2. Voussoirs courants........................................................................................... 117

4.2.1.3. Voussoirs-dviateurs ....................................................................................... 118

4.2.1.4. Voussoirs de clavage ....................................................................................... 118

4.2.1.5. Les appareils dappui ....................................................................................... 118

4.2.1.6. Joint de chausse ............................................................................................. 118

4.3. plan dassurance qualit (PAQ) ................................................................................. 119

4.3.1. Prsentation du PAQ............................................................................................... 119

4.3.2. Organisation des contrles ...................................................................................... 119

4.3.3. Plan Particulier de Scurit et de Protection de la Sant .......................................... 122

4.3.3.1. Objet et domaine dapplication ........................................................................ 122

4.3.3.2. Analyse des risques dtaille et mesures de prvention .................................... 123

Conclusion .............................................................................................................................. 125

Conclusion generale ..................................................................................................................... 126

REferences bibliographiques ........................................................................................................ 128

Annexes ....................................................................................................................................... 129

Annexe 1 : Plan de situation du nouveau pont sur le Wouri ................................................ 130

Annexe 2 : Trac en plan ....................................................................................................... 131

Annexe 3 : Profil en long ........................................................................................................ 132

Annexe 4 : Profil en travers sur pile ...................................................................................... 133

Annexe 5 : Profil en travers a la cle ....................................................................................... 134

ANNEXE 6 : Lignes dinfluence du moment flchissant sur appui ..................................... 135

Annexe 7 : Lignes dinfluence du moment flchissant la cl de chaque trave ................. 138

ANNEXE 8 : LIGNES dinfluence de leffort tranchant la cl de chaque trave ............. 141
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xii

ANNEXE 9 : Cinmatique de pose des joints EJ 50 S .......................................................... 144

LISTE DES ABREVIATIONS

BA : bton arm

BAEL : bton arm aux tats limites

BBTM : bton bitumineux trs maigre

BN : barrire normal

BPEL : bton prcontraint aux tats limites

CCAP : cahier des clauses administratives particulires.

CCTP : cahier des clauses techniques particulires.

DBA : double en bton adhrentEPI : quipements de protection individuelle

Fac : action accidentelle en cours de construction

GBA : glissire en bton adhrent

Gi : actions dues aux gradients thermiques

Gmax : ensemble des actions permanentes dfavorables

Gmin : ensemble des actions permanentes favorables

ISO : international organization for standardisation

Pd : action caractristique de la prcontrainte

PHE : plus hautes eaux

Pm : action probable de la prcontrainte

Qpra : actions alatoires dues aux charges de chantier en construction

Qprc : actions lies lutilisation douvrages spciaux en construction.

TPC : terre-plein central

VSP : voussoir sur pile


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xiii

GLOSSAIRE

Ame : Partie gnralement mince et verticale, reliant les membrures ou les hourdis dune poutre ou

dun caisson.[3]

Ancrage de prcontrainte : Action de fixer larmature de prcontrainte sur une pice. [3]

Appareil dappui : Dispositif transmettant un appui les efforts provenant du tablier.[3]

Appui : partie de louvrage qui transmet les charges du tablier, de la traverse ou de la vote aux

fondations. [3]

Cbles de continuit : Cble de prcontrainte complmentaire au cble de flau, mis en place aprs

clavage du tablier pour assurer la continuit mcanique. [3]

Cbles de flau : Cbles permettant la tnue des voussoirs lors de la construction du flau. ; [3]

Caisson (poutre) : Elment structurelle de section creuse. [3]Cale : Elment permettant dassurer le maintien dune pice. [3]

Cl :Section mdiane dune poutre ou dun tablier hauteur variable. [3]

Cule :Appui dextrmit au tablier.[1]

Dviateur : Bloc de bton ou pice mtallique, en excroissance par rapport une paroi, qui sert

modifier la direction des cbles de prcontrainte. [3]

Encorbellement successif : Technique de construction qui consiste raliser le tablier dun pont

partir dune pile, tout en progressant de part et dautre de celle-ci. [15]

Entretoise : Elment limitant la dformation dans son plan de la section transversale dune

structure. [3]

Extrados : Face suprieure dun tablier, dune poutre, dun arc ou dune vote. [3]

Hourdis en encorbellement : Partie du hourdis situe en porte--faux des mes de rive du tablier

porteur. [3]

Intrados : Face infrieure dun tablier, dune poutre, dun arc ou dune vote. [3]

Passerelle : Ouvrage destin aux pitons, exceptionnellement aux canalisations ou au gibier. [1]

Pile : Appui intermdiaire au tablier.[1]

Ponceau ou dalot : Pont de petites dimensions (quelques mtres). [1]

Pont : Ouvrage permettant une voie de circulation de franchir un obstacle naturel ou une autre

voie de circulation. [3]

Porte : Distance entre deux appuis conscutifs.[1]

Prcontrainte extrieure : Prcontrainte qui nest pas noye dans le bton. [3]


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xiv

Profil en long : Courbe altimtrique de laxe longitudinal de rfrence de la chausse. [3]

Profil en travers : Coupe verticale perpendiculaire laxe longitudinal. [3]

Tablier : Elment rsistant portant la voie. [1]

Trave : Partie du pont comprise entre deux appuis. [1]

Viaduc : Ouvrage de franchissement grande hauteur, gnralement constitu de nombreuses

traves. Le terme de viaduc est gnralement rserv aux franchissements situs en site terrestre. [1]

Voussoir: Partie lmentaire du tablier, fabrique ou coule en place, qui prolonge llment

prcdant pour construire pas pas le tablier. [3]


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xv

LISTE DES FIGURES

Figure 2-1 : Diffrentes parties d'un pont ......................................................................................... 8

Figure 3-1 : Elments de prdimensionnement de la section transversale du voussoir ..................... 20

Figure 3-2 : Flau .......................................................................................................................... 34

Figure 3-3 : Cblage sur pile .......................................................................................................... 35

Figure 3-4 : Phase de la construction du clavage central ................................................................. 36

Figure 3-5: Phase de l'enlvement de l'quipage de clavage............................................................ 39

Figure 3-6:schma mcanique du pont lors du clavage central........................................................ 39

Figure 3-7:schma mcanique du clavage entre P2 et P3 ................................................................ 44

Figure 3-8:schma mcanique lors du clavage entre P1 et P2 ......................................................... 47

Figure 3-9:schma mcanique lors du clavage entre C1 et P1 ......................................................... 50Figure 3-10 : Clavage de la trave de rive entre C1 et P1 ............................................................... 51

Figure 3-11 : cblage la cl P3-P4 ............................................................................................... 55

Figure 3-12: courbe enveloppe du moment flchissant sous A........................................................ 61

Figure 3-13: courbe du moment flchissant d au gradient thermique ............................................ 62

Figure 3-14:schma mcanique + charge due aux quipements ...................................................... 63

Figure 3-15: pure de calcul du moment isostatique de la prcontrainte extrieure [10] .................. 67

Figure 3-16 : Rle du hourdis infrieur dans l'encastrement du hourdis suprieur [6] ..................... 78

Figure 3-17 : Principe de la mthode de calcul avec abaque ........................................................... 79

Figure 3-18 : Gousset de rfrence ................................................................................................. 80

Figure 3-19 : Modlisation de la section la cl ............................................................................. 87

Figure 3-20 : Modlisation de la section sur pile ............................................................................ 89

3-21: Courbe enveloppe de l'effort tranchant sous Bc ..................................................................... 92

Figure 3-22 : Epure du flux de cisaillement de leffort tranchant sur pile ........................................ 98

Figure 3-23 : Epure du flux de cisaillement la cl ........................................................................ 99

Figure 4-1 : Situation temporaire de construction [6] ................................................................... 107

Figure 4-2 : Situation accidentelle de construction [6] .................................................................. 108

Figure 4-3 : Effort dans les cbles et ractions d'appui [6] ............................................................ 110

Figure 4-4 : Basculement du flau avec surtension des cbles [6] ................................................. 111

Figure 4-5 : Dimensions en plan d'une cale et de son bossage [6] ................................................. 114

Figure 4-6 : Construction du voussoir sur pile .............................................................................. 116


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xvi

Figure 4-7 : Equipage mobile en phase statique [6] ...................................................................... 117

Figure 4-8 : Equipage en cours de dplacement [6] ...................................................................... 117


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xvii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 3-1 : Proprits pour bton du tablier ................................................................................ 25

Tableau 3-2 : Proprits des armatures passives ............................................................................. 26

Tableau 3-3: Proprits pour armature de prcontrainte .................................................................. 26

Tableau 3-4 : Caractristique de la section ..................................................................................... 29

Tableau 3-5 : Cinmatique de la construction ................................................................................ 29

Tableau 3-6 : Constantes mcaniques et rapports focaux des diffrentes traves ............................. 38

Tableau 3-7 : Nombre de cbles clisses chaque cl aprs toutes les vrifications ........................ 54

Tableau 3-8 : Dtermination de la classe du pont ........................................................................... 59

Tableau 3-9 : Dtermination du coefficient a1 ................................................................................ 60

Tableau 3-10 : Dtermination de la largeur V0 ............................................................................... 60Tableau 3-11 : enveloppe du moment flchissant sous A ................................................................ 61

Tableau 3-12 : Valeurs des moments aux cls dus au gradient thermique ....................................... 62

Tableau 3-13 : Valeurs des moments dus aux quipements ............................................................ 64

Tableau 3-14 : Valeurs des moments de fluage............................................................................... 65

Tableau 3-15 : Moments dus aux superstructures ........................................................................... 81

Tableau 3-16 : Coefficients de majoration pour les surcharges routires ......................................... 83

Tableau 3-17 : Moments abaque sur l'encorbellement .................................................................... 83

Tableau 3-18 : Combinaisons de charges ....................................................................................... 83

Tableau 3-19 : Moments abaque sur la dalle................................................................................... 87

Tableau 3-20 : Moments cadre la cl ........................................................................................... 89

Tableau 3-21 : Moments cadre sur pile........................................................................................... 89

Tableau 3-22 : Moments abaque + cadre ........................................................................................ 90

Tableau 3-23 : Combinaisons de charges ....................................................................................... 90

Tableau 3-24 : Ferraillage transversal du caisson ........................................................................... 91

Tableau 3-25: Valeurs de l'effort tranchant engendres par Bc aux appuis et cls ........................... 93

Tableau 3-26: Valeurs de l'effort tranchant dans la section sur C1 .................................................. 94

Tableau 3-27: Valeurs de l'effort tranchant dans la section la cl C1-P1 ...................................... 95

Tableau 3-28: Valeurs de l'effort tranchant dans la section sur P2 .................................................. 96

Tableau 3-29 : Cisaillement d''effort tranchant l'ELS ................................................................. 101

Tableau 3-30: Valeurs des paisseurs ajouter pour rendre les contraintes admissibles ................ 101


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xviii

Tableau 3-31: valeurs de la contrainte et de l'angle d'inclinaison des fissures .................... 102Tableau 3-32: Valeurs de la densit darmature passive ............................................................... 103

Tableau 4-1 : Valeurs des sollicitations en situation A et B .......................................................... 109

Tableau 4-2 : Points critiques et points darrt.............................................................................. 121

Tableau 4-3 : Proposition dun PPSPS ......................................................................................... 123

Tableau 4-4: Proposition dun PPSPS (suite et fin) ...................................................................... 124


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1

INTRODUCTION GENERALE

Aujourdhui, la conception des ponts est en constante volution grce lemploi de

matriaux aux performances rigoureusement contrles et sans cesse accrues, au dveloppement de

mthodes de construction la fois rapides et prcises, la cration de formes originales apportant de

nouvelles solutions aux problmes poss par le franchissement des obstacles aux dimensions parfois

proches de la dmesure, et des moyens de calcul permettant dtablir des modles de

comportement trs sophistiqus.

Llaboration dun projet de pont rsulte dune bonne matrise des techniques de la

conception, des matriaux utiliss et de lexcution.

Par ailleurs, de nombreuses donnes sont ncessaires au dmarrage des tudes pour un projet de

pont :

Plan de situation indiquant les obstacles franchir, tels que cours deau, chausses, che mins,

lignes de chemin de fer, trac de la nouvelle voie dsire ;

Coupe longitudinale le long de laxe du pont avec les conditions de gabarit sous le pont en

hauteur et en largeur ;

Largeur du pont, largeur de la chausse, bandes darrt durgence, trottoirs ;

Conditions de fondation, carottage avec expertises gologiques et donnes gotechniques ;

Conditions locales, possibilits daccs pour les engins de chantier ;

Conditions climatiques et mtorologiques, priodes sches, tempratures moyennes et

extrmes ;

Environnement, topographie ;

Conditions de beaut de lenvironnement : les ponts en site urbain et surtout les passerelles,

faisant partie intgrante de la physionomie de la ville exigent une conception plus dlicate

que les ponts situs dans de vastes paysages.

Le projeteur doit tout prix avoir visit le site et ses environs.

Aprs avoir recueilli lensemble des donnes relatives louvrage, le projeteur recherche les

solutions techniquement envisageables en valuant leur cot et leur aspect architectural. Pour

aboutir au meilleur choix, la fois sur les plans technique, conomique et esthtique, il doit bien

connatre lventail des solutions possibles avec leurs sujtions, leurs limites et leurs cots.


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2

Le respect des rglements en vigueur en la matire, nous assure la rsistance structurale des

ouvrages. Le choix des quipements doit tre motiv par les soucis de confort et de scurit des

usagers. Aussi, ladoption de dispositions constructives garantissant louvrage la meilleure

durabilit possible ne doit pas tre nglige.

Louvrage actuel de franchissement du fleuve Wouri est un pont en bton prcontraint de

720 m de longueur reparti en 16 traves de 45 m de porte. Il a t construit il y a environ 50 ans

aujourdhui. Durant son cycle de vie, il a fait lobjet de nombreuses interventions de maintenance et

de renforcement.

Cet ouvrage prsente aujourd'hui un tat de service qui ncessite la reconstruction d'un ouvrage neuf

au mme emplacement. Laugmentation du trafic la traverse du pont, son ge, la grande diversit

du parc automobile camerounais, le boum conomique et le lancement des grands projets

structurants sont aussi autant de facteurs qui viennent justifierla construction dun nouveau pont surle fleuve Wouri.

Afin de participer lamnagement urbain de Douala en favorisant notamment le

dveloppement urbain de la rive ouest du fleuve et faciliter lvacuation des produits agricoles des

zones de production vers le centre urbain et vers lexportation, de lutter contre lembou teillage dans

la ville de douala, et dassurer la continuit du rseau national, le gouvernement Camerounais, par

lintermdiaire du ministre des travaux public, projette de raliser un nouveau pont routier sur le

Wouri reliant Deido Bonabri.

L'un des aspects les plus importants de l'activit de l'espce humaine, dpuis l'apparition du

premier homme sur terre, est de surmonter les obstacles qui se prsentent devant lui. Ces obstacles

peuvent tre de toute nature.

Ds lors, notre tude focalise sur lefranchissement du fleuve Wouri.

Consquemment, notre objectif gnral est de concevoir et dimensionnerle tablier dun pont

caisson (route) en bton prcontraint sur le Wouri. Les objectifs spcifiques sont :

Choisir la variante de pont approprie ;

Concevoir et dimensionner le tablier ;

Analyser les conditions de mise en uvre.


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3

Notre tude intgre quatre chapitres.

Le premier, intitul prsentation de louvrage met en exergue les donnes du site : donnes

fonctionnelles, donnes naturelles, donnes environnementales, et donnes architecturales et

paysagres.

Ensuite, le deuxime prsente les gnralits et le choix architectural.

Quant au troisime, dimensionnement du tablier, il se dcline en :

le prdimensionnement des lments du tablier, les hypothses gnrales de calcul, le

fonctionnement des poutres-caissons, la conception du cblage longitudinal, ltude de la flexion

transversale et la justification du tablier sous la sollicitation tangente.

Enfin, le dernier chapitre ou conditions de mise en uvre comprend : les recommandations pour la

construction et le plan dassurance qualit.


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4

CHAPITRE 1. PRESENTATION DE LOUVRAGE [2]INTRODUCTION

Ce chapitre est essentiellement descriptif.

Ds lors, il prsente les donns du site dimplantation de louvrage (donnes fonctionnelles, donnes

naturelles, donnes environnementales, et donnes architecturales et paysagres).

1.1.DONNEES FONCTIONNELLESLouvrage est un pont-route cinq voies, qualifi de passage infrieur, dune longueur de

820 m et une largeur de 25,6 m.

1.1.1. Trac en plan [Annexe 2]1.1.2. Profil en long [Annexe 3]1.1.3. Profil en travers sur pile [Annexe 4]1.1.4. Profil en travers la cl [Annexe 5]

1.2.DONNEES NATURELLES1.2.1. TopographieLeprojet se dveloppe dans lembouchure du fleuve le Wouri Douala. La largeur moyenne

du lit du Wouri laval de louvrage actuel, au niveau du franchissement projet, est denviron

750 m. Les berges, de part et dautre, sont marques. Elles accueillent, en rive droite, une minoterie

et lusine de Cimencam et, en rive gauche, une base vie dentreprises de travaux publics.


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5

1.2.2. Gologie et gotechnique1.2.2.1. Con texte gologi que

Le sous-sol de lemprise du projet se situe dans le bassin sdimentaire de Douala, constitu

dalluvions rcentes sablo-graveleuses, plus ou moins compactes, et qui peuvent tre coupes debancs argileux.

1.2.2.2. Con texte gotechn iqueLes sols rencontrs sont trs htrognes et peuvent tre subdiviss en deux grandes familles,

dont la diffrenciation est marque par la coloration, le caractre pulvrulent ou cohrent, et la

compacit

Les caractristiques mcaniques des couches de surface sont trs faibles sur 25 m environ : pression

limite infrieure . Les pressions limites des couches de sols en profondeur de 30 m 40 mprogressent de au maximum.1.2.2.3. Hydraulique

Le Wouri est un fleuve ctier du Cameroun qui prend sa source dans les hauteurs de

Dschang, environs 200 km au nord de Douala. A 30 km de son embouchure, il slargit en un

estuaire coulant du Nord-est au sud-ouest et dont la largeur est de 1200 m. A lamont du

franchissement actuel et projet, le Wouri forme une grande tendue deau et une srie dlots de

surface plus au moins importante. A laval, le Wouri dbouche sur un vaste plan deau de prs de

200 km2

constitu par la rade du port de Douala.

1.2.2.4. SismicitLe site intress par le prsent projet sera considr comme tant class en zone IA,

correspondant une sismicit trs faible et ngligeable. Pour la construction de louvrage, on pourra

se limiter aux seules dispositions constructives dfinies par le guide AFPS de 1992 (section 9).

1.2.2.5. ClimatLe climat local est caractris du climat quatorial de type Camerounais avec mousson

quatorial. Les prcipitation sont abondantes et varient de 2000 10000 mm. Les mois les plus

vieux sont Juin, Juillet, Aout et Septembre avec plus de 500 mm. Les autres mois de lanne en

revanche, prsentent des prcipitations infrieures 200 mm, ( lexception de mai et octobre : 325

et 385 mm). Dcembre et Janvier sont les mois les plus secs avec 50 mm. La temprature moyenne


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6

annuelle est de 26C avec une amplitude de 2,8 C. Les tempratures maximales moyennes varient

de 24,8C en juillet/ Aout 27,6 C en fvrier.

1.3.DONNEES ENVIRONNEMENTALES1.3.1. HydrologieLes caractristiques du Wouri au niveau du franchissement actuel sont les suivantes :

Dbit maximal thorique la priode de 50 ans : Q = 3220 m3/s ;

Niveau des PHE = 1,50 m NGC (gale 2,9 m par rapport au zro margraphique)

Vitesse moyenne des eaux gale 0,7 m/s ;

Affouillement gnral du lit du fleuve pour un tirant deau de lordre de 03 m, la profondeur

daffouillement tantdenviron 5,7 m ;

Affouillement local : la prsence des appuis en rivire existant, le comportement des

courants fluviaux cre un affouillement local supplmentaire qui varie de 3,50 m en rive

droite et de 15 m en rive gauche.

1.3.2. FloreCot Deido, quelques grands arbres sont parsems le long de la voirie. Ces arbres devront

tre abattus pour la ralisation de lamnagement. Des plantations devront tre ralises sur les talus

pour compenser le dboisement.

1.4.DONNEES ARCHITECTURALES ET PAYSAGERESLintgration architecturale de louvrage dans le site tiendra compte de la prsence de

louvrage existant. Il sera visible partir des immeubles bordant le versant de la colline dAkwa, des

amnagements sur les berges du Wouri, du port de Douala et surtout partirde louvrage actuel.

En consquence, les hauteurs des tabliers doivent tre identiques sur les 02 ponts.


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7

1.4.1. Contraintes de brche franchir et gabarit1.4.1.1. Implantation des appuis

En ce qui concerne le nombre et la rpartition des appuis, la conception de louvrage doit

tenir compte des contraintes suivantes :

sur la section en vis--vis du pont actuel, les appuis doivent tre implants dans le

prolongement des appuis de louvrage existant ;

Les portes des ouvrages projets doivent tre au moins le double des portes du pont

existant, soit environ 90 m ;

Les cules doivent tre implantes au moins 20 m derrire les cules actuelles, laissant

visibles et accessibles les remblais daccs du pont existant.

1.4.1.2. Voie navigableLe Wouri sera considr navigable au droit de louvrage construire. Chaque trave doit

dgager une passe navigable dau moins 40 m de large, et le tablier sur la largeur de la passe doit

tre situ 5,5 m au dessus du niveau deau en mare haute.

CONCLUSION

Les donnes du site tant ainsi prsentes, il convient par la suite de prsenter les diffrents

types douvrages possibles ; et consquemment, choisir une variante de pont approprie.


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8

CHAPITRE 2. GENERALITES ET CHOIX DE LA VARIANTEINTRODUCTION

Ce chapitre conduit au choix de la variante de pont approprie pour notre projet.

Les critres qui motivent ce choix sont le type de pont et le type de prcontrainte extrieure.

Ds lors, nous allons successivement faire un point sur les gnralits en matire de pont ; et

prsenter les diffrents types douvrages possibles.

2.1.GENERALITES2.1.1. Gnralits sur les ponts

2.1.1.1. Dfinition dun pontUn pont est un ouvrage permettant une voie de circulation de franchir un obstacle naturel ou

une autre voie de circulation [3].

2.1.1.2. Dif frentes parties dun pont[1]Un pont se compose des parties suivantes :

Le tablier : lment rsistant portant la voie ;

Les appuis : piles et cules ;

Les fondations : elles permettent dassurer la liaison entre les appuis et le sol.

.

Figure 2-1 : Diffrentes parties d'un pont


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9

2.1.1.3. Critres de classif icationIl est extrmement difficile de classer les ponts, car les critres de classification sont

nombreux :

Les ponts sont classs de diffrentes manires :

Suivant la nature de la voie porte: on distingue, daprs leur destination, les ponts routes,

les ponts-rails, les ponts-canaux ;

Suivant le matriau principal dont ils sont constitus : les ponts peuvent tre constitus en

bois, en maonnerie, en fonte, en fer, en acier, en bton arm, en bton prcontraint ;

suivant leur fonctionnement mcanique : on distingue les ponts cadre, les ponts poutres,

les ponts dalle, les ponts caisson ou voussoir, les ponts en arc, ponts bquilles, les ponts

cbles ;

Suivant leur disposition : les ponts droits, les ponts biais, les ponts courbes.

2.1.1.4. Modes constructi fs [4]Le choix dun mode constructif dpend normment du type de pont raliser, mais aussi des

paramtres environnementaux :

accs libre sous le pont ;

hauteur de la brche ;

nature gologique du sol ;

milieu aquatique ou terrestre.

On distingue :

2.1.1.4.1. Les ponts construits sur cintreLe coffrage est ralis sur tours dtaiement. Cette technique sapparente la ralisation des

planchers des btiments couls en place, et permet de dgager un gabarit routier au centre de

ltaiement. Elle limite la hauteur de lintrados et nest utilise quen site terrestre.

2.1.1.4.2. Les ponts construits par pose de poutres prfabriques.Cest une construction lavancement, trave par trave. La prfabrication des poutres se fait

souvent sur chantier. La pose se fait soit par levage traditionnel (grue), soit par poutre de lancement.


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10

2.1.1.4.3. Les ponts construits par cintre auto lanceurLe coffrage de toute la trave est port par une poutre prenant appui sur les piles et sur le

tablier dj construit. Le dplacement du cintre se fait une fois le mrissement du bton suffisant.

Un avant bec assure larrive du cintre sur la pile suivante.

2.1.1.4.4. Les ponts pousssLe pont est ralis et assembl sur la rive, puis mis en place par poussage. La construction

par portion du tablier se fait l'avancement (au fur et mesure du poussage) une ou deux

extrmits du pont.

2.1.1.4.5. Les ponts construits par encorbellement successifSi le pont ne peut tre pouss (tablier de hauteur variable, pont courbe...), si les traves ont

de trop grandes portes pour des poutres, si la brche est trop importante pour un taiement, on peut

construire le tablier du pont par encorbellement successif.

2.1.2. Gnralits sur la prcontrainte2.1.2.1. Dfiniti ons de la prcontr ainte

2.1.2.1.1. La prcontrainteCest une technique permettant de comprimer un lment par mise en tension darmatures ou

par mise en pression des vrins.

2.1.2.1.2. Le bton prcontraint [3]Cest un bton renforc par des armatures de prcontrainte tendues qui le compriment et

limitent ainsi sa fissuration.

Cest Eugne Fressinet, 1879-1962 que revient le grand mrite davoir mis au point et dvelopp

la technique du bton prcontraint.

2.1.2.2. Procds de prcontrainteLa force de compression permanente qui constitue la prcontrainte du bton est ralise

gnralement par la mise en tension darmatures en acier dur, et dont les ancrages sont solidaires de

la pice. On distingue deux principaux procds de prcontrainte :

Prcontrainte par pr-tension : les cbles sont tendus avant le btonnage de la pice ;

Prcontrainte par post-tension : les cbles sont tendus aprs le coulage de la pice.


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11

2.1.2.3. Prcontrainte extrieure [5]La prcontrainte extrieure au bton est celle qui nest pas noye dans le bton .

La prcontrainte extrieure, qu'elle soit totalement extrieure au bton ou mixte, prsente de

nombreux avantages :

amlioration des conditions de btonnage ;

amlioration des conditions de mise en uvre des cbles de prcontrainte ;

amlioration des conditions d'injection ;

possibilit de remplacement des cbles extrieurs ;

allgement des structures et amlioration de leur rsistance.

Cependant, elle prsente aussi des inconvnients :

vulnrabilit des cbles ;

difficults de rglage des tubes de passage dans le bton ;

difficults de manutention des vrins de mise en tension ;

possibilits limites de surtension des cbles extrieurs.

2.1.2.4. Prcontrainte extrieure et prcon tr ainte intrieure [5]Contrairement la prcontrainte extrieure, la prcontrainte intrieure est noye dans le

bton.

Cependant, il est dlicat dtablir une comparaison conomique entre une solution prcontrainte intrieure et une solution utilisant les cbles extrieures. En effet, plusieurs facteurs

agissent de faon contradictoire, tant sur les quantits de matriaux que sur les prix unitaires.

Le recours une prcontrainte extrieure permet gnralement de rduire les sections de

bton en partie courante, et donc d'allger la structure et par l diminuer les sollicitations de poids

propre. Ces gains sont toutefois partiellement contrebalancs par l'existence d'entretoises de

dviation et d'ancrage

A tension utile gale, un cble extrieur est souvent un peu moins efficace qu'un cble

intrieur au bton compte tenu de son trac polygonal assez rustique.

En contrepartie, un cble extrieur prsente toujours une force utile plus importante qu'un

cble intrieur de trac comparable du fait des moindres frottements.


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12

Enfin, consommation gale en acier dur, la prcontrainte extrieure cote plus cher qu'une

prcontrainte traditionnelle cause de la nature des matriaux et des matriels spcifiques utiliss

(conduits, dispositions spciales notamment au niveau des ancrages). Ces derniers font l'objet

d'exigences particulires, des difficults de rglage des tubes de passage dans le bton, des

problmes que pose la manutention des vrins de mise en tension.

Compte tenu de ces lments antagonistes, les seules conclusions globales qui s'imposent

sont les suivantes.

En termes de cot initial, la prcontrainte extrieure n'est intressante que si l'allgement de

la structure est important et si sa construction peut tre industrialise. Lorsque l'industrialisation du

chantier est trop limite (la ralisation des entretoises dviatrices constitue un obstacle srieux cet

gard), l'avantage conomique immdiat est pratiquement nul.

La prcontrainte extrieure n'en conserve pas moins des atouts importants, car elle permet

d'amliorer sensiblement la qualit, la durabilit des ouvrages ; d'en faciliter la surveillance et par l

rduire les cots d'exploitation.

2.2.CHOIX ARCHITECTURALLobjectif de cette partie est de dterminer le type douvrage rpondant au mieux aux

diffrentes contraintes. Il faut pour cela connatre la fois lensemble des contraintes respec ter etlensemble des types douvrages envisageables.

2.3.CHOIX ARCHITECTURALLobjectif de cette partie est de dterminer le type douvrage rpondant au mieux aux diffrentes

contraintes. Il faut pour cela connatre la fois lensemble des contraintes respecter et lensemble des

types douvrages envisageables.

2.3.1. Contraintes respecter2.3.1.1. Vis--vi s du CCTP

Pour ce qui est de limplantation des appuis les contraintes respecter sont :


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13

sur la section en vis--vis du pont actuel, les appuis doivent tre implants dans le

prolongement des appuis de louvrage existant ;

Les portes des ouvrages projets doivent tre au moins le double des portes du pont

existant, soit environ 90 m ;

2.3.1.2. Gomtrie en planLe trac en plan du nouveau pont est courbe.

2.3.1.3. I nsertion dans le si teLintgration architecturale de louvrage dans le site doit tenir compte de la prsence de louvrage

existant.

Aprs avoir pass en revue les diffrentes contraintes respecter, nous allons prsenter les diffrentsdouvrages envisageables.

2.3.2. Ouvrages envisageablesSur la base des contraintes susmentionnes les diffrentes solutions possibles sont :

2.3.2.1. Ponts mi xtes acier-bton bipoutreCest une solution qui permet dexploiter la fois la rsistance la compression du bton pour

constituer la dalle et la rsistance en traction de l'acier pour former la poutre. Son domaine de

portes va jusqu 80 ou 90m pour les traves indpendantes et 110 ou 120m pour les traves

continues.

2.3.2.2. Ponts haubansLeur domaine demploi va jusqu 900 m

2.3.2.3. Ponts suspendusLeur porte va jusqu 2000 m

2.3.2.4. Ponts poutres caissons construi t par poussageLe domaine d'emploi de poussage est limit aux ouvrages dont le tablier est de hauteur constante et

pour lequel la gamme des portes est comprise entre 35 70 m. En fait, il convient de distinguer les

ponts pousse d'un seul ct o les traves courantes sont comprises entre 35 45 m, des ponts


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14

pousses des deux cot, o les traves dterminantes, correspondant la jonction des deux demi-

tabliers, atteint des longueurs de 50 70 m.

2.3.2.5. Ponts poutres caissons construi t par encorbellements successifLe principal avantage de la construction par encorbellement est la suppression des cintres et

chafaudages, librant ainsi l'espace situ au-dessous de l'ouvrage. Le domaine d'emploi de ce type

de structure correspond la gamme de porte comprise entre 40 et 200 m avec un optimum compris

entre 80 et 150 m.

2.3.3. Choix de la variante proprement ditLe tableau ci-dessous nous montre le niveau de satisfaction des variantes susmentionnes vis--vis

des critres intervenant dans le choix de la variante


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15

Critres+pondration

Pont mixteacier-bton

bipoutrePont

haubansPont

suspendu

Pont caissonConstruit par

encorbellement

Pont caissonConstruit par

poussage

Portedterminante(90 ou 135 m) :

08 points

Bonne

satisfaction

(06/08)

Trs

mauvaise

satisfaction

(02/08)

Trs

mauvaise

satisfaction

(02/08)

Trs bonne

satisfaction

(08/08)

Trs mauvaise

satisfaction

(02/08)

Gomtrie enplan (courbe) : 04

points

Augmentation

des efforts

dans la poutre

courbe

extrieure

(02/04)

conception

et calcul

deviennent

plus

complexes

(02/04)

conception et

calcul

deviennent

plus

complexes

(02/04)

Trs bonne

satisfaction

(04/04)

Bonne

satisfaction

(03/04)

Adaptation ausite

(prsence du pont

existant et

esthtique) : 04

points

Bonne

satisfaction

(03/04)

Trs Bonne

satisfaction

(04/04)

Trs bonne

satisfaction

(04/04)

satisfaction

Faible

(01/04)

Assez Bonne

satisfaction

(02/04)

Possibilits deconstruction

(matriaux, main

duvre etentretien) : 04

points

problme de

la

Corrosion ;

Le prix levde lacier(02/04)

La ncessit

dune main-duvre

qualifie etspcialise

(01/04)

La ncessit

dune main-duvre

qualifie etspcialise

(01/04)

Bonne

satisfaction

(03/04)

matriel

spcifique peu

coteux et

simple utiliser

(03/04)

Vis--vis des

exigences du CCTP

Ne fais pas

partie de la

variante

pressentie.

Ne fais pas

partie de la

variante

pressentie.

Ne fais pas

partie de la

variante

pressentie.

Gre mieux les

flux de

cisaillement avec

les mes

inclines

Gre mieux les

flux de

cisaillement

avec les mes

inclines

Total des points

sur 2013 09 09 16 10

Eu gard aux rponses apportes par chaque solution aux divers critres de jugement, nous

optons pour un pont caisson construit par encorbellement successif.

Cette variante est une solution intressante pour le cas du second pont du Wouri car elle

saccommode de faon optimale des exigences du CCTP.


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16

CONCLUSION

Lobjectif de ce chapitre tant de choisir une variante de pont approprie, nous optons pour

un pont caisson prcontrainte extrieure partielle construit par encorbellement successif.

Ce qui suit intgre la conception et le dimensionnement du tablier du dit pont.

.


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17

CHAPITRE 3. DIMENSIONNEMENT DU TABLIERINTRODUCTION

Le tablier est un lment rsistant portant la voie.

Il repose sur ses appuis par lintermdiaire dappareils dappui, conus pour transmettre dans

les meilleures conditions possibles des efforts principalement verticaux (poids de louvrage,

composante verticale des efforts dus aux charges dexploitation), mais aussi horizontaux

(dilatations, forces de freinage, dacclration, centrifuges, etc.).

De prime abord, il sagira de prdimensionner des lments du tablier ; ensuite, donner les

hypothses gnrales de calcul, tout en prcisant le fonctionnement des poutres-caissons ; puis

concevoir le cblage longitudinal ; et enfin faire ltude de la flexion transversale, et une

justification du tablier leffort tranchant.

3.1.PREDIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS DU TABLIERLe prdimensionnement du tablier seras fait en suivant les prescriptions du [6]

3.1.1. Schma statique longitudinal3.1.1.1. Rparti tion des traves

Nous avons adopt un pont flaux identiques pour des raisons suivantes :

- Simplicit de la conception des matriels de pose ou de btonnage ;- Amlioration des rendements.

Le pont projet doit franchir une brche de 820 m de longueur. La rpartition proprement dite des

traves est la suivante :

Les traves principales doivent avoir des portes

90 m. pour implanter les piles du pont

projeter sur le prolongement des piles du pont existant on prendra ; soit trois foisla porte dune trave du pont actuel.Les traves de rive ont gnralement une longueur suprieure celle d'un demi-flau ;

soit . Prenons. Le nombre de trave principale est


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donn par la relation ; pour , calculons nouveaula porte ; .

Notre ouvrage est donc une poutre continue sept (07) traves, dont cinq (05) intermdiaires de

porte 135 m et deux (02) de rives de porte 72,5 m.

3.1.1.2. Elancement et forme de l' in tradosNous adoptons une loi parabolique pour la variation de la hauteur car au del de 70 m de

porte dterminante, les efforts dans les flaux deviennent trs importants et ncessitent une hauteur

sur pile qui se rvle surabondante en trave.

Les flaux seront symtriques pour que leur stabilit en construction soit facilement assure.

La partie de la trave de rive coule sur cintre ou en sur-encorbellement sera de hauteur constante

(mme hauteur qu la cl)

3.1.1.2.1. Hauteur sur pile HPLa hauteur sur pile est comprise entre

1

16et

1

18de la porte de la trave considre.

Soit : On adopte Hp = 7,50 m

3.1.1.2.2. Hauteur la clef HCLa hauteur la clef est comprise entre

1

35et

1

30de la porte de la trave courante.

On a: On prendra = 4 m. Dautre part, la hauteur minimale doit tre de 2,20m pour permettreune circulation aise dans le caisson.

3.1.1.3. Conditi ons d'appuiOn distingue deux types dappuis :


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3.1.1.3.1. Tablier sur appuis simplesLe tablier est simplement appuy sur les piles par le biais dappareils dappuis gnralement

en pot dlastomre. Toutefois, sous rserve que les efforts verticaux soient infrieurs 07 MN par

appareils dappuis ou quun risque sismique le justifie, on peut recourir des appareils dappuis en

caoutchouc frett. En phase de construction, le tablier est Provisoirement encastr sur pile grce

des dispositifs de stabilit des flaux.

3.1.1.3.2. Tablier encastr sur pile par liaison en BALorsque les piles sont trs hautes, il est souvent prfrable dencastrer le tablier en tte de

piles. Cette solution simplifie la construction et lexploitation, car elle ne ncessite ni de dispositifs

de stabilisation provisoire des flaux, ni dappareils dappuis. Nanmoins, les piles et la trave

centrale forment un portique sensible aux dformations linaires du tablier sous les effets de la

temprature, du retrait et du fluage.

Dans le cadre de cette tude, nous optons pour un tablier sur appuis simples.

3.1.2. Prdimensionnement de la section transversalePour des largeurs de tablier comprises entre 18 et 25 m ou plus, la solution la plus courante

est constitue dun caisson deux mes, avec un hourdis suprieur nervur et un hourdis inferieur en

dalle pleine.

Le pont projeter sur le Wouri est concern par cette disposition, car il a une largeur totale de

25,6 m.

La figure 3-1 prcise les notations utilises pour le prdimensionnement des diffrents

lments constitutifs d'un caisson courant monocellulaire.


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3.1.2.1.Figure 3-1 : Elments de prdimensionnement de la section transversale du voussoir

3.1.2.2. Hourdis suprieurLa largeur du hourdis suprieur est de 25,6 mDans un caisson unicellulaire, les mes sont souvent implantes au quart de la largeur du caisson.

On a donc :

3.1.2.2.1. Epaisseur en extrmit e1

Elle dpend du dispositif de retenu choisi. Daprs le profil en travers, on a dun ct un

garde corps (e1min allant de16 18 cm) ; et de lautre ct, une barrire normale BN4 (e1 = 24 cm).

Nous choisirons e1 = 25 cm pour la scurit.

3.1.2.2.2. Epaisseur lenracinement de lencorbellement e2A l'enracinement de l'encorbellement, l'paisseur e2 dpend des quipements et du profil en

travers. En premire approximation, on prendra e2 = 25 cm

3.1.2.2.3. Epaisseur mi-porte e4Lpaisseur mi-porte est gale ou , voire pour des caissons trslarges, avec un minimum de 20 cm. Donc dans notre cas. dsigne ici lentraxe des

mes du caisson et On retiendra


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3.1.2.2.4. Epaisseur lencastrement e3 (D en mtre) ; donc

On prendra 3.1.2.3. Epaisseur des mes

Les mes du caisson sont la plupart du temps inclines de 10 et 30 %. Car cette disposition :

- facilite le dcoffrage ;- rduit la largeur des ttes de pile ;- donne une meilleure qualit des parements extrieurs des mes.

Longitudinalement, l'paisseur des mes est gnralement constante pour les ponts de

hauteur variable, et variable pour un tablier de hauteur constante.

L'paisseur totaleaE de chaque me peut tre estime aE = /275 + 1,25/- 0,125, relation

dans laquelle est la porte principale et la largeur du hourdis suprieur ( aE , et exprims enmtres).

Pour les ouvrages trs larges et de grande porte, o lancrage dune seule paire de cbles par

voussoir ne suffit pas, on est contraint faire descendre les cbles de flau dans les mes, pour

augmenter la rduction de leffort tranchant apport par la prcontrainte.

Ainsi lpaisseur des mes doit galement respecter un certain nombre de conditions relatives au bon

btonnage et l'ancrage des cbles de flau sur la tranche des voussoirs :

, avec

enrobage des plaques donn par les agrments des systmes de prcontrainte en

fonction de la rsistance du bton. (En premire estimation, on peut prendre pour descbles 12T13, et pour des cbles 12T15).; Condition vrifie , avec = 8 cm pour les cbles 12T15, condition galement vrifie.


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22

Donc en dfinitive 3.1.2.4. Epai sseur du hou rdis infrieur

L'paisseur du hourdis infrieur est minimale la cl et maximale sur pile. Nous adopterons

une loi de variation parabolique pour lpaisseur du hourdis infrieur. Dans les parties coules sur

cintre, l'paisseur du hourdis infrieur reste constante et gale celle de la cl.

3.1.2.4.1. Epaisseur minimale ou la cl Pour les ouvrages larges, la flexion transversale est prpondrante, et est de l'ordre de. Dans notre cas, nous prendrons

3.1.2.4.2. Epaisseur maximale ou sur pile C'est la limitation de la compression en fibre infrieure en service qui dtermine l'paisseur

du hourdis infrieur sur pile . Cette valeur, qui dpend beaucoup de la porte et des largeurs deshourdis, varie de 35 80 cm, voire plus. Nous prendrons .

3.1.2.5. Loi de variati on de la section du caisson (l oi paraboli que)Lorigine des axes est prise au droit du voussoir de clavage

- Equation de variation de la hauteur

avec x la position de la

section suivant laxe longitudinal.

- Epaisseur du hourdis infrieur

3.1.3. Dimensionnement des goussets3.1.3.1. Les goussets suprieurs

Les goussets suprieurs doivent remplir plusieurs fonctions qui, en gnral, conditionnent leurs

dimensions :

- Ils paississent le hourdis dans des zones o les efforts transversaux sont importants ;- Leur forme d'entonnoir facilite le btonnage des mes ;- Ils abritent les cbles de flaux et assurent leur enrobage ;


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- Ils engraissent les nuds mes/hourdis suprieur pour que ceux-ci puissent encaisser lesefforts dus la diffusion des cbles de flaux, maintenant presque toujours ancrs dans ces

nuds.

Compte tenu de ce qui prcde, les goussets sont dessins et pris en compte de manire

empirique dans les calculs de dgrossissage et ne sont fixs prcisment qu'aprs dtermination

prcise du cblage de flau et du ferraillage transversal.

Il faut noter que le contour intrieur des goussets est toujours rectiligne et prsente un angle compris

entre 30 et 45 pour faciliter le btonnage. Par contre, leur contour extrieur est assez souvent

circulaire, pour des raisons purement esthtiques.

Nous adopterons, pour le contour intrieur, une inclinaison de 45 ; et pour le contour extrieur nous

choisissons un rayon

3.1.3.2. Les goussets infrieur sLes goussets inferieurs jouent un rle mcanique de transition entre les mes et le hourdis

infrieur. Les goussets infrieurs sont normalement coffrs par la partie infrieure du noyau central

du coffrage du voussoir. Leur pente est alors comprise entre 40 et 45 pour favoriser l'coulement du

bton, et viter la formation de nids de cailloux ou de dfauts de btonnage.

Quand le hourdis infrieur est large, la pente des goussets par rapport l'horizontale peut descendre

15 voire 10 ; pour permettre une bonne reprise des efforts de flexion transversale. Dans ce cas, les

goussets ne sont pas coffrs, mais simplement talochs pendant le btonnage

Dans notre cas, nous prendrons une pente de 15.

3.1.4. Loi de variation de linertieSelon louvrage Projet et Construction des Ponts de J.A Calgaro et M.Virlogeux., linertie de lasection suit une variation de la forme avec

o et reprsentent respectivement les inerties sur appuis et la cl.Lorigine des axes tant prise lappui de gauche de la trave considre , linertie est donne par la

formule suivante :

Dans la trave de rive (C1-P1) :


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24

Dans les traves intermdiaires : lorigine des axes tant prise lappui de gauche de latrave considre.

Dans la trave de rive (P6-C2) :

3.1.5. Dcoupage en voussoirs

3.1.5.1. Technologie de la constructionLes voussoirs des ponts construits par encorbellement successifs peuvent tre soit couls en

place, soit prfabriqus et assembls sur site. Lorsque le nombre de voussoirs excuter est

infrieur 350 ou 400, le tablier de louvrage est coul en place. Sinon la construction se fait par

voussoirs prfabriqus.

Notre hypothse de recherche, consiste opter pour un tablier coul en place.

3.1.5.2. Voussoir s sur pil e (VSP)Pour les ouvrages couls en place, les voussoirs sur pile doivent permettre de supporter les

deux quipages mobiles en position d'excuter la premire paire de voussoirs. On leur donne ainsi

une longueur de 08 m ; longueur que nous adoptons pour nos voussoirs sur pile.

3.1.5.3. Voussoirs de clavageLa longueur des voussoirs de clavage varie selon la technique de construction utilise. Pour

les ouvrages couls en place, la longueur du voussoir de clavage doit permettre le recouvrement des


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armatures longitudinales et la mise en tension des cbles de flau des derniers voussoirs. Leur

longueur minimale est ainsi d'environ 02 m. On adopte pour notre ouvrage une longueur de 02 m

3.1.5.4. Voussoir s courantsLa longueur des voussoirs courants est constante et varie de 2,5 03 m pour des ouvrages

larges. On dterminera par la suite la longueur des voussoirs pour que 04 cbles soient ancrs par

voussoir.

3.2.HYPOTHESES GENERALES DE CALCULSLes parties en bton prcontraint des tabliers seront justifies suivant la classe II du [8] vis--

vis de la flexion longitudinale ; et en classe III toujours du [8] vis--vis de la flexion transversale.

3.2.1. Caractristiques des matriaux [1]3.2.1.1. Bton pour tabl ier

Tableau 3-1 : Proprits pour bton du tablier

Rsistance la compression Rsistance la traction

Module de dformation longitudinalinstantane Masse volumique

Coefficient de poisson pour bton non

fissur pour bton fissurCoefficient de dilatation thermique


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3.2.1.2. Armatu res passivesTableau 3-2 : Proprits des armatures passives

Nuance

Module de Young 3.2.1.3. Armatures pour prcontrainteTableau 3-3: Proprits pour armature de prcontrainte

Charge maximale garantie la rupture Limite conventionnelle dlasticit

Module de dformation longitudinale

Relaxation 1000h Recul dancrage 3.2.2. Charges considres

3.2.2.1. Charges permanentes3.2.2.1.1. Poids propre du tablier

Les effets du poids propre sont calculs sur la base des dessins de coffrage en attribuant une

masse volumique de , en tenant compte des poids supplmentaires des bossages etentretoises.

3.2.2.1.2. Equipements et superstructuresSur ouvrage, la chausse routire est borde par des dispositions de retenue de type glissires

GBA en aval de la rive et barrire normale de BN 4/16 en amont de la rive. Les deux sens de

circulation sont spars par une glissire bton de type DBA dans le TPC.

Les matriaux constitutifs des chapes dtanchit seront conformes aux prescriptions techniques du [9].

Ltanchit sera assure par un systme bicouche en B3A ou similaire avec protection lourde

dpaisseur 30 mm. Le revtement est constitu dune premire couche en BBAO de 5,5 cm et dune

deuxime couche en BB TM de 2,5 cm qui sera mise en uvre en fin de chantier.


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3.2.2.2. Surcharges de chantier- Une charge rpartie sur un demi-flau ;- Une charge concentre applique en bout de flau et reprsentant

le poids des rouleaux de cbles, des compresseurs et des autres matriels pouvant se trouver

sur l'ouvrage ;

- Une charge connue qui reprsente le poids de lquipage mobile estim entre 0,3 et0,9, on prendra la valeur la plus commune de

3.2.2.3. Actions climatiques- Vent

Effet vertical : notre ouvrage ayant une porte dterminante suprieure 120 m, leffetvertical du vent sera pris en compte par une charge uniformment rpartie Effet horizontal : louvrage ne se trouve pas dans une zone expose des vents connus

pour leur forte intensit, donc leffet horizontal du vent ne sera pas pris en compte.

- Gradient thermiqueLe gradient thermique sera pris gal 12 C.

3.2.2.4. Ef fet du retrai t et du f luage du bton- Retrait

Leffet du retrait sera pris en compte conformment aux rgles [8] en adoptant un retrait final

de 3.10-4

.

- FluageLeffet du fluage est intgralement cumul aux actions permanentes.

3.2.2.5. Actions et charges routiresOn considre les charges routires des systmes A et B telles que dfinies [7]

On considre les charges militaires du systme M120 (Mc et Me) que dfinies [7]

3.2.2.6. Actions accidentel lesEn construction, on prendra en compte la chute dun quipage mobile


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3.3.FONCTIONNEMENT DES POUTRES-CAISSONSDans les structures relles, les poutres en forme de caisson sont dformables en section

transversale. Leur dformabilit est variable selon le degr dentretoisement prvu. Mais, dans le cas

de tabliers en bton, cet entretoisement nexiste gnralement pas (sauf sur appui) ; et un certaindegr de rigidit de la section transversale est assur par la rigidit propre la flexion des voiles

constitutifs de la poutre.

Le fonctionnement dune poutre-caisson est intermdiaire entre celui dune poutre section

rigoureusement indformable et celui dune ossature plisse. (Avec articulation parfaite au droit des

nuds).

En fait, les poutres-caissons en bton devraient plutt tre qualifies de poutres voiles pais

(coques paisses) plutt que de poutres profil mince ; bien que les voiles soient toujours assimils

des lments bidimensionnels.

Selon la morphologie du tablier et selon son mode de sollicitation, le gauchissement et la distorsion

des sections droites peuvent affecter des formes diffrentes.

3.4.CONCEPTION DU CABLAGE LONGITUDINAL3.4.1. Donnes de base

- Hauteur du caissonEn prenant lorigine des abscisses la cl, la hauteur du caisson est donne par lquation

suivante : - Epaisseur du hourdis infrieur

Largeur du hourdis infrieur

- Surface transversale du caisson - Distance du centre de gravit la fibre suprieure V


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Tableau 3-4 : Caractristique de la section

Dsignations Section la cl Section sur pile

H(

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Mémoire final 29