Conception de ponts à cadre rigide (avec schéma)

Après avoir lu cet article, vous apprendrez la conception de ponts à cadres rigides à l'aide d'un diagramme.

Introduction aux ponts à cadre rigide:

Dans les ponts à cadre rigide, le tablier est relié de manière rigide aux culées et aux piliers. Ce type de structure peut être une unité à une travée ou une unité à plusieurs travées, comme indiqué à la Fig. 12.1. Tous les avantages d'un pont à travée continue sont présents ici.

Les caractéristiques suivantes constituent les avantages supplémentaires des ponts à cadre rigide par rapport aux ponts continus:

i) Plus de rigidité de la structure.

ii) Moins de moments dans le pont étant en partie transférés aux membres de soutien.

iii) Aucun roulement n'est requis.

iv) Meilleure apparence esthétique que la structure à portée continue.

Comme dans les ponts à travée continue, ces structures nécessitent également des matériaux de fondation inflexibles. L'analyse est toutefois plus laborieuse que la précédente.

Les cadres peuvent être articulés ou fixés à la base, comme illustré à la Fig. 12.1. Lorsqu'ils sont articulés, les moments reportés à la base ne font tourner que les supports verticaux, ce qui réduit considérablement les moments et aucun moment n'est reporté sur les semelles; lors de la conception des semelles, seuls la charge verticale et le moment créé par la poussée au niveau de la charnière doivent être pris en compte.

En revanche, dans les structures de base fixes, les moments de la superstructure sont finalement reportés sur les semelles, car les supports verticaux ne peuvent pas tourner indépendamment sans faire pivoter les semelles avec eux. Il est donc évident que, dans les cadres articulés, les moments à la base des supports et des radeaux sont beaucoup moins importants, mais les moments d’envergure sont supérieurs à ceux des cadres fixes.

Étant donné que les ossatures fixes sont conçues en partant du principe que les éléments verticaux ne tournent pas à la base, il est possible d’atteindre cet état de condition uniquement si la fondation peut reposer sur un roc solide ou sans fondation.

Types de ponts à cadre rigide:

Quelques types de ponts de châssis rigides ont été illustrés aux Fig. 4.5 et 4.6. Des ponts de châssis rigides en dalles pleines d’une portée allant jusqu’à 25 m peuvent être possibles, tandis que des châssis rigides de type dalle et poutres peuvent être utilisés jusqu’à une portée de 35 m. Dans les ponts routiers routiers, le type de portiques en porte-à-faux, comme indiqué sur la figure 4.6, est généralement privilégié.

Des ponceaux ou des ponts mineurs à châssis rigide (simples ou multiples, Fig. 4.5) sont généralement adoptés dans les zones où le sol de fondation est faible et où une zone de fondation plus large est souhaitable pour réduire la pression de fondation dans les valeurs de sécurité autorisées pour le type de sol.

Structures de dosage de ponts à ossature rigide:

Le rapport entre la portée intermédiaire et l'extrémité des ponts à ossature rigide devrait être le suivant:

Pour les ponts en dalles 1.20 à 1.30

Pour les ponts de dalles et de poutres 1.35 à 1.40

Pour une estimation approximative de la section, les dimensions de la partie médiane et de la section de support des ponts en dalles pleines peuvent être respectivement L / 35 et L / 15. Les courbes de soffite pour les ponts à ossature rigide sont généralement identiques à celles des ponts continus.

Méthode d'analyse et considérations de conception des ponts à cadre rigide:

Dans l'analyse des structures de cadre rigides, la méthode de distribution des moments est couramment utilisée. En ce qui concerne les ponts continus, la méthode de répartition des moments convient mieux à la conception pratique, car les sections des structures varient en différents points pour lesquels les autres méthodes sont laborieuses et, par conséquent, inappropriées.

Si les valeurs des facteurs de rigidité, des facteurs de report et des moments extrêmes fixés pour différentes articulations d’une structure de cadre rigide sont connues, l’utilisation de la méthode de répartition des moments est très simple.

Effet de la température:

L'augmentation ou la diminution de la température provoque l'allongement ou la contraction des ponts, ce qui donne lieu à des moments d'extrémité fixes sur les éléments verticaux, comme expliqué ci-après (Fig. 12.2).

Allongement ou contraction du pont BC dû à la variation de température de t = δ 2 = L 2 αt.

Allongement ou contraction du pont AB ou CD dû à la variation de température de t = δ 1 = L 1 αt mais dû à l’allongement ou à la contraction du pont BC de δ 2, le mouvement net de A ou C sera de (δ 1 + + ½ δ 2 )

Le moment d'extrémité fixé sur un membre vertical ayant un moment d'inertie I et une déviation δ peut être donné par

FEM = 6 EIδ / (L) 2 (12, 1)

Les moments d'extrémité fixes ainsi développés en haut et en bas de tous les membres verticaux, conformément à l'équation 12.1, peuvent être répartis sur tous les membres.

Effet du rétrécissement, du vent, des séismes et de l’eau:

En raison du rétrécissement du béton, le tablier se contracte, ce qui a le même effet que la chute de température. Normalement, on suppose que l’effet du retrait est d’une valeur équivalente à celui produit par la chute de température.

Le vent soufflant selon une inclinaison par rapport aux piliers peut donner lieu à des moments d'inflexion qui seront partagés par tous les membres du cadre après la distribution.

La force sismique agissant sur le pont, les piliers et les culées provoquera des moments dans les membres du cadre induits par la force du vent.

Le courant transversal qui traverse la rivière frappe les piliers et les culées, ce qui provoquera des moments sur les membres, comme le vent le permettra.

Procédure de conception des ponts à cadre rigide:

1. Sélectionnez des longueurs de portée pour les travées d'extrémité et intermédiaires appropriées aux conditions du site et au type de ponts. Les profondeurs à mi-portée et aux appuis doivent être assumées.

2. Sélectionnez la courbe de soffite et recherchez les profondeurs à différentes sections. Calculez les moments d'extrémité fixes dus à une charge morte et à une charge uniforme réparties à l'aide de tables de calcul standard telles que «Les applications de la distribution de moments », publiée par The Concrete Association of India, Bombay.

3. Recherchez les valeurs des facteurs de rigidité et de report à partir des tables de calcul après avoir évalué les valeurs des constantes d'image telles que A, B, r A, r B, h c, etc.

Les facteurs de distribution peuvent être déterminés comme suit:

Où D AB = facteur de distribution pour le membre AB.

S AB = Facteur de rigidité pour AB.

ΣS = Somme des facteurs de rigidité de tous les membres de cette articulation.

4. Les moments d'extrémité fixes de la charge morte doivent être répartis et une correction de balancement est effectuée si nécessaire.

5. Pour évaluer les moments de charge réelle sur les membres, un diagramme de lignes d'influence doit être tracé pour chaque membre. La procédure sera laborieuse si les moments doivent être obtenus en plaçant une charge unitaire sur chaque section (il peut y avoir 5 à 10 sections sur chaque travée en fonction de la longueur de la travée) et en répartissant les moments d'extrémité fixes dus à la charge avec correction de balancement où nécessaire.

La méthode peut être simplifiée si la procédure indiquée ci-dessous est suivie.

6. Placez l'unité à n'importe quelle position (Fig. 12.3) et obtenez les moments d'extrémité fixes x et y aux extrémités B et C. Répartissez ces moments d'extrémité fixes sur tous les membres. Les moments ainsi obtenus aux différentes sections sont les moments de charge vive (élastiques) dus à la charge unitaire considérée.

Après correction nécessaire du balancement, l’équation du moment en termes de x et y donnera l’ordonnée du diagramme de la ligne d’influence du moment de flexion à différentes sections pour cette unité de charge. Maintenant, à partir des tableaux ou des graphiques, les valeurs de x et y pour une charge unitaire à différentes positions de charge peuvent être connues, à partir desquelles les ordonnées de la ligne d'influence diag. à différentes sections pour différentes positions de charge peuvent être calculés.

La procédure décrite ci-dessus nécessitera un ensemble de distribution de moment et un ensemble de correction d'équilibre des équations de moment pour chaque durée.

Le diagramme de lignes d'influence obtenu par la méthode décrite sera uniquement pour le moment élastique. Le diagramme du moment libre devra être superposé pour obtenir le diagramme de la ligne d’influence nette. Les moments de charge vive peuvent ensuite être obtenus à partir du diagramme de lignes d’influence.

7. Déterminez les moments sur divers membres et à divers secteurs en fonction de la température, du retrait, du vent, des courants d’eau, de la pression exercée par la terre sur les culées, de la force sismique, etc.

8. Les moments obtenus dus aux divers chargements et effets énumérés ci-dessus peuvent être résumés de manière à ce que les moments de conception soient maximaux pour tous les cas de combinaison possibles.

9. Vérifier l'adéquation des sections aux contraintes du béton et fournir le renfort nécessaire pour tenir compte du moment de la conception.

10. Détaillez correctement le ferraillage.