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ENPC / MASTER GCEENPC / MASTER GCE
COURS DE PROJET DE PONTSCOURS DE PROJET DE PONTS
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Conception des pilesConception des piles
-- -- --Coffrages et parements
Daniel de Matteis
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Morphologie / Vocabulaire
Chevtre(trs courant)
Ft
(systmatique)
Semelle(systmatique)
Fondation(trs courant)
Terrainnaturel
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1 - Conception gnrale
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CritCritres de choixres de choix
Piles encastres dans le tablier ouavec appareils dappui ?
Un ou plusieurs fts ?
Piles pleines ou piles creuses ?
Avec ou sans chevtre ?
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Piles encastres dans le tablier ou avec
appareils dappui ?Une pile ne peut tre encastre dans le tablier que si ellepeut supporter les efforts de flexion que le tablier va lui
transmettre du fait notamment :- des surcharges routires,- des variations thermiques,
et si cet encastrement est structurellement facile raliser.
Ces conditions excluent les piles des ponts pousss enbton, les piles des ponts mixtes et un grand nombre depiles dont la hauteur est trop faible eu gard leur distance
au point fixe des variations thermiques.
Dans la pratique, seuls quelques grands ponts en btonconstruits par encorbellements comportent des piles
encastres dans le tablier.
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Piles encastres dans le tablier ou avec
appareils dappui ?
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Piles encastres dans le tablier ou avec
appareils dappui ?
Les principaux avantages dune pile encastre sontlabsence dappareils dappui entretenir, une esthtiquesouvent juge meilleure et, quand on construit parencorbellements successifs, labsence de dispositif de
stabilisation des flaux.
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Piles pleines ou piles creuses ?
En France, on considre quunepile creuse doit tre visitable.
Dans ce contexte, les pilescreuses doivent avoir desdimensions minimales
importantes et ne concernentdonc que des ouvragesimportants, bipoutres oucaissons et tous les autres
ponts ont des piles pleines.
Dans le contexte du dveloppement durable et delconomie des ressources, des piles creuses non
visitables sont de plus en plus souvent projetes.
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Un ou plusieurs fts ?
La majorit des ouvrages comporte des piles un oudeux fts
Par le pass, on a construit des passages suprieursdont les piles taient composes dune srie decolonnes mais ce type de piles est peu esthtique etrsiste mal aux chocs de camions.
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Un ou plusieurs fts ?
.
Piles multi poteaux (solution abandonne)
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Avec ou sans chevtre ?
Les dimensions minimales en plan dune pile sont trssouvent plus importantes sous le tablier quau niveau duTN. En effet, en tte de pile, on a besoin despace pour
placer, en plus des appareils dappui, des vrins desappareils dappui de poussage ou des cales destabilisation.
Dans ce contexte, il est trs frquent quon largisse le ftsous le tablier sur une hauteur de 1 2m. Cetlargissement localis, quon appelle chevtre, permet dedonner aux fts les dimensions minimales voques ci-
dessus.
Lorsque le chevtre est beaucoup plus large que le ft, onparle de marteau. Cette pice est souvent prcontrainte.
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Avec ou sans chevtre ?
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Exemples de piles courantes
Pile un ft plein sans chevtre (pile voile)
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Exemples de piles courantes
Pile un ft plein sans chevtre (pile voile)
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Exemples de piles courantes
Piles un ft plein cylindrique avec chevtre
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Exemples de piles courantes
Piles un ft plein avec marteau prcontraint
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Exemples de piles courantes
Piles deux fts pleins avec ou sans chevtre
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Exemples de piles courantes
Piles deux fts pleins pour bipoutres mixtes
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Exemples de piles courantes
Pile trois fts pleins sans chevtre
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Exemples de piles courantes
Pile un ft creux
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Pile pleine en double arc soutenant
un tablier trs biais
Exemples de piles exceptionnelles
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Pile un ft plein avec chevtre en partie mtallique
Exemples de piles exceptionnelles
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Pile un ft plein avec chevtre mtallique
Exemples de piles exceptionnelles
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Pile deux fts pleins avec chevtre en tte
Exemples de piles exceptionnelles
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Pile un ft creux avec largissement labase li sa trs grande hauteur
Exemples de piles exceptionnelles
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Pile deux fts creuxavec largissement
la base li auxfondations sur pieux
Exemples de piles exceptionnelles
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2 Coffrages et parements
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Coffrages / Construction
Coffrage de la semelle :
banches courantes
Coffrage du ft :
outil coffrant ralis sur mesure, de 3 4mde hauteur
Coffrage du chevtre :outil coffrant ralis sur mesure
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Coffrages / Parements
La qualit des coffrages est fonction du typede parements prvus par le CCTP du pont.
Le chapitre 6 du fascicule 65 du CCTG dfinitplusieurs types de parements :
- soigns simples,
- soigns fins,
- ouvrags couls en place,- ouvrags prfabriqus.
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Coffrages / Parements
Le CCTG est un ensemble de clauses opposables lentreprise charge des travaux ds lors quil a t visdans le CCAP du march. Il est constitu dune centainede fascicules.
Grce au CCTG, le cahier des clauses techniques
particulires (CCTP) du march peut tre limit aumaximum.
Le fascicule 65 est consacr aux ouvrages en bton armet prcontraint. Il couvre notamment les tudes, lescoffrages, le bton et les aciers passifs et actifs.
Voir aussi la norme NF EN 13270.
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Coffrages / Parements
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Coffrages / Parements
Les parements soigns simples et soignsoigns finss fins,qui correspondent des surfaces lisses, sont les
plus frquents.
Les parements ouvrags couls en place, quicorrespondent des surfaces canneles ourugueuses, sont assez courants.
Les parements ouvrags prfabriqus
correspondent aussi des surfaces canneles ourugueuses mais sont obtenus avec des coquesprfabriques en atelier. Ils sont assez rares.
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Coffrages / Parements
Parements soignssimples ou soignsoigns finss fins
Parements ouvragscouls en place
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Coffrages / Parements
Parements soigns ouvrags de bossages de haubans
Cannel par matrice
en fond de coffrage
Sabl
C ff / P
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Coffrages / Parements
Parements ouvragscouls en place obtenuspar une matricecaoutchouc reprenantles asprits du rocher
C ff / P t
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Coffrages / Parements
Lutilisation de coquesprfabriques estcoteuse mais garantit
une trs grande qualitde parement. En effet, siune coque ne convient
pas, on en fait uneautre
Attention, seul le btonarm coul en place lintrieur des coquesest considr comme
rsistant.
C ff / P t
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Coffrages / Parements
Parements ouvrags prfabriqus obtenus par polissage dunbton avec granulats spciaux et pigments de couleurs
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3 - Conception dtailledune pile de grand pont
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Modalits de coffrage/btonnage
Chevtre(plein, btonn en
une seule fois)
Ft
(creux ou plein,btonn par levescourantes de 3 4m
+ une leve pluscourte en bas)
Semelle(pleine, btonneen une seule fois)
TN
Coupe transversale dun ft creux
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Les fts creux sont engnral constitus deparois dpaisseurconstante gale 35 cm.
Les fts rectangulairessont en gnral quipsde goussets aux coins.
Dans les fts circulaires,attention la pousse auvide des aciers de laparoi intrieure.
Pour des fts de grandehauteur, on peut fairevarier lpaisseur desparois par tronons.
Coupe transversale d un ft creux
Ttes de pile
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Les ttes de piles doivent toujours tre tudies enservice pour sassurer que leurs dimensions sontsuffisantes.Lorsque le tablier est construit par une mthode
complexe (poussage, construction par ES,), les ttesde piles doivent aussi tre tudies en construction.
Ttes de pile
Tte de pile en service
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Les appareils dappui pot doivent tre conformes aux normesNF EN 1337-1, NF EN 1337-2 et NF EN 1337-5. Leur dimensionspeuvent tre trouves dans des catalogues de fabricants
moyennant la seule connaissance de la charge quils doiventpouvoir supporter.
Les appareils dappui en lastomre frett doivent tre conformes
aux normes NF EN 1337-1, NF EN 1337-2 et NF EN 1337-3. Leurdimensions en plan peuvent tre estimes en considrant un tauxde travail moyen de llastomre lELS.
Les dimensions des emplacement de vrinage peuvent tredtermines en recherchant dans des catalogues de fabricants
les dimensions des vrins hydrauliques ncessaires au levagedu tablier.
Tte de pile en service
Tte de pile en service
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Exemple de tte de pile n1 : pile voile de passage suprieur avec
trois appareils dappui
Tte de pile en service
EVAA
Tte de pile en service
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Exemple de tte de pile n2 avec :
- fosse de surveillance des appareils dappui,
- emplacements de vrinage situs sous les mes du caisson.
AA : appareil dappui dfinitif EV : emplacement de vrinage
Tte de pile en service
FOSSE OUBAIGNOIREAA
EV
EV
Tte de pile en service
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Tte de pile en service
Exemple de fosse de tte de pile permettant daccder lintrieur des piles creuses. En situation courante, lachemine daccs est ferme par une trappe empchant
toute chute.
APPAREILSDAPPUI
DFINITIFS
DES DEVERINAGE
Tte de pile en service
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Exemple de tte de pile n3 :
- sans fosse de surveillance des appareils dappui,
- avec emplacements de vrinage situs sous lentretoise sur
pile.
Placer les emplacements de vrinage entre les AA dfinitifspermet de rduire la largeur de la tte de pile mais sollicite
beaucoup plus les entretoises sur appui.
Tte de pile en service
AA EV
Tte de pile en service
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Tte de pile en service
Dispositions sur appuis favorisant le passage
entre le caisson et la pile creuse
Trou d'homme n1
Trou d'homme n2
Plateforme
Trappes de fermeture Baignoire
Tte de pile en construction par poussage
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En cours de poussage, les entretoises sur appui ne sont pas
toujours au droit des appuis. Le tablier ne peut donc supporteraucune excentricit importante entre laxe des mes et lesappareils dappui de poussage. Les AA de poussage et lesvrins de levage doivent donc tre placs au plus prs de laxe
des mes.
p p p g
Vrin
AA
de poussage
AA
de poussage
Vrin
Vrin
axe des mes
Emplacementdisponible pour
stockage des AA
Tte de pile en construction par poussage
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En cours de poussage, il faut aussi souvent fixer un dispositif deguidage latral qui empche le tablier de trop driver en plan.
p p p g
Tte de pile en construction par ES
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Tte de pile en construction par ES
En construction par ES, la tte de pile doit pouvoir accueillirquatre cales en bton et des vrins. On note que les appareilsdappui sont dj en place mais ne sont pas actifs
Nota : Une boite sable est un dispositif permettant de descendrele tablier de quelques centimtres.
Tte de pile en construction par ES
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Tte de pile en construction par ES
Outre le ddoublement dappuis, une prcontrainte verticaleest ncessaire pour bien clouer le flau sur la pile et viter toutsoulvement. Celle-ci est constitue par des cbles provisoireset dmontables, ancrs - en haut - au-dessus du hourdis
suprieur du VSP et - en bas - sous le chevtre de la pile.
Chevtre de la pile
Cales provisoires
Ft de la pile
Appareil d'appui dfinitif
Cbles de clouage
Tte de pile en construction par ES
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Tte de pile en construction par ES
In fine, une tte de pile de tablier construit par ES doit pouvoiraccueillir les AA dfinitifs, les cales de stabilit provisoires en btonfrett, la prcontrainte de clouage verticale et en gnral desemplacements de vrinage en construction.
Situes au-dessus des cales, les boites sable ne ncessitent pasdespace supplmentaire.
Cale Cale
CaleCale
A.A.dfinitif
A.A.
de l'ouvrageAxe Longitudinal
Vrins
Cbles
dfinitif
Dtail de la partie haute du clouage
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En haut, le clouage peut tre appuy soit directement surlentretoise (cas n1), soit sur les mes via une p outre derpartition en acier en appuis simples sur les deux mes
(cas n2).
Cas n1 Cas n2
Calcul du dispositif de stabilisation des flaux
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Combinaisons fondamentales (dsquilibre constructif)
A1 : (1,35 Gk,sup + 1,25 Gk,inf) + 1,35 Qc + 1,08 Fw*A2 : (Gk,sup + Gk,inf) + 1,35 Qc + 1,08 Fw*avec
Qc = Qca + Qcb + Qcc + Qcd + Qce + Qcf
QcbQca
Qcc
QccFw*
Calcul du dispositif de stabilisation des flaux
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Combinaisons accidentelles (chute dun quipage mobile)
B : (Gk,sup + Gk,inf) + Ad + Qc
avecAd = action accidentelle
Qc = Qca + Qcb + Qcc + Qcd + Qce + Qcf
Qca
Ad=Qcc
Ad=-Qcc Qcb
Calcul du dispositif de stabilisation des flaux
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Gk=25 kN/m3 avec
Gmax=1,02 GkGmin =0,98 Gk
Charges de poids propre max et minGksup, Gkinf
qw= 200 N/m
ou voir EC1-4
Charges de vent ascendantesdisposes de faon la plus dfavorable
sur un demi flau
Fw*
qcc=0,5 kN/m mini
Qcc=400 600 kN
Charges statiques des quipages etcoffrages
Qcc / qcc
qcb=0,2 kN/m
Fcb=100 kN
Charge de stockage, dispose dansdes zones spcifiques
Qcb / qcb
1 kN/mCharge rpartie du personnel et dumatriel
Qca / qca
Valeur en kN/mCaractristiquesCharge
On retient par ailleurs : Qcd = Qce = Qcf = 0
Calcul du dispositif de stabilisation des flaux
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En construction (combinaisons A1 et A2), le flau ne doit pas dcoller.
Si Fi est la force des n cbles dune file, on peut crire :
M
N
Ra
Rb
e
d Une file de cbles de clouage
ec = 2 d - e
Fi2 Fi2
File B de cales d'appui
0
2
+= iA F
e
MNR
Calcul du dispositif de stabilisation des flaux
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En situation accidentelle (combinaisons B), on admet le dcollement duflau du cot de lquipage qui a chut mais on limite la tension maxides cbles et la rotation du flau,
0,1==
+=
pp
peg
ul
ulgig
fF
FTFF
Calcul du dispositif de stabilisation des flaux
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Contrainte maxi :
Avec
On peut retenir ici t= 2%
Situation dexcution (combinaisons A ELU fondamental)
b 1,5 1,0 (longue dure dapplication)
Situation accidentelle (combinaison B ELU accidentel)b 1,0 0,85 (courte dure)
+=
cj
etcjcf
f
fff 21
b
cfbu
ff
85,0=
Calcul de la surface des cales en bton frett (suivantBAEL)
Modalits pratiques des calculsdu dispositif de stabilisation des flaux
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On fait autant dtudes que de flaux diffrents.
Pour un flau encastr sur sa pile, ltude doit valider
les dimensions des piles et de leurs fondations. Pour un flau simplement appuy sur sa pile, ltudedoit galement dimensionner son dispositif declouage et valider les dimensions de la tte de pile.
Cette tude doit tre faite ds le stade du projet poursassurer que les dimensions en plan des piles etcelles des fondations sont correctes.
Pour dterminer les torseurs defforts en tte de pile,
on peut utiliser le modle barres qui a servi pour laflexion longitudinale mais on peut aussi utiliser unsimple tableur (Excel ou autres).
du dispositif de stabilisation des flaux
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Appareils dappui pot
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Appareils dappui pot
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