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GCIV-5340 Conception des ponts
N. Turkkan - Faculté d'ingénierie / U. de Moncton 1
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 1
GCIV-5340Conception des ponts
Prof. Noyan TurkkanFaculté d’ingénierie, 119 G2
© Noyan Turkkan 2001
U. de Moncton
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 2
GCIV-5340Conception des ponts
Introduction
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GCIV-5340 Conception des ponts
N. Turkkan - Faculté d'ingénierie / U. de Moncton 2
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 3
Définitions
Pont
Tout ouvrage permettant à une voie de circulation de franchir un obstacle naturel ou une autre voie de circulation.
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 4
Définitions
PonceauPetit pont hydraulique
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GCIV-5340 Conception des ponts
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 5
Définitions
ViaducOuvrage de grande longueur et de hauteur
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 6
Pont routierOuvrage destinéaux véhicules
Définitions
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 7
Définitions
Pont-rail
Ouvrage destiné aux trains
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 8
Définitions
Passerelle
Ouvrage destiné aux piétons
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 9
Composition des ponts
Superstructure
Appareils d’appuis
Infrastucture
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 10
Composition des ponts
Superstructure� Tablier� Poutres
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 11
Formes du tablier
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 12
Composition des ponts
Infrastucture� Piliers� Culées� Fondations Culée
Fondation
Pilier
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 13
Composition des ponts
Appareils d’appuis
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 14
Éléments géométriques
• Épaisseur• Tirant-d’air• Portée• Largeur• Obliquité• Pente
Épaisseur
Épaisseur
PortéePente
Largeur
Obliquité
Tirant-d’air
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Classification des ponts
• Portée
• Matériaux• Destination• Position des voies• Forme
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 16
Portée
• Simple • Continue
• Porte-à-faux
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Matériaux
• Bois• Acier• Béton armé• Béton précontraint• Composite
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 18
Matériaux - bois
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 19
Matériaux - acier
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 20
Matériaux – béton armé
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Matériaux – béton précontraint
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 22
Matériaux - composite
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 23
Destination
• Ponts-rail• Ponts routiers
• Piétons• Aqueducs
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 24
Position des voies
• Supérieures• Médiane
• Inférieure
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 25
Forme
• Poutres droites• Treillis• Arcs• Suspendus• À béquilles• À haubanes
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 26
Historique
Ponts primitifs
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 27
Historique (suite…)
Ponts romains
Pont St-Martin (Torino)25 avant JC
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 28
Historique (suite…)
Ponts en Asie
Cambodge 12 ème siècle
Iran 17 ème siècle
Japon 17 ème siècle
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 29
Ponts en fer
Historique (suite…)
Pennsilvania, 1839 (24m)
Cornwall, UK, 1864 (135m)Jamaique, 1800
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 30
Historique (suite…)
Ponts en 19 ème siecle
Albany, NY, 1867
Portage viaduc, 1852, en boisKinsua viaduc, Pennsylvania, 1900,Haut 92m, Long 625m
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 31
Ponts en 19 ème siecle (suite)
Menai, UK, 1826Niagara, 1855, 250m
Brooklyn, 1883Forth, Écosse, 1890
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 32
Historique (suite…)
DésastresPont de Québec
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 33
Pont de Québec
• Premier effondrement 1907• Deuxième effondrement 1916• Complété en 1917, inauguré en 1919
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 34
Historique (suite…)
Désastres
Tacoma (7 nov. 1940)
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GCIV-5340 Conception des ponts
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 35
Nouveau pont duTacoma Narrowsouvert à la circulationen octobre 1950
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 36
Historique (suite…)
Désastres dues aux séismes
California 1994 Kobe 1995
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GCIV-5340 Conception des ponts
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 37
Philosophie de conception
• Pas d’effondrement (sécurité)
• Bonne tenue en service
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 38
Définitions
• RuineÉtat de rupture, de plastification ou de grandes déformations
• États limitesConditions au-delà desquelles l’ouvrage ne peut remplir sa fonction
• SollicitationsCharges appliquées, déformations imposées
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 39
Définitions
• Coefficient de tenueCoefficient qui tient compte de la diversité des propriétés mécaniques et des dimensions des matériaux
• Coefficient de pondérationCoefficient qui tient compte de la variation des charges et de leurs simultanéité
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 40
Philosophie de conception
Le dimensionnement est basé sur les états limites suivants (article 3.4):
• État limite d’utilisation• État limite de fatigue• État limite ultime
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 41
États limites ultimes
� La conception doit permettre d’obtenir une résistance pondérée qui est toujours supérieure à l’effet de la charge pondérée totale.
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 42
États limites ultimes
φ � Coefficient de tenue
Rn � Résistance nominaleα � Coefficient de pondérationQ � Sollicitations
n i i
i
R Qφ α≥∑
Les coefficients de pondérations sont calculés pour une probabilité de dépassement de 1%et une vie utile de 75 ans
Vérification de la résistance
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 43
États limites de fatigue
� Les éléments structuraux doivent satisfaire aux exigences visant les états limites de fatigue énoncées dans les chapitres pertinents du code pour toutes les combinaisons de charges àconsidérer. Par exemple, la résistance sous les charges répétées.
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 44
États limites d’utilisation
� Les éléments structuraux doivent satisfaire aux exigences visant les états limites d’utilisation énoncées dans les chapitres pertinents du code pour toutes les combinaisons de charges àconsidérer. Par exemple les contraintes, flèches (vibrations) et fissures.
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 45
État limite d’utilisation
Il faut calculer la première fréquence de flexion
Limites de flèche pour les vibrations de l’ossature des ponts routiersArticle 3.4.4
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 46
Fréquence naturelle – poutre simple
m
EI
Lf
212
π=
f1 – Première fréquence naturelle en HzL – Travée en mEI – Rigidité N.m2
m – masse linéique en kg/m
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N. Turkkan - Faculté d'ingénierie / U. de Moncton 24
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 47
Exemple
Calculer f1, L=54 m, dalle non participante
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 48
Exemple, suite
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2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 49
Exemple, suite
3
3
0
9 3 9 2
77 / , 200
77 81.92 10 6.31 /
200 10 (82.787 10 ) 16.56 10 .
acierkN m E GPa
w kN m
EI N m
γ
−
−
= =
= × × =
= × × = ×
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 50
Exemple, suite
(9.4 2 0.45)0.2 24 49.44 /
2(0.45 0.30)24 6.48 /
2 1.5 3.0 /
9.4 0.065 22 13.44 /
4 6.31 25.24 /
4 97.6 /
dalle kN m
chasse roues kN m
garde fous kN m
revêtement kN m
poutres kN m
TOTAL pour poutres kN m
→ + × × =
− → × =
− → × =
→ × × =
→ × =
=
Calcul de m
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GCIV-5340 Conception des ponts
N. Turkkan - Faculté d'ingénierie / U. de Moncton 26
2006-08-16 GCIV-5340 Introduction 51
Exemple, suite
9
1 2
97.6 10002487 / /
4 9.81
16.56 101.39
2 54 2487
m kg m poutre
f Hzπ
= × =
×= =
×
m
EI
Lf
212
π=