Étude d’un ouvrage d’art de la pénétrante Djen Djen-El Eulma: cas du passage inférieur PK (00+400)

(1)

Ministère De L’enseignement Supérieur Et de La Recherche Scientifique

Université Mohamed Seddik Ben Yahia - Jijel Faculté des sciences et de la technologie Département de génie civil et hydraulique

Pour l’obtention du diplôme de Master en travaux publics Option : voies et ouvrages d’art

Présenté par : M. REFADA Adel

M. ABID Mohammed

Soutenu publiquement en Octobre 2020 devant le jury composée de :

M. DERBANE Said enseignant dpt Génie civil et Hyd Président M^me. MENDACI Farida enseignant dpt Génie civil et Hyd encadreur M. LAOUCHE Mohamed enseignant dpt Génie civil et Hyd examinateur

Étude d’un ouvrage d’art de la pénétrante DJEN DJEN-ELEULMA

« Cas du passage inferieur

PK (00+400) »

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(3)

Remerciement

Tout d‘abord et avant tout, nous Remercions le DIEU, notre créateur de nos avoir donné les forces, la volonté, la patience et le courage afin d’accomplir ce travail modeste.

Nos vifs remerciements vont aussi à notre encadreur : M^me. MENDACI Farida qui a fait tout son possible pour nous aider.

Nous remercions aussi les membres de jury qui nous ont fait l’honneur de juger notre travail, ainsi que tous les enseignants de génie civil qui ont contribué à notre formation durant toutes les années d’étude.

Nous remercions aussi tous nos amis pour leur aide, leur patience, leur compréhension et leur encouragement.

Nos remerciements vont également à tous ceux et celles qui de près ou de loin nous ont apporté aide et encouragement.

(4)

(ِِمي ِحَّرلاِِنمْحَّرلاِِللهاِِمْسِب)

ِْنَأِىسَعِْلُقَوَِتيِسَنِاذِإَِكَّبَرِْرُكْذاَوُِوَّللاَِءاشَيِْنَأَِّلاِإِ ۝ اًدَغِ َكِلذٌِلِعافِيِّنِإٍِءْيَشِلَِّنَلوُقَ تِلاَو(

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[42ِ-42ِتايلآاِ:فهكلاِةروس]

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(5)

Je dédie ce modeste travail : A mes très chers parents, A mes chers frères et mes sœurs, A mon grand père et ma grande mère,

A toute ma famille, A tous mes amies Bien sur mon binôme ADEL

ABID Mohammed

(6)

L’ouvrage étudié est un passage inférieur situé au PK 00+400 de la pénétrante reliant le port de Djen-djen avec l’autoroute Est-Ouest au niveau de El ’Eulma, de 72 m de longueur.

Une étude détaillée a été effectuée sur le comportement des différents éléments composants de ce pont suivant les multiples sollicitations : actions permanentes, actions dues aux surcharges de circulation et d'équipement, et les actions accidentelles.

Un traitement numérique de modélisation et d'analyse a été réalisé grâce au logiciel Autodesk ROBOT structural analysis Professional, ensuite les résultats obtenus ont été traduits par des graphiques représentants les ferraillages adéquats des différents éléments composants de la structure.

Mots clés : pont, béton précontrainte, modélisation.

Abstract

This thesis focuses on the study of a bridge with prestressed concrete beams. The studied structure isan overpass located at KP 00 + 400 from the penetrant connecting the port of Djen-djen with the East-West highway at Eulma,its length is 72 m.

A detailed study has been carried out on the behavior of the various components of this bridge according to the multiple requests: permanent actions, actions due to traffic and equipment overloads, and accidental actions.

Numerical modeling and analysis processing was performed using the Autodesk ROBOT structural analysis Professional software, then the results obtained were translated by graphics representing the appropriate reinforcement of the various components of the structure.

Key words: bridge, prestressed concrete, modeling.

لم صخ

زًي ٍع جراثع ْٕ سٔرذًنا مكٛٓنا ،دآجلإا حقثسي حَٛاسزخ ضرإع ٗهع ٕ٘رحٚ زسج حسارذت جزكذًنا ِذْ ىرٓذ

ٙهفس

( ٙف عقٚ

ك ٌ 00 + 000 قزش عٚزسنا كٚزطنأ ٍج ٍج ءاُٛي ٍٛت طتازنا كٚزطنا ٍي ) -

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ٙناًجلإا ّنٕط 27

.و

لٕح حٛهٛصفذ حسارد ءازجا ىذ خلإًحنأ ،حًئاذنا خلإًحنا :جدذعرًنا خادآجلإن اقفٔ زسجنا اذٓن حفهرخًنا خإَكًنا

.خنا ... حٛضزعنا خلإًحنأ ،خاذعًنأ رٔزًنا حكزح ٍع حجذاُنا .فزرحًنا ٙهكٛٓنا مٛهحرهن AUTODESK ROBOTجياَزت واذخرسات مٛهحرنا حجناعي ٔ حجذًُنا ذٛفُذ ىذ

ىذ ٙرنا جئارُنا دًجزذ ىذ نا مثًذ ٙرنا حَٛاٛثنا وٕسزنا كٚزط ٍع آٛهع لٕصحنا

ا حٛهسر مكٛٓهن حفهرخًنا خإَكًهن ةساًُن .

:ةيحاتفملا تاملكلا حجذًَ ،دآجلاا حقثسي حَاسزخنا ،زسج

.

(7)

lim : limite.

max : maximal.

min : minimal.

p : précontrainte.

r : retrait du béton ; rupture ; réduit.

s : acier pour les armatures passives ; scellement ou adhérence.

ser : service.

t : transversal ; traction.

u : ultime.

As : Aire d´une section d´armatures passives.

Ap : Aire d´une section d´armatures de précontrainte.

At : Somme des aires des sections droites d´un cours d´armatures transversales passives.

B : Aire d´une section de béton.

E : Module d´élasticité longitudinal.

Es : Module d´élasticité d´un acier d´armature passive.

Ei : Module de déformation instantané (Eij à l´âge de j jours).

Ev : Module de déformation à long terme (Evj pour une sollicitation appliquée à l´âge de j jours).

F : Force ou action en général.

I : Moment d´inertie en général.

M : Moment en général ; moment fléchissant.

Mu : Moment de calcul pour l´état limite ultime.

Mser : Moment de calcul pour l´état limite de service.

N : Effort normal.

P : Action de la précontrainte.

Q : Action ou charge variable.

R : Réaction d´appui; force résultante.

T : variations uniformes de température.

V : Effort tranchant.

b et b´ : largeur des membrures

respectivement inférieure ou supérieure d´une poutre, s´il y a lieu de les distinguer.

c : distance d´une barre, ou d´un conduit de câble au parement (enrobage).

fe : limite élastique d´un acier pour armature passive.

fpe : limite élastique d´un acier pour armature de précontrainte.

fpr : limite de rupture d´un acier. fcj : résistance caractéristique à la compression du béton âgé de j jours.

h : hauteur totale d´une section.

j : nombre de jours.

k : coefficient en général.

l : longueur ou portée.

n : coefficient d´équivalence acier-béton;

nombre entier.

st : espacement des armatures passives transversales.

t : temps.

u : périmètre; dimension.

Liste des abréviations

(8)

y : ordonnée par rapport à l´axe central principal d´inertie.

(gamma) : coefficient partiel de sécurité défini dans les directives communes au calcul des constructions (indicé).

 (delta) : variation d´une grandeur (écrite en lettre grecque).

bc : raccourcissement relatif du béton comprimé.

r : retrait du béton.

 (thêta) : température.

 (mu) : coefficient sans dimension.

 (xi) : coefficient sans dimension.

1000 : valeur garantie de la perte par relaxation à 1000 h.

 (sigma) : contrainte normale.

b : contrainte du béton.

bc : contrainte de compression du béton.

bt : contrainte de traction du béton.

s : contrainte de l´acier passif.

p : contrainte de l´acier de précontrainte.

 (tau) : contrainte tangente.

s : contrainte d´adhérence.

 (phi) : coefficient de frottement par unité de longueur ; angle.

ρ : masse volumique.

ρd : rigidité flexionnelle de la dalle par unité de largeur.

ρp : rigidité flexionnelle des poutres par unité de largeur

𝛈 : le Coefficient de fissuration.

: Variation de contrainte

: différence de température).



: sommation.

Ø : diamètre nominal d´une armature.

: final (au temps conventionnel égal à l´infini).

Kα : coefficient de répartition trans.moments εα : coefficient de répartition trans.effo.tanch.

F : force due au renforcement Hn : force latérale a la tranche r : rayon

θ : angle du plan de rupture

K : coefficient de participation du renforcement Vn : force normale a la tranche

δ : Déplacement unitaire.

ν : Coefficient de Poisson.

φ : Angle de frottement interne du sol.

EA : Rigidité normale.

EI : Rigidité de flexion.

LNHC : Laboratoire National de l’Habitat et de la Construction.

MEF : Méthode des Eléments Finis.

SETRA : Société d’étude de la terre armée.

AL : Analyse limite.

EL : Equilibre limite.

BA/PEL : béton armé/précontraint aux états limite.

HA : haute adhérence.

PK : point kilométrique.

(9)

Figure 1.2 : trace en plan...3

Figure 1.3 : profil en long ...4

Figure 1.4 : coupe transversale ...4

Figure 1.5 : Les différentes couches de sols ...7

Figure 1.6 : carte de zonage sismique territoire national ...8

Figure 2.1 : diagramme contrainte déformation ...01

Figure 2.2 : diagramme déformation-contrainte de l’acier de BA ...00

Figure 2.3 : diagramme contrainte déformation des aciers actif ...12

Figure 3.1 :coupe tranversale d’une poutre...14

Figure 3.2 : poutre seule (intermédiaire et de rive) ...16

Figure 3.3 : poutre intermédiaire avec hourdis ...17

Figure 3.4 : poutre de rive gauche avec hourdis ...08

Figure 3.5 : poutre de rive droite avec hourdis ...09

Figure 4.1 : coupe transversale droite de la dalle...20

Figure 4.2 : coupe transversale de hourdis de poutre intermédiaire ...20

Figure 4.3 : coupe transversale gauche de la dalle ...20

Figure 4.4 : coupe transversale droite de la dalle ...22

Figure 4.5 : l’entrotoise d’about ...22

Figure 4.6 : detail d’entrotoise ...22

Figure 4.7 : détail de corniche, longrines et barrières ...22

Figure 4.8 : détails de Système B_C ...26

Figure 4.9 : détails de Système Bt ...27

Figure 4.10 : détails de Système Mc120 ...28

Figure 4.11 : détails de Système D240 ...29

Figure 7.1 : Choix du mode ...32

Figure 7.2 : la section ...34

Figure 7.3 : modélisation des poutres ...34

Figure 7.4 : caractéristique de panneau...33

Figure 7.5 : modélisation des poutres + dalle ...33

Figure 7.6 : les charges permanentes ...36

Figure 7.7 : Système de charge A(L) ...36

Figure 7.8 : système de charge Bc ...37

Figure 7.9 : système de charge Bt ...38

Figure 7.10 : système militaire Mc120 ...38

Figure 7.11 : convoi D240 ...39

(10)

Figure 8.1 : disposition des torons ...63

Figure 8.2 : diagramme des contraintes normales ...97

Figure 8.3 : courbe d’interaction effort normale-moment fléchissant ...98

Figure 8.4 : Diagramme de la contrainte à L’ELU ...99

Figure 8.5 : Diagramme des déformations et des contraintes à L’E.L.U dans le cas d’une section partiellement comprimée ...011

Figure 8.6 : Rupture du coin inférieur ...001

Figure 8.7 : schéma de ferraillage de la poutre ...002

Figure 9.1 : Cartographie du moment transversale ...104

Figure 9.2 : cartographie du moment longitudinale ...104

Figure 9.3 : schéma de ferraillage de la dalle ...109

Figure 9.4 : diagramme de moment fléchissant ...120

Figure 9.5 : diagramme de l'effort tranchant ...122

Figure 9.6 : diagramme de moment fléchissant ...122

Figure 9.7 : diagramme de l'effort tranchant ...122

Figure 9.8 : schéma de ferraillage ...126

Figure 10.1 : Diagramme moments sous la précontrainte ...128

Figure 10.2 : Diagramme des moments sous la précontrainte ...129

Figure 11.1 : Appareil d'appui en élastomère fretté type B ...122

Figure 11.2 : Appareil d’appuis ...122

Figure 11.3 : Dimension de l’appareil d’appui ...128

Figure 11.4 : Dimensionnement de l’appareil d’appuis ...129

Figure 11.5 : Schéma de ferraillage ...141

Figure 11.6 : joint de chaussée (type GPE)...140

Figure 11.7 : Gargouille ...142

Figure 11.8 : disposition des gargouilles ...142

Figure 12.1 : coupe transversale B-B ...143

Figure 12.2 : coupe longitudinale A-A ...146

Figure 12.3 : Charge applique à la semelle ...132

Figure 12.4 : phénomène d’interférence ...132

Figure 12.5 : Coupe transversale du chevêtre ...136

Figure 12.6 : schéma de ferraillage de chevêtre ...138

Figure 12.7 : Effet de flambement. ...162

Figure 12.8 : schéma de ferraillage de fut...164

Figure 12.9 : schéma de ferraillage de semelle sous pile ...172

(11)

Figure 13.2 : dimensionnement de la semelle ...082

Figure 13.3 : Efforts agissant sur le mur frontal ...087

Figure 13.4 : Ferraillage de mur de garde grève ...092

Figure 13.5 : Ferraillage de la dalle de transition ...097

Figure 13.6 : feriallage de corbeau ...099

Figure 13.7 : Ferraillage de mur en retour ...216

Figure 13.8 : ferraillage de mur frontal ...204

Figure 13.9 : schéma de ferraillage de la semelle ...223

Figure 13.10 : ferraillages des pieux ...225

(12)

tableau 1.2 : S-OA02-01-3 ...2

tableau 1.3 : S-OA02-01-1 ...6

tableau 1.4 : S-OA02-01-2 ...6

tableau 1.5 : Géométries des pieux ...5

tableau 3.1 : Caractéristiques géométrique de la poutre seule (intermédiaire et de rive). ...14

tableau 3.2 : Caractéristiques géométrique de la poutre intermédiaire avec hourdis ...18

tableau 3.3 : Caractéristiques géométrique de la poutre de rive gauche avec hourdis ...19

tableau 3.4 : Caractéristiques géométrique de la poutre de rive droite avec hourdis. ...20

tableau 4.1 : poids revenant dans chaque poutre ...24

tableau 4.2 : Evaluation des surcharges du système A(L) ...25

tableau 4.3 : valeurs de coefficient bc ...26

tableau 4.4 : Charges de système B_c par essieu ...27

tableau 4.5 : charges de système B_t par essieu ...28

tableau 4.6 : Effort de freinage ...29

tableau 5.1 : éléments de réductions dus aux poids propre de chaque poutre ...32

tableau 5.2 : Moment fléchissant due à A(L), (X=0,5L) ...33

tableau 5.3 : Moment fléchissant due à A(L), (X = 0,25L) ...35

tableau 5.4 : résultant des forces sur la poutre ...36

tableau 5.5 : Tableau récapitulatif des moments dus aux surcharges (X=0,5L) ...37

tableau 5.6 : Tableau récapitulatif des moments dus aux surcharges (X=0,25L) ...38

tableau 5.7 : Tableau récapitulatif des efforts T dus aux surcharges. (X = 0,00L) ...41

tableau 5.8 : Tableau récapitulatif des efforts T dus aux surcharges. (X = 0,25L) ...42

tableau 6.1 : valeurs de k0 pour ϴ=0.7 ...47

tableau 6.6 : valeurs de kα pour ϴ=0.736 ...48

tableau 6.7 : valeurs de kα pour la poutre 07 ...49

tableau 6.8 : valeurs de kα pour la poutre 06 ...49

(13)

tableau 6.11 : valeurs des moments dans les différentes poutres à x = 0.5L ...51

tableau 6.12 : valeurs des moments sous les charges permanentes ...51

tableau 6.13 : moments dans chaque poutre à l’ELU ...52

tableau 6.14 : moments dans chaque poutre à l’ELS ...52

tableau 7.1 : Charges permanentes...56

tableau 7.2 : Les combinaisons d’action ...59

tableau 7.3 : les valeurs extrêmes du moment ...60

tableau 7.4 : comparaison entre les moments ...60

tableau 8.1 : les caractéristiques de la section a mi travée ...62

tableau 8.2 : les centres de gravité de différentes armatures actives ...66

tableau 8.3 : Les caractéristiques géométriques de la section homogène sans hourdis ...66

tableau 8.4 : Les caractéristiques géométriques de la section intermédiaire homogène avec hourdis ...67

tableau 8.5 : Les pertes instantanées à X=0,5L ...71

tableau 8.6 : Les pertes différées à X=0,5L ...76

tableau 8.7 : Les pertes totales à X=0,5L ...76

tableau 8.8 : Les pertes instantanées totales à X=0,00L ...77

tableau 8.11 : Les pertes instantanée à X=0,25L ...83

tableau 8.14 : Les pertes totales dans les différentes sections ...89

tableau 12.1 : moment longitudinal pour une seule travée chargée ...150

tableau 12.2 : moment longitudinal pour deux travées chargées ...151

tableau 12.3 : efforts sur chevêtre ...154

tableau 12.4 : Réaction dues aux surcharges ...159

tableau 12.5 : combinaison 01 et 02(Conditions normales) ...162

tableau 12.6 : combinaison 03 et 04(Conditions sismiques) ...162

tableau 13.1 : coeficient de poussée ...184

tableau 13.2 : calcul des sollicitations...186

tableau 13.3 : poussée des terres et surcharges ...187

(14)

tableau 13.6 : culée vide +tablier ...189

tableau 13.7 : culée vide + tablier + remblais ...189

tableau 13.8 : culée vide + tablier + remblais + surcharge ...189

tableau 13.9 : les efforts sur le mur ...201

tableau 13.10 : évaluation des efforts ...203

tableau 13.11 : sollicitations sur le mur ...208

tableau 13.12 : Les sollicitations dues aux terres et la surcharge ...208

tableau 13.13 : Les sollicitations dues au tablier ...209

tableau 13.14 : Les charges permanentes ...211

tableau 13.15 : Les surcharges ...211

tableau 13.16 : R+F+T ...211

tableau 13.17 : condition normal ...211

tableau 13.18 : condition sismique...212

tableau 13.19 : sollicitations sur la semelle ...215

tableau 13.20 : Poussée dues aux terres et surcharges ...216

tableau 13.21 : Les sollicitations dues au tablier ...216

tableau 13.22 : Les charges permanentes ...218

tableau 13.23 : les surcharges ...218

tableau 13.24 : R+F+T ...218

tableau 13.25 : condition normal ...219

tableau 13.26 : condition sismique...219

tableau 13.27 : combinaisons ...219

(15)

Dédicace ... ii

Résumé . ... iv

Liste des abréviations ... v

Liste des figures ...vii

Liste des tableaux ... ix

Tables des matiéres ... xii

Introduction générale ... 1

CHAPITRE 01 : INTRODUCTION ET CONCEPTION GENERALE 1.1 Introduction ... 2

1.2 But de l’étude ... 2

1.3 Présentation de l’ouvrage ... 2

1.3.1 Position de l’ouvrage ... 2

1.3.2 Description de l’ouvrage... 2

1.3.2.1 La superstructure ... 2

1.3.2.2 L’infrastructure ... 3

1.4 Données fonctionnelles et naturelles ... 3

1.4.1 Données fonctionnelles ... 3

1.4.2 Données naturelles ... 4

1.5 Choix du type de pont ... 8

CHAPITRE 02 : CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX 2.1 Introduction ... 9

2.2 Caractéristique des matériaux ... 9

2.2.1 Le béton ... 9

2.2.1.1 Résistance à la compression... 9

2.2.1.2 Résistance caractéristique à la traction ... 9

2.2.1.3 Contrainte admissible de compression du béton ... 9

2.2.1.4 Module de déformation différée du béton ... 10

2.2.1.5 Module de déformation transversale ... 10

2.2.2 L’acier ... 10

CHAPITRE 03 : PRE-DIMENSIONNEMENT DU TABLIER Introduction ... 14

3.1 Pré-dimensionnement des éléments du tablier ... 14

3.2 3.2.1 Types des poutres ... 14

3.2.2 Hauteur du tablier ... 15

(16)

3.2.5 Nombre de poutres (N) ... 15

Les caractéristiques de l’ouvrage ... 15

3.3 Caractéristiques géométriques des poutres ... 16

3.4 Caractéristiques géométriques des sections brutes ... 16

3.5 3.5.1 Poutre seule (intermédiaire et de rive) ... 16

3.5.2 Poutre intermédiaire avec hourdis ... 17

3.5.3 Poutre de rive gauche avec hourdis ... 18

3.5.4 Poutre de rive droite avec hourdis ... 19

CHAPITRE 04 : EVALUATION DES CHARGES ET SURCHARGES 4.1 Introduction ... 21

4.2 Calcul des charges permanentes ... 21

4.2.1 La charge permanente (Cp) ... 21

4.2.1.1 Le poids propre de la dalle ... 21

4.2.1.2 Le poids proprede lapoutre ... 22

4.2.1.3 Le poids propre de l’entretoise ... 22

4.2.1.4 Le poids de prédalle ... 23

4.2.2 La charge complémentaire permanente (CCP) ... 23

4.2.2.1 Le poids de revêtement + La chape d’étanchéité ... 23

4.2.2.2 Le poids de corniche, longrines et barrières :... 23

4.2.3 La charge totale : ... 24

4.3 Etude des surcharges ... 24

4.3.1 Détermination des caractéristiques du pont ... 25

4.3.2 Evaluation des surcharges... 25

4.4 Les effets horizontaux : ... 29

CHAPITRE 05 : REPARTITION LONGITUDINALE DES EFFORTS 5.1 introduction ... 31

5.2 Sollicitations dues aux charges permanentes ... 31

5.2.1 Les éléments de réduction dus au poids propre ... 31

5.3 Sollicitations dues aux charges roulantes ... 32

5.3.1 Calcul des moments fléchissant longitudinaux dus aux surcharges ... 32

5.3.1.1 Moment fléchissant à x=0,5L ... 32

5.3.1.2 Moment fléchissant dus aux surcharges x =0,25L ... 35

5.3.1.3 Tableaux récapitulatifs des moments fléchissant X = 0,5L ... 37

5.3.1.4 Tableaux récapitulatifs des moments fléchissant X = 0,25L ... 38

(17)

5.3.2.2 Efforts tranchants dus aux surcharges : x = 0,25L ... 39

5.3.2.3 Tableauxrécapitulatifs des efforts tranchantsx = 0,00L ... 41

5.3.2.4 Tableaux récapitulatifs des efforts tranchants x = 0,25L ... 42

CHAPITRE 06: REPARTITION TRANSVERSALE DES EFFORTS 6.1 Introduction et choix de la méthode : ... 43

6.2 Calcule de : ... 43

6.3 Calcule de moment d’inertie équivalent d’une poutre : ... 43

6.4 Méthode de Guyon Massonnet : ... 44

6.4.1 Parameters de calcul: ... 44

6.5 Calcul des moments fléchissant : ... 46

6.5.1 Coefficient de répartition transversale K : ... 46

6.5.2 Calcul de K_moy : ... 46

6.6 Calcul dumoment fléchissant : ... 47

6.7 Moments combiné dans chaque poutre : ... 52

CHAPITRE 07 : MODELISATION DU TABLIER Introduction ... 53

7.1 Présentation logiciel ... 53

7.2 Modélisation ... 53

7.3 Modélisation de la section ... 54

7.4 7.4.1 Poutre intermédiaire et de rive ... 54

7.4.2 Modélisation des poutres ... 54

7.4.3 Modélisation de la dalle ... 55

Définition de différents cas de charge ... 56

7.5 7.5.1 Charges permanentes ... 56

7.5.2 Système de charge A(L) 02 voies chargées ... 57

7.5.3 Système Bc 03 voies chargées ... 58

7.5.4 Système Bt 02 tandems ... 58

7.5.5 Système militaire Mc120 ... 58

7.5.6 Charge exceptionnelle D240... 59

Valeur des moments fléchissant et des efforts tranchants réels ... 59

7.6 7.6.1 Les combinaisons d’action ... 59

7.6.2 Les valeurs extrêmes du moment ... 60

CHAPITRE 08 : ETUDE DU PRE CONTRAINT 8.1 Introduction ... 61

(18)

8.1.3 Choix du procédé ... 61

8.2 Dimensionnement de la précontrainte ... 62

8.2.1 Caractéristiques géométriques de la poutre ... 62

L’effort de précontraint minimum ... 62

8.2.3 Calcul du nombre des câbles ... 63

8.2.4 Vérification des contraintes à la mise en tension ... 64

8.2.5 Emplacement des torons ... 65

8.2.6 Caractéristiques de section ... 66

8.3 Pertes de la précontrainte ... 69

8.3.1 Calcul des pertes ... 69

8.3.1.1 À la section intermédiaire X=0,5L ... 69

8.3.1.2 Calcul des pertes à l’about (0,00 L) ... 76

8.3.1.3 Calcul des pertes à L/4 ... 82

8.4 Vérification des contraintes ... 89

8.4.1 Pour la section intermédiaire (X=0,5 L) ... 89

8.4.2 Pour La Section D’about (X=0,00L) ... 93

8.4.3 Pour la section (X=0,25L) ... 94

8.5 Calcul Ferraillage Passif Longitudinal... 96

8.5.1 Armatures Longitudinales De Peau ... 96

8.5.2 Armatures Dans La Zone Tendue ... 96

8.6 Justification aux E.L.U ... 97

8.6.1 Principe de la méthode de justification ... 97

8.6.2 Démarche à suivre ... 98

8.6.3 Les sollicitations à LE.L.U ... 98

8.6.4 Équations liées à l’hypothèse des sections planes ... 99

8.6.5 Equations traduisant le comportement de l’acier ... 100

8.7 Vérification des contraintes tangentielles ... 104

8.7.1 Minimum d’armatures transversales... 106

8.7.2 Justification des armatures transversales ... 107

3.7.8 Justification des bielles de compression du béton ... 108

8.8 Calculs justificatifs réglementaires en section particulières ... 108

3.3.8 Zone d’appuis ... 108

8.8.2 Justification relative a l’introduction des forces de précontraintes ... 111

8.9 Ferraillage de la poutre ... 113 CHAPITRE 09 : ETUDE DE LA DALLE ET DE L’ENTRETOISE D’ABOUT

(19)

9.2.1 Ferraillage sous la flexion transversal ... 116

9.2.2 Ferraillage sous la flexion longitudinal ... 117

9.2.3 Schéma de ferraillage de la dalle : ... 119

9.3 Étude de l’entretoise d’about ... 119

9.3.1 Dimensions de l’entretoise : ... 119

9.3.2 Ferraillage de l’entretoise ... 123

CHAPITRE 10 : CALCULS DES DEFORMATIONS 10.1Introduction ... 127

10.2Déformation de la poutre (calcul des flèches) ... 127

10.2.1 Flèche due au poids propre ... 127

10.2.2 Flèche due à la surcharge ... 127

10.2.3 Contre flèche de la précontrainte ... 127

10.2.4 Flèche de constriction ... 129

10.2.5 Flèche total ... 129

10.3Calcul des rotations ... 130

10.3.1 Sous le poids propre ... 130

10.3.2 Sous les surcharges ... 130

10.3.3 Sous la précontrainte ... 130

10.3.4 Rotation résultante ... 130

10.4Calcul des déplacements d’appuis ... 130

10.4.1 Déplacements due à la rotation ... 130

10.4.2 Déplacements due au retrait... 131

10.4.3 Déplacements due au fluage ... 131

10.4.4 Déplacement du a la variation de la température... 131

10.4.5 Déplacement total ... 131

CHAPITRE 11 : EQUIPEMENTS DU TABLIER 11.1Introduction ... 132

11.2Les appareils d'appui en élastomère fretté ... 132

11.3Dimensionnement ... 133

11.3.1 Aire de l’appareil d’appui ... 133

11.3.2 Hauteur nette de l’élastomère ... 134

11.3.3 Dimensionnement en plan de l’appareil d’appui ... 134

11.4Répartition des efforts sur les appuis ... 134

11.4.1 Action dynamique (efforts du au freinage) ... 134

(20)

11.4.4 Effort due à la déformation (déplacements) ... 135

11.5Vérification des appareils d'appui ... 136

11.5.1 Calcul des contraintes de cisaillement ... 136

11.6Les dés d’appuis ... 138

11.6.1 Fonctions des dés d’appuis : ... 138

11.6.2 Dimensionnement des dés d’appui : ... 139

11.6.3 Ferraillage de dé d’appui : ... 139

11.6.4 Armatures de chaînages ... 139

11.6.5 Armatures de profondeur: ... 140

11.6.6 Armatures de diffusion ... 140

11.7Les joints de chaussée ... 141

11.7.1 Les différents types de joint ... 141

11.8Evacuation des eaux ... 141

CHAPITRE 12 : ETUDE DE LA PILE 12.1 Introduction ...144

12.2 Pré dimensionnement de la pile ...144

12.2.1 Le chevêtre………..144

12.2.2 Le fut ... 144

12.2.3 La semelle ... 144

12.2.4 Les pieux ... 144

12.3 Répartition verticale des charges et surcharges ...144

12.3.1 Charge permanente ... 146

12.3.2 Surcharges ... 146

12.3.3 Tableaux récapitulatifs ... 150

12.4 Les efforts horizontaux ...151

12.4.1 Freinage ... 151

12.4.2 Séisme ... 151

12.5 Étude du chevêtre ...153

12.5.1 Les combinaisons des charge ... 153

12.5.2 Calcul des sollicitations ... 153

12.5.3 Ferraillage du chevêtre ... 154

12.6 Etude du fut ...158

12.6.2 Calcul des combinaisons de charges ... 161

(21)

12.7 Etude de la semelle ...165

12.7.1 Calcul des charges et surcharges ... 165

12.7.2 Vérification de la stabilité du groupe des pieux sous pile ... 166

12.7.3 Redimensionnement de la semelle ... 168

12.7.3.1 Calcul des charges ... 168

12.7.3.2 Vérification de la stabilité du groupe des pieux sous pile ...169

12.7.3.3 Ferraillage de la semelle ...170

12.7 Etude des pieux sous pile ...173

12.8.1 Coefficient d’élasticité des pieux ... 173

12.8.1.1 Coefficient d’élasticité longitudinal ...173

12.8.1.2 Coefficients d’élasticité croisés ...173

12.8.1.3 Calcul des efforts et déformations le long du fut d’un pieu ...176

12.8.1.4 Ferraillage des pieux ...177

CHAPITRE 13 : ETUDE DE LA CULEE 13.1 Introduction ...179

13.2 Choix de la morphologie ...179

13.3 Dimensionnement des éléments de la culée...182

13.3.1 Le sommier d’appui ... 182

13.3.2 Le mur garde grève ... 182

13.3.3 Le corbeau ... 182

13.3.4 Le mur frontal ... 182

13.3.5 Le mur en retour ... 183

13.3.6 La dalle de transition ... 183

13.3.7 La semelle ... 183

13.4 Vérification de la stabilité de la culée ...183

13.4.1 Détermination des centre de gravité des éléments de la culée ... 185

13.4.3 Vérification de la stabilité... 188

13.5 Etude ferraillage des éléments de la culée ...190

13.5.1 Mur garde grève... 190

13.5.1.1 Evaluation des efforts ... 190

13.5.1.2 Combinaison des moments... 192

13.5.1.3 Calcul des armatures ... 192

13.5.2 Dalle de transition ... 193

(22)

13.5.3 Le corbeau ... 197 13.5.4 Mur en retour ... 199 13.5.4.1 Étude des sollicitations ... 200 13.5.4.2 Les combinaisons ... 201 13.5.4.3 Ferraillage de l’autre face du mur (constrictive) ... 201 13.5.4.4 Partie non encastré au mur frontal... 202 13.5.4.5 Ferraillage de l’autre face du mur (constructive) ... 203 13.5.5 Mur frontal ... 206 13.5.5.1 Évaluation des efforts sur le mur frontal ... 206 13.5.5.2 Calcul du ferraillage ... 212 13.6 Etude de ferraillage de la semelle sous culée...214 13.6.1 Les sollicitations ... 214 13.6.2 Combinaisons d’actions ... 219 13.6.3 Calcul du ferraillage ... 220 13.6.4 Schéma de ferraillage ... 223 13.7 Etude est ferraillage des pieux sous culée...224 Conclusion générale ...226 Référence bibiliographie ...

Annexe ...

(23)

Introduction générale

(24)

Introduction générale

Le développement économique en Algérie durant ces dernières années, influe d’une façon directe sur le domaine de travaux publiques ainsi que les réseaux routiers, notamment la construction des ouvrages d’arts (ponts, viaduc…).

D’une façon générale, on appelle pont tout ouvrage permettant à une voie de circulation de franchir un obstacle naturel ou une autre voie de circulation (routière, ferroviaire, etc.).

Parfois on est obligé d’implanter les ouvrages dans des sites ayant des sols compressibles, et on doit les traiter par plusieurs techniques, permet ces techniques ; renforcement du sol par les inclusions rigides, les colonnes ballastées, …etc.).

Le présent travail consiste en la conception et l’étude d’un passage inférieur (PI 00+400) constitué de deux travées isostatiques faisant partie de la pénétrante reliant le port de Djen- djen à l’autoroute Est-Ouest au niveau d’Eulma.

L’étude est réalisée en commençant par le choix du type d’ouvrage à réaliser en fonction des différentes données fonctionnelles et naturelles existantes. Puis, l’évaluation et la répartition des charges, la justification des différents éléments de l’ouvrage (poutres précontraintes, dalle, appuis…etc.) et enfin les équipements de l’ouvrage et le drainage. l’étude est faite par un calcul manuel puis par une modélisation numérique par le logiciel en élément finis robot RSA.

La comparaison entre les résultats obtenus par le calcul manuelle et la modélisation numérique, montre le rapprochement des résultats.

Le dimensionnement de la précontrainte est fait à partir de la poutre la plus sollicité.

Le calcul des équipements et des appuis est fait dans le cas des situations normal et sismique.

L’effet du séisme est pris en considération à travers les coefficients d’accélération qui sont liés à la zone sismique et à la catégorie de l’ouvrage, et cela conformément au règlement parasismique des ouvrages d’art RPOA.

(25)

Chapitre 1

Présentation et conception de

l’ouvrage

(26)

1.1 Introduction

La conception d’un pont consiste à faire une combinaison technico-économique adéquate vis- à-vis des contraintes naturelles et fonctionnelles imposées, en respectant l’aspect architectural pour une meilleure intégration.

Possédant une bonne connaissance des divers types d’ouvrages, de leurs pré- dimensionnements et de leurs sujétions d’exécutions ; l’ingénieur concepteur doit élaborer une solution à la fois économique et originale. Pour cela, le concepteur est invité à ordonner tous les recueils dans un ordre chronologique pour élaborer une solution qui repend à toutes les sujétions.

1.2 But de l’étude

Ce mémoire de fin d’étude consiste à faire la conception et l’étude d’un passage inferieur qui S’inscrit dans le cadre de la réalisation de l’autoroute relient le port de DJEN-DJEN à l’autoroute est-ouest au niveau du PK 00+400 de la pénétrante DJEN-DJEN –el EULMA.

1.3 Présentation de l’ouvrage

1.3.1 Position de l’ouvrage

L’ouvrage d’art qui constitue l’objet de notre étude est un passage inférieur (PI 0.400– port de DJEN-DJEN) se localise au niveau du PK 00+400 de la pénétrante DJEN-DJEN –el EULMA, qui se compose d’une chaussée indépendante de 9,5 m composée des 3 voies de 3,16 m, et la largeur transversale totale du pont est de 11,60 m.

Figure 1.1: position de l'ouvrage 1.3.2 Description de l’ouvrage

Notre ouvrage est un pont en courbe, à deux (2) travées isostatiques de( )de portée chacun, il est composé de :

1.3.2.1 La superstructure

Dont les éléments constitutifs sont : Le platelage et la poutraison.

a) Le platelage

Formé d’un hourdis en béton armé de ( ) d’épaisseur coulé sur place avec un dévers transversal de( ), recouvert d’un couche de roulement de 8,5 cm d’épaisseur (revêtement de 8 cm et étanchéité de 0.5 cm), il supporte une chaussée de trois voies de circulation de ( ) de largeur chacune.

(27)

La chaussée comporte d’un corniche gauche de part et d’autre préfabriquées et surmontées par des gardes corps.

b) La poutraison

Elle constitue le support du platelage, se compose de 7 poutres préfabriquées en béton précontraint, de( ) d’entre axe et ( ) de hauteur et entretoise d’about en béton armé.

1.3.2.2 L’infrastructure

Notre infrastructure est supportée par deux culées et une pile centrale.

a) La culée

C’est un massif d’appui à chaque extrémité du pont, elle assure ainsi d’une part d’appui d’extrémité du tablier, et d’autre part la liaison pont-terre fermée.

b) La pile

Les piles du PI sont constituées par des fut circulaire plein en béton armé avec un chevêtre recevant les appareils d'appuis du pont.

c) Les fondations

Le type de fondation est choisi en fonction du sol du site.

D’après un sondage carottés et deux sondages préssiométriques effectuées sur le site, le système proposé est du type semelle sur pieux (catégorie S3-site meuble-)

1.4 Données fonctionnelles et naturelles

La conception d’un pont doit satisfaire un certain nombre d’exigences qui sont de deux types : Fonctionnelles et naturelles.

1.4.1 Données fonctionnelles a) Tracé en plan

C’est le tracé en plan de la ligne définissant l’axe de la voie portée, Pour notre cas, cette ligne de courbure est négligeable.

Figure 1.2 : trace en plan

(28)

b) Profil en long

Le profil en long est la ligne située sur l’axe de l’ouvrage, définissant en élévation le tracé en plan. Il doit être défini en tenant compte de nombreux paramètres liés aux contraintes

fonctionnelles de l’obstacle franchi et aux contraintes naturelles.

Pour notre ouvrage, il présente une pente pour les deux travées.

Figure 1.3 : profil en long c) Profil en travers

Le profil en travers de notre ouvrage est défini par ses caractéristiques suivantes :

 Largeur rouable : .

 Nombre de voies de circulation : trois voies de

 Devers en toit de 2,5% afin de permettre l’évacuation des eaux.

 Nombre de poutres : 7 poutres avec un entraxe .

 Un corniche cotée gauche de 0.15m et deux barrières H3 encrés dans une longrine.

 Une longrine gauche de 0,6 m et un une longrine droit de 0,5m

Figure 1.4 : coupe transversale 1.4.2 Données naturelles

a) Données géotechniques

Pour déterminer la portance du sol de fondation, plusieurs études géotechniques ont été réalisées : forages d’identification géologique, sondage, essais physiques et mécaniques sur des échantillons au laboratoire…etc.

(29)

 Les essais in situ

Aux fins de déterminer d’une part, la nature géologique du terrain et d’autre part, les caractéristiques géotechniques des sols en places et les exigences du contrat, le LHC a réalisé le programme de reconnaissance suivant :

 Un sondage carotté « SC »avec prélèvement d’échantillons intacts ou remaniés.

 Deux sondage préssiométriques « SP »avec essai chaque 1.50 m.

ouvrage sondages Sondages

préssiométriques X(m) Y(m)

S.OA02-01-

3(25.00m) - 62579,3339 190282,7564

O.A pour le PS -

S.OA02-01-1 (24.00m)

62569,6559 190351,1541

-

S.OA02-01-2 (24.00m)

62575,2950 190317,0674

Tableau 1.1 :les coordonnées en UTM

 Résultat essai de pénétration standard « SPT »

Le sondage carotté est accouplé par des essais SPT chaque 3.00 met sont donnée dans le tableau suivante :

Tableau 1.2 : S-OA02-01-3

 Résultat des essais préssiométriques

Les tableaux suivants donnent les caractéristiques mécaniques mesurées dans les forages :

(30)

 Au niveau de SP01 :

Tableau 1.3 : S-OA02-01-1

 Au niveau de SP02 :

Tableau 1.4 : S-OA02-01-2

(31)

b) Les données géologiques

La coupe lithologique établie lors de l’exécution de sondage carotté et des sondages préssiométriques, montre que le terrain est constitué essentiellement après une couche d’argile sableuse limoneuse jaunâtre a brunâtre a 11.50m marqué par la présence d’une couche de remblai superficielle de 3.00m au niveau de préssiométre N⁰01, d’une couche de dépôt alluvionnaire constitué de sable grossier et des galets a 17.00m de profondeur, suivie de marne compacte noirâtre jusqu’à 25.00m.

La culée gauche la pille la culée droite Figure 1.5 : Les différentes couches de sols

c) Géométries des pieux

D’après le rapport de sol, le laboratoire recommande des fondations profondes. Les pieux proposés sont de type forés.

Culé Pile

Diamètre (m) 1.2 1.2

Profondeur (m) 17 17

Nombre des pieux 12 6

Tableau 1.5 : Géométries des pieux

(32)

d) Données topographiques

Les connaissances topographiques de site sont nécessaires afin d’implanter correctement l’ouvrage, estimer les mouvements de terre et choisir les emplacements les plus adéquats pour les installations de chantier, les accès aux différentes parties de l’ouvrage et les aire de préfabrication.

A partir du levé topographique on peut dire que notre site ne présente aucune difficulté qui peut déranger les travaux d’exécution.

e) Données sismologiques

D’après les règles parasismiques Algériennes RPA 99, révisées en 2003, la wilaya de Jijel est appartenue à la « zone II-a » de moyenne sismicité

Figure 1.6 : carte de zonage sismique territoire national

1.5 Choix du type de pont

L'objectif est de déterminer le type de l'ouvrage le plus économique capable de satisfaire le mieux possible aux conditions imposées, il faut connaître toutes les conditions à respecter et les types d'ouvrage correspondant.

Pour notre cas deux variantes peuvent être envisagées : 1. Pont à poutres en béton précontraint 2. Pont mixte (béton + acier) ou métallique

Les ponts métalliques et mixtes sont à éviter vu le risque de corrosion ce qui nécessite un entretien périodique couteux. La variante qui présente plus d’avantages et la variante en béton précontraint vu sa légèreté, rapidité d’exécution et économique.

Le type d’ouvrage qui sera retenu donc est un pont à poutres précontraintes par ( pré-tension) à 02 travées isostatique.

(33)

Chapitre 2

Caractéristiques des matériaux

(34)

2.1 Introduction

Dans ce chapitre on reporte les principales indications des matériaux structuraux utilisés pour la réalisation de l’ouvrage, toutes les spécifications techniques ont été faites conformément aux règlements B.A.E.L91 pour le béton armé et le B.P.E.L91 pour le béton précontraint.

2.2 Caractéristique des matériaux

2.2.1 Le béton

2.2.1.1 Résistance à la compression

Dans les cas courants le béton est défini par sa résistance à la compression en 28 jours d’âge, D’après le B.A.E.L, la relation qui donne la variation de dans le temps pour un béton âgé de moins de 28 jours est les suivantes :

(

)

(

) Dans notre projet on a :

 f_c₂₈ 45 Mpa Pour le béton de poutres préfabriquées du tablier.

 f_c₂₈35 Mpa Pour le béton des dalles et entretoises coulés en œuvre du tablier.

 f_c₂₈27 Mpa Pour le béton de la pile, la culée, les semelles et leurs pieux.

2.2.1.2 Résistance caractéristique à la traction

Notée ft28, et conventionnellement définie par la relation : .

06 , 0 6 ,

0 ₂₈

28 c

t f

f   

Cette formule linéaire valable pour une résistance à la compression supérieure à 20 MPA.

 f_t₂₈ 3,3Mpa Pour le béton de

 f_t₂₈ 2.7Mpa Pour le béton de

 f_t₂₈2.22Mpa Pour le béton de 2.2.1.3 Contrainte admissible de compression du béton L’ELU : 0,85 .

b cj bu

f f





 

b 1,5

 En situations durables ou transitoires.

b 1,15

 En situations accidentelles.

Le coefficient θ est fixé à (1) lorsque la durée probable d’application de la combinaison d’action considérée est supérieure à 24h, à (0,9) lorsque cette durée est comprise entre 1h et 24h, à (0.85) Lorsqu’elle est inférieure à 1h.

D’où :

 f_bu 25.5Mpa. En situations durables ou transitoires pour f_c28=45Mpa.

 f_bu 33.26Mpa. En situations accidentelles pour f_c28=45Mpa.

(35)

Figure 2.1: diagramme contrainte déformation L’ELS

La contrainte admissible de compression du béton est calculée avec l’expression suivant : .

f σ_b 0,6 _c₂₈

2.2.1.4 Module de déformation différée du béton

Les Règles BAEL définissent les valeurs des modules de déformation instantanée et différée, nécessaires dans certains calculs (notamment état limite de déformation).

Le module de déformation longitudinale instantanée du béton E_ij est obtenu par la formule :

Le module de déformation différé E_vj est donné par la formule : 2.2.1.5 Module de déformation transversale

La déformation transversale du béton est donnée par la formule suivante : . ) 1 ( 2 

 E

G

Avec : V= coefficient de poisson.

Pour les calculs de béton précontraint le coefficient de poisson  prend les valeurs suivantes :

 ν =0,2 Pour un béton non fissuré (ELS).

 ν =0Pour un béton fissuré (ELU).

2.2.2 L’acier

2.2.2.1 Aciers de béton armé

Les aciers les plus utilisés sont des aciers à haute adhérence (HA) de classe FeE40 ou FeE50.

Ils sont caractérisés par :

 Limite d’élasticité

Elle est notée feE50. Pour tous les éléments, on emploie un acier courant à haute adhérence de classe FeE50 dont la limite élastique égale à 500 Mpa.