Conception des ponts obliques (avec schéma)

Après avoir lu cet article, vous découvrirez la conception des ponts obliques à l’aide de diagrammes.

Le comportement des ponts obliques étant très différent de celui des ponts normaux, leur conception nécessite une attention particulière. Dans les ponts normaux, la dalle de plancher est perpendiculaire aux supports et, de ce fait, la charge placée sur la dalle de plancher est transférée aux supports qui sont placés perpendiculairement à la dalle.

Le transfert de charge depuis un pont à dalles obliques est par contre un problème compliqué car il subsiste toujours un doute quant à la direction dans laquelle la dalle va s'étendre et à la manière dont la charge sera transférée au support.

On pense que la charge se déplace sur le support proportionnellement à la rigidité des différents chemins et, l'épaisseur de la dalle étant la même partout, la rigidité sera maximale sur la plus courte portée, c'est-à-dire le long de la portée normale aux faces des piles. ou des culées.

Dans la Fig. 9.1, bien que l’envergure du tablier ait la longueur BC ou DE, la dalle s’étendra le long de AB ou CD étant la distance la plus courte entre les supports. Par conséquent, le plan des contraintes maximales dans une dalle inclinée n'est pas parallèle à l'axe de la chaussée et la flexion de cette dalle produit une surface voilée.

L’effet du biais dans les dalles de pont ayant des angles de biais allant jusqu’à 20 degrés n’est pas aussi important et lors de la conception de tels ponts, la longueur parallèle à l’axe de la chaussée est considérée comme la portée. L'épaisseur de la dalle et du ferraillage sont calculés avec cette longueur de portée et le ferraillage est placé parallèlement à l'axe de la chaussée.

Les barres de distribution sont toutefois placées parallèlement aux supports, comme d’habitude. Lorsque l'angle d'inclinaison varie de 20 à 50 degrés, l'effet d'inclinaison devient important et la dalle a tendance à s'étendre perpendiculairement aux supports.

Dans de tels cas, l'épaisseur de la dalle est déterminée avec la plus courte portée mais les armatures calculées sur la base de la plus courte portée sont multipliées par Sec. ² θ (θ étant l'angle d'inclinaison) et sont placés parallèlement à la chaussée, comme indiqué à la Fig. 9.2a, les barres de répartition étant placées parallèlement aux supports, comme d'habitude.

Il est également courant de placer l'armature perpendiculairement au support lorsque l'angle d'inclinaison est compris entre 20 et 50 degrés.

L'épaisseur et le ferraillage sont déterminés avec une portée normale au support mais étant donné qu'en plaçant le ferraillage perpendiculairement aux appuis, les renforts d'angle dans la zone ABF ou CDE (Fig. 9.1) ne bénéficient d'aucun appui sur un côté, la dalle sous le trottoir (pour pont avec trottoir) ou sous le trottoir (pour le pont sans trottoir) doit être munie d'un renfort supplémentaire pour servir de poutre dissimulée.

En variante, des poutres de parapet telles qu'illustrées sur les figures 9.2b et 9.2c peuvent également être prévues le long du bord de la dalle. Ces poutres de parapet sont alignées avec le bas de la dalle et étendues au-dessus de la dalle à la hauteur requise pour former le parapet massif. Ce type de tablier nécessite moins de quantité d'acier dans les dalles, mais les poutrelles de parapet nécessitent des coûts supplémentaires.

Pour les angles de ponts obliques supérieurs à 50 degrés, des poutres doivent être utilisées même si les portées sont comparativement inférieures. Lorsque la largeur du pont n’est pas très grande, les poutres peuvent être placées parallèlement à la chaussée et l’épaisseur de la dalle et le ferraillage peuvent être conçus avec l’espacement des poutres comme travée.

Les renforts sont placés perpendiculairement aux poutres (Fig. 9.3a). Dans les passages à niveau à plusieurs voies plus larges avec de grands angles, il est toutefois préférable d’utiliser les poutres perpendiculaires aux supports. Dans de tels cas encore, les portions triangulaires ont besoin de poutres de parapet pour supporter une extrémité des poutres. Les armatures sont utilisées normalement aux poutres, comme indiqué sur la figure 9.3b.

Réaction au support:

Il a été observé qu’en raison de l’effet de l’asymétrie, les réactions au niveau des supports ne sont pas égales, mais il en va de même aux angles obtus et moins aux angles aux angles aigus, selon l’angle de l’alignement.

Pour les biais jusqu'à 20 degrés, l'augmentation de la réaction aux angles des angles obtus est de zéro à 50% et pour les biais de 20 à 50 degrés, l'augmentation de 50 à 90% de la réaction moyenne. . La réaction sur le coin à angle obtus devient deux fois supérieure à la réaction moyenne, faisant ainsi du coin à angle aigu un point de pression nul lorsque l’angle de biais atteint environ 60 degrés.

Effet de fluage:

Les observations révèlent que la diagonale plus longue du pont oblique reliant les angles à angle aigu a tendance à s’allonger en raison peut-être de la nature du transfert de charge sur les supports, ce qui entraîne le mouvement ou le fluage des angles extrêmes, comme illustré à la Fig. 9.5a. .

Cet effet de glissement de la dalle de tablier induit une tension diagonale plus longue et des fissures de tension peuvent apparaître si suffisamment d'acier n'est pas fourni pour répondre à cette contrainte de traction (Fig. 9.5b). De plus, en raison du fluage, il se produit des fissures de levage et des fissures aux coins des angles aigus et il est nécessaire de prévoir un supplément d'acier dans les deux sens pour éviter les fissures dues au levage des coins.

La figure 9.5a montre que, en raison du fluage de la dalle de tablier, une poussée considérable est induite sur les parois des ailes en X et Y, c’est-à-dire à la jonction du pilier et de la paroi de l’aile, ce qui entraîne le développement de fissures dans les murs lourds dégâts.

Afin d'éviter d'endommager les parois des ailes en raison d'un effet de fluage, certaines autorités ont suggéré de prévoir des paliers fixes au-dessus des culées au lieu de paliers libres, de manière à empêcher le mouvement du pont dû à l'effet de fluage sur les culées.

Parfois, la dalle de pont est fixée au chapeau de culée avec des barres à goujon, ce qui semble être le moyen le plus efficace de se prémunir contre l'effet de fluage. Le fluage peut être stoppé sur les piliers en fournissant des blocs surélevés ou des tampons au-dessus des piliers.

Cette disposition est illustrée à la Fig. 9.6:

Disposition des roulements:

Des mesures préventives doivent être prises pour prévenir le mouvement du pont dû au fluage. Il est suggéré que les étapes suivantes, si elles sont prises, puissent produire le résultat souhaité.

(i) Une portée maximale de 15, 0 m pour un pont à une travée peut être utilisée pour des roulements fixes sur les deux piliers. La construction de ponts en béton à une travée avec deux appuis fixes est utilisée depuis des années par la Commission de l’autoroute du Wisconsin pour des portées jusqu’à 13, 72 m. Aucun de ces ponts n'a montré de signes de fluage.

(ii) Pour les ponts à plusieurs travées simplement soutenus, les appuis fixes sur les culées et les appuis libres ou fixes sur les appontements. Avec cet agencement, il peut être nécessaire d’utiliser deux roulements libres sur une pile.

La disposition des roulements doit être telle qu’aucun obstacle ne soit créé contre le libre mouvement des roulements à expansion. Cela nécessite que les appareils d'appui soient orientés perpendiculairement aux poutres au lieu d'être parallèles aux piliers ou aux culées (comme pour les traversées normales). Les schémas typiques des roulements dans les ponts obliques sont indiqués à la Fig. 9.7.

Disposition des joints de dilatation S:

La principale différence entre les divers types de disposition illustrés à la figure 9.7 réside dans la manière de fournir le joint de dilatation entre les ponts adjacents. Pour obtenir un joint de dilatation droit, le type illustré à la Fig.9.7a est adopté, mais il nécessite une plus grande largeur de pile car un certain espace entre les paliers des travées adjacentes reste inutilisé.

Le type de la figure 9.7b donne également un joint droit, mais afin de réduire la largeur de la pile, les roulements doivent être rapprochés.

Cela nécessite un empiétement du tablier sur les poutres des travées adjacentes, ce qui est obtenu en créant une entaille sur les parties affectées des poutres et la dalle du tablier repose sur ces entailles. Un matériau de remplissage des joints approprié, tel qu'une feuille de plomb ou du papier goudronné, peut être inséré entre les poutres et la dalle de pont afin de permettre la libre circulation du compensateur.

La largeur de la pile ainsi que l'emplacement des roulements pour le type illustré à la Fig. 9.7c sont identiques à ceux de la Fig. 9.7b, mais un type de joint de dilatation en dents de scie est adopté ici afin d'éviter le genre de arrangements nécessaires pour le second.

Chacun des types décrits dans la présente présente certains avantages et inconvénients, et celui qui convient le mieux au pont considéré peut être utilisé. Les points principaux qu'un concepteur doit examiner avec soin dans la conception des ponts obliques ont été décrits ici très brièvement.

Maintenant, pour illustrer les principes de conception, un exemple élaboré est présenté ci-dessous:

Exemple:

Concevez un pont en biais plein en dalle ayant une portée libre de 7, 5 m le long de la chaussée sans aucun sentier et un angle d'inclinaison de 25 degrés avec le chargement IRC pour la norme NH. Le béton de qualité M20 et l’acier de qualité S415 seront utilisés:

Solution:

Puisque l'angle d'inclinaison dépasse 20 degrés, l'épaisseur de la dalle peut être conçue avec une étendue normale au support et le ferraillage élaboré avec cette portée peut être multiplié par Sec. ² θ et les mêmes peuvent être fournis parallèlement à la chaussée.

Portée libre normale aux supports = 7, 5 cos 25 '= 7, 5 x 0, 9063 = 6, 80 m

Portée effective = Portée libre + profondeur effective

En supposant une épaisseur totale de la dalle de 600 mm, la profondeur effective est de 600 - 40 = 560 mm. = 0, 56 m.

. ^. . Portée effective = 6, 80 + 0, 56 = 7, 36 m.

Moment de charge morte:

. ^. . Moment de charge morte par mètre de largeur = 1800 × (7, 36) ² = 12 190 kg.

Moment de charge en direct:

La voie simple d'un véhicule à chenilles de classe 70-R, lorsqu'elle est placée au centre, produira un moment maximal.

Acier de distribution:

La distribution d'acier peut être calculée selon le même principe que dans le cas de la conception d'un pont à dalles pleines à croisement carré.

Moment dans la direction transversale = 0.3 LLM + 0.2 autres moments = 0.3 x 13.520 + 0.2 x 12.190 = 6494 Kgm. = 63 600 Nm.

. ^. . As = 63 600 x 10 3/200 x 543 x0, 904 = 648 mm ²

Adopter 12 barres HYSD @ 150 (As = 753 mm ² )

Cisaillement et contrainte liée:

L’augmentation de la réaction d’appui près du coin de l’angle obtus doit être dûment prise en compte dans l’élaboration des contraintes de cisaillement et de liaison.

Puisque l'angle d'inclinaison est de 25 degrés, la réaction maximale au coin de l'angle obtus peut être prise égale à 1, 55 fois la réaction normale (Fig. 9.4). La valeur moyenne augmentée pour la demi-largeur du pont peut être prise égale à 1, 30 fois la réaction normale.

. ^. . Cisaillement DL maximum par mètre de largeur = 1800 x 7, 36 / 2 x 1, 30 = 8610 kg.

Cisaillement à la charge vive:

Arrangement de renfort:

Les figures 9.10 et 9.11 montrent respectivement deux types d’arrangement des renforts en ligne. Des renforts en haut des coins à angles aigus sont fournis pour empêcher les fissures dues au soulèvement des coins à angles aigus.

La surface de l'armature principale, si elle est placée perpendiculairement au support, est de 2490 mm ^2, auquel cas 22 θ @ 150 mm donne As = 2535 mm ² . Toutefois, si l’armature est placée parallèlement à la chaussée, une surface d’acier requise = 3038 mm ² pour laquelle il est nécessaire de fournir 22 @ 125 mm (As = 3040 mm ² ).

Détails de quelques ponts de dalles inclinées:

Les portées (étendue droite effective perpendiculaire aux supports) pour lesquelles les détails sont disponibles sont 4, 37 m, 5, 37 m, 6, 37 m et 8, 37 m avec des angles d'inclinaison de 15 ′, 30 ′, 45 ′ et 60 pour chaque travée.

La conception est basée sur du béton de qualité M20 et de l'acier de qualité S415. Les principales caractéristiques de ces ponts obliques sont présentées dans les tableaux 9.1 et 9.2. Pour plus de détails, les plans standard sous référence peuvent être référés.