Etude comparative

(b) cas d’étude B0.

(c) cas d’étude C0.

Figure 3.2.2: Cas de référence pour les familles d’ouvrages de moyenne (A0), petite (B0) et longue (C0) portées (vues en profil et coupes transversale).

3.2.2 Etude comparative

Afin d’étudier le caractère innovant de certaines variantes de conception, plusieurs critères de dimensionnement ont été considérés en comparant chaque variante retenue à la variante de référence associée. Les variantes considérées pour les trois familles d’ouvrage sont décrites dans le TABLEAU3.2.1.

La suite de ce paragraphe détaille les différents caractères innovants qui ont été considérés pour chacune des trois familles A, B et C.

Notation _Famille Description A0 Pont de moyenne portée

Variante mixte de référence

A1 Utilisation d’aciers à Haute Limite

d’Elasticité (HLE)

A2 Utilisation d’aciers autopatinables

A3 Prise en compte de l’accroissement du

trafic - renforcement de la charpente métallique

A4 Prise en compte de l’accroissement du

trafic - renforcement des détails de fatigue B0

Pont de petite portée

Variante mixte de référence

B1 Pont en béton - coulé en place

B2 Pont en béton - éléments préfabriqués

B3 Utilisation de culées intégrales

B4 Utilisation de travées de rive comme

contre-poids

B5 Utilisation de travées de rive comme

contre-poids et utilisation d’aciers autopatinables

C0 Pont

de grande portée

Variante mixte de référence (un tablier)

C1 Conception avec deux tabliers

C2 Conception avec un tablier et utilisation

d’aciers HLE

3.2 familles d’ouvrages considérés 33 aspects innovants sur les matériaux

Différentes options de dimensionnement sont considérées pour étudier l’impact de l’utilisation de : (i) l’acier à haute limite d’élasticité HLE (variantes A1 et C1), et (ii) l’acier autopatinable(variantes A2 et B5) (SETRA2009,2010a,2012).

Les aciers HLE sont des aciers à haute résistance obtenus par l’ajout d’éléments de micro-alliage (niobium, titane, vanadium, etc.) afin de minimiser l’ajout de carbone, de manganèse, etc. Ils présentent pour cette raison une soudabilité et une résistance supé-rieure. Ils sont utilisés pour des applications où leurs atouts (résistance, déformabilité et soudabilité) peuvent être exploités : transport, levage, etc. Leur utilisation permet souvent une réduction de poids de la structure et influe également sur le transport des éléments de charpente.

Par ailleurs, en termes de gains vis-à-vis des opérations d’entretien, l’emploi de matériaux spécifiques comme les aciers autopatinables permet de diminuer la vulné-rabilité de la structure aux agressions du milieu extérieur et de se dispenser de la réalisation et des remplacements successifs d’un système anti-corrosion. La norme AFNOR 2005les définit comme des aciers auquel un certain nombre d’éléments d’al-liage, tels que le phosphore, le cuivre, le chrome, le nickel, le molybdène ont été ajoutés afin d’en accroître la résistance à la corrosion atmosphérique par la formation d’une couche auto-protectrice d’oxyde sur le métal de base sous l’influence des condi-tions atmosphériques. Du point de vue de l’élaboration et de sa mise en œuvre, les différences sont donc minimes (Morel2012). Les caractéristiques mécaniques sont par ailleurs identiques à celles de l’acier classique. En particulier, les variantes mention-nées ci-dessus ont les mêmes vues en profil et coupes transversales que leur variante de référence associée, que ce soit pour les ponts bi-poutre acier-béton de moyenne por-tée A1 (acier HLE) ou A2 (acier autopatinable) par rapport à A0 (cf. FIGURE 3.2.2a), ou encore pour le pont mixte en caisson C2 vis-à-vis de l’ouvrage C0 (cf. FIGURE

3.2.2c).

En parallèle de l’étude sur le type de charpente métallique, une comparaison d’ou-vrages mixtes acier-béton et d’oud’ou-vrages en béton est également effectuée en considé-rant d’abord un pont en béton coulé sur place (B1), ayant le même profil mais une coupe transversale différente de celle de B0 (cf. FIGURES3.2.2bet3.2.3), puis un pont en bétonassemblé à l’aide d’éléments préfabriqués (B2), également considéré dans le cadre d’une étude comparative par rapport à la variante de référence B0 (cf. FIGURES

3.2.4).

portée (B1) (SBRI2013b, BRISA2012c).

aspects innovants concernant la conception

concep-  (a) vue en profil

Figure 3.2.4: Pont en béton préfabriqué - famille d’ouvrages de petite portée (B2) (SBRI2013b, BRISA2012d).

tion sont étudiées avec : (i) la prise en compte de l’évolution du trafic par le ren-forcement des charpentes métalliques (variante A3) et l’amélioration des détails de fatigue (variante A4) (cf. FIGURES 3.2.2b et 3.2.5) pour augmenter la résistance des assemblages soudés au phénomène de fatigue.

Figure 3.2.5: Coupe transversale - cas d’étude avec la prise en compte de l’évolution du trafic (A3 et A4) (SBRI2013a).

Par ailleurs, l’utilisation de culées intégrales dans les cas des ponts intégraux (per-mettant de supprimer les appareils d’appui et les joints de chaussées) est étudiée. En particulier, une solution de pont intégral (variante B3) doit en théorie permettre de réduire sensiblement les impacts générés durant le cycle de vie de l’ouvrage en sup-primant certaines des actions de maintenance programmées sur l’ouvrage (concernant les appareils d’appui et les joints de chaussées). La vue en profil et la coupe transver-sale de cette option de dimensionnement sont présentées dans la FIGURE3.2.6. Cette option n’est possible que pour des ouvrages de portée réduite, moins sensibles à la dilatation thermique (Kretz2012).

Pour la famille d’ouvrages de passages supérieurs, une conception avec des travées de rives faisant office de contre-poidsest par ailleurs considérée (B4). Cette solution permet de supprimer la pile centrale, ce qui peut avoir un avantage vis-à-vis du trafic

3.2 familles d’ouvrages considérés 35

(a) vue en profil

(b) coupe transversale

Figure 3.2.6: Pont mixte acier-béton avec des culées intégrales - famille d’ouvrage de petite portée (B3).

autoroutier, et permettre de compenser le poids de la travée centrale à l’aide des deux travées de rive. Elle permet également une réduction importante du point de vue des fondations. La vue en profil et la coupe transversale de cette option de dimensionne-ment sont présentées dans la FIGURE 3.2.7. Une variante de ce type de conception, qui utilise en plus une charpente métallique en acier autopatinable, a également été considérée pour étudier l’impact de l’utilisation de ce type de matériau vis-à-vis de la gêne à l’usager générée lors de la rénovation de la protection anticorrosion de la charpente métallique, qui peut être significative lorsqu’un trafic autoroutier est pré-sent sous l’ouvrage (B5). Cette variante a la même vue en profil et la même coupe transversale que la variante B4 (cf. FIGURE3.2.7).

Finalement, la conception d’un ouvrage de longue portée avec deux tabliers est étudiée (famille C), de sorte qu’un des deux soit toujours en service. Dans le cas où les analyses de cycle de vie économique, environnementale et sociétale concluraient en faveur de cette option, cela constituerait une réelle remise en cause des pratiques actuelles qui privilégient la réalisation d’un tablier unique pour des raisons évidentes de mise en place (Ta et al. 2011, Orcesi et al. 2013). Cette variante est notée C1 et possède le même profil longitudinal que les autres cas de la famille C (FIGURE3.2.2c).

(a) vue en profil

(b) coupe transversale

Figure 3.2.7: Pont mixte acier-béton à trois travées - famille d’ouvrages de petite portée (B4 et B5).