APPROCHE QUANTITATIVE ET QUALITATIVE DE LA …

MÉMOIRE POUR L’OBTENTION DU DIPLÔME D’INGENIEUR 2iE AVEC GRADE DE

MASTER

SPÉCIALITÉ GENIE CIVIL ET HYDRAULIQUE

OPTION ROUTE ET OUVRAGES D’ART

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Présenté et soutenu publiquement le 25 Janvier 2021 par :

SADIA Loua Aristide (2017 0368)

Directeur de mémoire : Dr Decroly DJOUBISSIE, Enseignant-Chercheur à 2iE, Département

Génie Civil et Hydraulique

Maîtres de stage : Arouna FOFANA et Naina BARENNES, Ingénieurs Travaux, EIFFAGE

GÉNIE CIVIL - COTE D’IVOIRE

Structure d’accueil : Eiffage génie civil - Côte d’Ivoire

Jury d’évaluation du mémoire :

Président : Prof. Adamah MESSAN

Membres et Correcteurs : M. Célestin OVONO

M. Djidoula TAKO

Promotion [2020/2021]

APPROCHE QUANTITATIVE ET QUALITATIVE DE LA

PRÉCONTRAINTE LONGITUDINALE DANS LES CAISSONS DU

PONT FELIX HOUPHOUËT BOIGNY EN CÔTE D’IVOIRE

Approche quantitative et qualitative de la précontrainte longitudinale dans les caissons

du pont Felix Houphouët Boigny en Côte d’ivoire

Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide i

Dédicace

À

Ma famille pour leurs soutiens durant ma formation



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide ii

Remerciements

Nous remercions tout d’abord le tout puissant et le tout miséricordieux pour la grâce qu’il nous

a offert d’effectuer ce mémoire. Nos remerciements s’adressent particulièrement à :

• Pr. El Hadji Bamba DIAW, Directeur Général de l'Institut International d'Ingénierie de

l'Eau de l'Environnement (2iE) ;

• M. Nicolas DESCAMPS, Directeur projets, de m’avoir accepté au sein de l’entreprise

EIFFAGE ;

• M. Sylvain DECULTIEUX, Responsable Travaux, pour son assistance ;

• Mes encadrants d’EIFFAGE à savoir M. Naina BARENNES et M. Arouna FOFANA,

Ingénieurs Travaux, pour leur encadrement et assistance ;

• Dr Decroly DJOUBISSE, enseignant à 2iE, pour son encadrement et son assistance ;

• Tout le corps professoral de l'Institut International d'Ingénierie de l'Eau de

l'Environnement (2IE) pour leur conseil et enseignement qui fait de nous des ingénieurs

compétitifs ;

• Tout le personnel d’EIFFAGE GENIE CIVIL Côte d’ivoire ;

• Toutes mes connaissances de l'Institut International d'Ingénierie de l'Eau de

l'Environnement (2IE)



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide iii

Résumé

Le pont Félix Houphouët Boigny est un ouvrage historique, qui dessert le port autonome

d’Abidjan tout en influençant fortement l’économie nationale et de certains pays de la sous-

région. Il est construit en béton précontraint1 avec des caissons2 préfabriqués. En particulier, Il

comporte deux types de circulation : une circulation routière au niveau supérieur et une

circulation ferroviaire au niveau inférieur. Avec plus 50 ans d’existence, cet ouvrage a connu

de nombreux désordres qui ont poussée l’État ivoirien à décider de sa réhabilitation3. Pour cette

réhabilitation, la technique de la précontrainte longitudinale additionnelle a été utilisée pour

pallier le déficit de précontrainte et renforcer le tablier. Cette technique a suscité la réalisation

d’ouvrages complémentaires tels que les massifs d’ancrage, les massifs déviateurs, les nervures,

le béton projeté.

Nous avons intégré l’entreprise pendant la phase d’exécution des travaux. Notre travail a

consisté à déterminer le nombre de câbles susceptibles de renforcer le tablier, décrire la

méthodologie d’exécution des travaux suivant les règles de l’art et les normes de qualité, puis

élaborer une notice d’impact environnemental durant l’exécution. Le dimensionnement du

tablier réalisé, nous permet d’utiliser 2 paires de 3 câbles4 12T15S (soit 6 câbles 12T15S) et de

fixer chaque massif d’ancrage avec 14 barres de clouage5 de 50mm de diamètre. Cependant,

pour la mise en œuvre sur le chantier, seulement 2 paires de câbles 12T15S (soit 4 câbles) ont

été considérées pour reprendre les sollicitations et 11 barres de clouage pour la fixation des

massifs. La présence des 2 câbles 12T15S en ajout dans nos résultats, peut s’expliquer par le

fait que nos calculs de précontrainte ont été menés pour un tablier neuf, alors que nous sommes

dans le cas d’une réhabilitation. Ainsi, l’effort de précontrainte généré par les 2 câbles 12T15S

en surplus est supposé représenter l’effort de précontrainte probable existant dans le tablier

avant renforcement. Puis l’effort de précontrainte issu des 4 câbles 12T15S est considéré

comme l’effort de précontrainte utile pour le renforcement du tablier du PFHB.

1 Béton précontraint

2 Caisson

3 Réhabilitation

4 Câbles

5 Barre de clouage



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide iv

Abstract

The Félix Houphouët Boigny bridge is a historic structure, serving the autonomous port of

Abidjan while strongly influencing the national economy and certain countries of the sub-

regions. It is built in prestressed concrete6 with prefabricated caissons7. In particular, it has two

types of traffic: road traffic at the upper level and rail traffic at the lower level. With more than

50 years of existence, this bridge has known many disorders which have pushed the Ivorian

authorities to decide on its rehabilitation. For this rehabilitation8, the technique of additional

longitudinal prestressing was used to alleviate the prestressing deficit and strengthen the deck.

This technique has prompted the construction of additional works such as anchor blocks,

deflection blocks, ribs, project concrete.

We integrated the company during the construction phase. Our work consisted in determining

the number of cables likely to reinforce the deck, to describe the work execution according to

the rules of the art and of quality and develop an environmental impact notice during the

construction.

The dimensioning of the deck produced allows us to use 2 pairs of 3 12T15S cables9 (6 cables

12T15S) and to fix each anchor block with 14 nailing bars 50mm in diameter. However, for the

implementation on the site, only 2 pairs of 12T15S cables (4 cables 12T15) were considered to

take up the stresses and 11 nailing bars for fixing the concrete block. The presence of 2 cables

12T15S in addition in our results can be explained by the fact that our prestressing calculations

were carried out for a new deck, whereas we are in the case of a rehabilitation. Thus, the

prestressing force generated by the 2 cables in addition 12T15S is assumed to represent the

probable prestressing force existing in the deck before reinforcement. Then the prestressing

force from the 4 cables 12T15S is considered as the useful prestressing force for the

reinforcement of the PFHB deck.

6 prestressed concrete

7 Caisson

8 Rehabilitation

9 Cable



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide v

Table des matières

Dédicace ...................................................................................................................................... i

Remerciements ........................................................................................................................... ii

Résumé ...................................................................................................................................... iii

Abstract ..................................................................................................................................... iv

Table des matières ...................................................................................................................... v

Liste des tableaux ...................................................................................................................... ix

Liste des figures ......................................................................................................................... x

Sigles et abréviations ................................................................................................................ xii

Introduction ................................................................................................................................ 1

Présentation de la structure d’accueil, du projet et diagnostic de l’ouvrage ........ 2

Présentation de la structure d’accueil .......................................................................... 2

I.1.1. Situation géographique ......................................................................................... 2

I.1.2. Domaines d’activités ............................................................................................ 2

Présentation du projet .................................................................................................. 2

I.2.1. Contexte ............................................................................................................... 2

I.2.2. Situation géographique ......................................................................................... 2

I.2.3. Description de l’ouvrage ...................................................................................... 3

Diagnostic de l’état actuel de l’ouvrage ...................................................................... 8

I.3.1. Fissures traduisant une insuffisance de résistance des poutres principales vis-à-

vis de la flexion ................................................................................................................... 9

I.3.2. Fissures traduisant une insuffisance de résistance vis-à-vis de l’effort tranchant

11

Travaux de renforcement prévus ............................................................................... 12

I.4.1. Les massifs d’ancrage et déviateurs ................................................................... 12

I.4.2. Les longrines de protection ................................................................................ 12

I.4.3. Les nervures ....................................................................................................... 12



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide vi

Conclusion partielle .............................................................................................................. 13

: Présentation de la précontrainte .................................................................... 14

Généralités ................................................................................................................. 14

II.1.1. Principe de la précontrainte ................................................................................ 15

II.1.2. Mode de la précontrainte .................................................................................... 15

II.1.3. Étapes générales de réalisation ........................................................................... 16

II.1.4. Précontrainte par post-tension ............................................................................ 16

II.1.5. Étapes de la réalisation ....................................................................................... 17

II.1.6. Avantages et inconvénients du béton précontraint ............................................. 18

II.1.7. Armatures de précontrainte ................................................................................ 18

Précontrainte extérieure ............................................................................................. 19

II.2.1. Introduction ........................................................................................................ 19

II.2.2. Avantages de la précontrainte intérieure et extérieure ....................................... 20

II.2.3. Configuration des armatures de précontrainte longitudinale additionnelle........ 20


Détermination du besoin en précontrainte ...................................................... 23

Hypothèses de calcul .............................................................................................. 23

III.1.1. Caractéristiques géométriques de la section ................................................... 23

III.1.2. Hypothèses ...................................................................................................... 24

III.1.3. Contrainte règlementaire ................................................................................ 24

Charges permanentes ............................................................................................. 25

Le poids des sections béton sont ........................................................................................... 25

III.2.1. Poids propre du tablier hors superstructure 𝐺1 .............................................. 25

III.2.2. Poids propre superstructures 𝐺2 .................................................................... 26

III.2.3. Ouvrages de renforcement complémentaire ................................................... 28

III.2.4. Moment des charges permanentes .................................................................. 31



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide vii

Charges d’exploitation ........................................................................................... 31

III.3.1. Charges routières ............................................................................................ 31

III.3.2. Surcharges ferroviaires ................................................................................... 31

Modélisation .......................................................................................................... 32

III.4.1. Sollicitations ................................................................................................... 33

Détermination du besoin en précontrainte ............................................................. 33

III.5.1. Effort de précontrainte 𝑃 ................................................................................ 33

III.5.2. Nombre de câbles si l’on utilise des câbles 12T15S ...................................... 34

Dimensionnement des dispositions d’ancrage des massifs .................................... 35

III.6.1. Principe du clouage ........................................................................................ 35

III.6.2. Prédimensionnement des barres de clouage des massifs ................................ 37

Comparaison des résultats ...................................................................................... 37


Méthodologie de mise œuvre des travaux de la précontrainte longitudinale

additionnelle 39

Précontrainte transversale ou par barre de clouage ................................................ 39

IV.1.1. Les moyens ..................................................................................................... 39

IV.1.2. Mise en place des conduits feuillards ............................................................. 43

IV.1.3. Mise en place des barres et des plaques d’ancrage ......................................... 44

IV.1.4. Mise en tension ............................................................................................... 45

IV.1.5. Injection à la cire pétrolière ............................................................................ 46

Précontrainte longitudinale additionnelle .............................................................. 46

IV.2.1. Mise en œuvre des gaines ............................................................................... 47

IV.2.2. Enfilage des torons ......................................................................................... 48

IV.2.3. Test en air ....................................................................................................... 49

IV.2.4. Production et injection au coulis .................................................................... 50



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide viii

IV.2.5. Mise en œuvre des ancrages ........................................................................... 52

IV.2.6. Mise en tension ............................................................................................... 53

IV.2.7. Injection à la cire ............................................................................................ 55

Notice d’impact environnementale et sociale ........................................................ 55


Conclusion ................................................................................................................................ 58

Bibliographie ............................................................................................................................ 59

Annexes .................................................................................................................................... 60



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide ix

Liste des tableaux

Tableau I-1: Quelque caractéristiques principales des ouvrages ............................................................. 4

Tableau I-2 : Caractéristique du profil en travers fonctionnel ................................................................. 6

Tableau III-1 : Caractéristiques géométriques de la section d’un caisson ............................................. 23

Tableau III-2 : Contrainte règlementaire ............................................................................................... 25

Tableau III-3 : Charge de la structure existante .................................................................................... 29

Tableau III-4: Charge des ouvrages de renforcement complémentaire ................................................. 30

Tableau III-5 : Poids total G des charges permanentes ......................................................................... 30

Tableau III-6 : Surcharges routières ...................................................................................................... 31

Tableau III-7: Récapitulatif des moments ............................................................................................. 33

Tableau III-8: comparaison des résultats ............................................................................................... 37

Tableau IV-1 : Paliers de mise en tension ............................................................................................. 54

Tableau IV-2 : Notice d’impact environnementale ............................................................................. 546



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide x

Liste des figures

Figure I-1 : Localisation du pont FHB .................................................................................................... 3

Figure I-2: Image du pont FHB ............................................................................................................... 3

Figure I-3: Les différents composants d’un caisson monocellulaire ....................................................... 4

Figure I-4 : Coupe longitudinale du PFHB ............................................................................................. 5

Figure I-5 : Coupe transversale travée type ............................................................................................. 7

Figure I-6: Fissures situées le long des joints du voussoir et de la surface de l’hourdis supérieur ......... 9

Figure I-7 : Déformation longitudinale de la chaussée.......................................................................... 10

Figure I-8: Cassure de béton du hourdis supérieur ................................................................................ 11

Figure I-9: Fissures d’efforts tranchant sensiblement inclinées à 45° sur le voussoir........................... 11

Figure II-1: Flexion de la poutre ........................................................................................................... 14

Figure II-2: Principe du béton armé ...................................................................................................... 14

Figure II-3: Principe de la précontrainte ............................................................................................... 15

Figure II-4: Mise en compression + Diagramme due à l’effort de précontrainte .................................. 15

Figure II-5: Principe de la précontrainte par pré-tension ...................................................................... 16

Figure II-6: Principe de la précontrainte par post-tension ..................................................................... 17

Figure II-7: Les types de mise en tension .............................................................................................. 17

Figure II-8 : Tracé rectiligne ................................................................................................................. 20

Figure II-9 : Câble polygonal ................................................................................................................ 21

Figure II-10 : Câblage croisé ................................................................................................................. 21

Figure II-11 : Tracé de la précontrainte extérieure ................................................................................ 21

Figure III-1: Coupe transversale d’un caisson ....................................................................................... 23

Figure III-2 : Coupe transversale d’un caisson ...................................................................................... 25

Figure III-3 : Section corniche .............................................................................................................. 26

Figure III-4 : Section de la nervure ....................................................................................................... 28

Figure III-5 : Section du béton projeté .................................................................................................. 29

Figure III-6 : Model de charge 2000 ..................................................................................................... 32

Figure III-7: Modélisation de l’ouvrage ................................................................................................ 32



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide xi

Figure IV-1 : Vérin à barre + chaise et pompe ...................................................................................... 40

Figure IV-2 : Appareil d’injection à la cire ........................................................................................... 41

Figure IV-3: Type d’ancrages – Caractéristiques géométriques ........................................................... 42

Figure IV-4 : Caractéristiques géométriques des gaines et capots d’injection ...................................... 42

Figure IV-5 : Schéma de principe de la précontrainte par barre de clouage ......................................... 43

Figure IV-6 : Détection des armatures existantes et marquages des trous de carottage ........................ 43

Figure IV-7 : Enfilage de gaines feuillards ........................................................................................... 44

Figure IV-8 : Enfilage des barres de clouage ........................................................................................ 44

Figure IV-9 : Opération de mise en tension des barres ......................................................................... 45

Figure IV-10 : Réalisation de l’injection à la cire ................................................................................. 46

Figure IV-11: Traçage de la trajectoire des gaines PEHD au niveau d’un massif déviateur ................ 47

Figure IV-12 : Appareil électrique de soudure et de manchonage ........................................................ 48

Figure IV-13 : Enfilage des gaines PEHD ............................................................................................ 48

Figure IV-14 : Présentation de l’enfilage des torons ............................................................................. 49

Figure IV-15 : Test en air ...................................................................................................................... 49

Figure IV-16 : Opération de production et injection de coulis .............................................................. 50

Figure IV-17 : Exigences normatives pour l’essai de fluidité ............................................................... 51

Figure IV-18 : Exigences normatives pour l’essai de ressuage et de variation de volume ................... 52

Figure IV-19 : Réalisation des essais .................................................................................................... 52

Figure IV-20: Ancrage pour câble 12T15S ........................................................................................... 53

Figure IV-21: Mise en tension des câbles 12T15S ................................................................................ 54

Figure IV-22: Injection des capots des câbles 12T15S ......................................................................... 55



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide xii

Sigles et abréviations

PFHB : Pont Félix Houphouët Boigny

BET : Bureau d’Études Techniques

ELU : États Limites Ultimes

ELS : États Limites de Service

PEHD : Polyéthylène Haute Densité

SETRA : Service d'Études Techniques des Routes et Autoroutes

EPI : Équipements de Protection Individuelle

PC : Protection Collective

CPC : Cahier des Prescriptions Communes

CCTP : Cahier des Clauses Techniques Particuliers



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide 1

Introduction

Le développement du réseau routier apparait comme un facteur déterminant dans l’essor socio-

économique d’un pays. Dans les pays émergents, le transport terrestre demeure le moyen

privilégié d’échanges commerciaux, de déplacement des hommes, des biens et de

communication entre les villes ou pays. Il est donc impérieux pour les États de ces pays de

mettre en place des politiques audacieuses pour l’accroissement et la réhabilitation de leur

système de communication routière. Dans ce cadre, l’État de Côte d’Ivoire, dans sa politique

générale de développement et de réhabilitation des infrastructures routières et du réseau routier

national, a identifié le pont Félix Houphouët Boigny (PFHB) pour sa réhabilitation.

En effet, ce pont historique a été mis en service le 15 mars 1958. Il est un pilier important pour

l’économie de la côte d’ivoire. Il constitue un passage obligé pour le trafic en provenance du

port autonome d’Abidjan avec plus de 85% des échanges commerciaux du pays qui y transite.

Ce pont est fortement éprouvé par des dégradations de son tablier, de ses piles et de ses

fondations. En particulier, cette dégradation avancée du tablier peut être liée au vieillissement

des éléments, à une augmentation des charges, du trafic ou à une déficience de la précontrainte

existante. Un renforcement de la structure principale des caissons est donc nécessaire pour

prolonger la durée de vie du pont de manière significative. La technique de renforcement

utilisée est la précontrainte extérieure.

L’objectif principal de ce mémoire est de renforcer les caissons (le tablier) du PFHB à travers

une approche quantitative et qualitative de la précontrainte longitudinale additionnelle. Pour

l’atteindre, comme objectifs spécifiques, nous effectuerons le diagnostic de l’état actuel du

tablier avant de déterminer le besoin en précontrainte pour le renforcement. Puis nous décrirons

la méthodologie de mise œuvre des travaux en y intégrant la notice d’impact environnemental

en phase d’exécution.

Pour une meilleure compréhension de ce document, il a été divisé en quatre (4) chapitres. Le

chapitre I concerne la présentation de la structure d’accueil, du projet et du diagnostic de l’état

actuel l’ouvrage. Le chapitre II fait une généralité sur la précontrainte. Le chapitre III consiste

à la détermination du besoin en précontrainte. Et le chapitre 4 décrit la méthodologie de mise

en œuvre de la précontrainte longitudinale additionnelle et présente la notice d’impact

environnemental.




Présentation de la structure d’accueil, du projet et

diagnostic de l’ouvrage

Présentation de la structure d’accueil

I.1.1. Situation géographique

Eiffage génie civil Côte d’Ivoire est une succursale d’Eiffage Infrastructures, pôle International,

elle-même filiale du groupe de construction et de concessions français Eiffage. Eiffage Génie

Civil est présente en Côte d’Ivoire depuis fin 2017. L’entreprise est située à Abidjan

précisément au plateau, Avenue Lambin, Tour BIAO, 8ème étage, 01 BP 5552 Abidjan01. C’est

une Société par Actions Simplifiées au Capital de 29 388 795 euros.

Eiffage génie civil Côte d’Ivoire est organisé en plusieurs services. C’est au service travaux

précisément dans la section précontrainte que nous avons exercé.

I.1.2. Domaines d’activités

Elle intervient dans tous les domaines liés au terrassement, aux routes, aux ouvrages d’art, à

l’assainissement de l’environnement. Elle assure notamment la fabrication des revêtements des

nouvelles constructions et l’entretien ou les activités de construction métallique.

Présentation du projet

I.2.1. Contexte

Le pont FHB portant les stigmates de plus de 50 années d’exploitation n’a jamais connu de

réhabilitation de grande envergure. Soucieux de l’essor socio-économique de son pays, le

gouvernement ivoirien a bénéficié du financement de l’Agence française de développement

dans le cadre du contrat de désendettement et de développement pour la réhabilitation totale du

pont. La durée du projet est de 30 mois et son coût est estimé à 41 776 000 000 de F CFA TTC.

I.2.2. Situation géographique

Le pont Félix Houphouët Boigny, objet de notre étude, se situe en plein centre de la ville

d’Abidjan, capitale économique de la Côte d’Ivoire. Il relie les communes du Plateau et de

Treichville en franchissant la lagune Ebrié et a pour coordonnées géographiques 5°18’43’’N,

4° 01’ 10’’ O. La Figure I-1 présente une image Google Earth de la localisation du pont.




Figure I-1 : Localisation du pont FHB

Figure I-2: Image du pont FHB

I.2.3. Description de l’ouvrage

Les caractéristiques données ci-dessous sont celles qui résultent de la lecture du Cahier des

Clauses Techniques Particuliers CCTP.

Le pont FHB est un ouvrage en béton précontraint avec caissons préfabriqués comportant deux

circulations différentes : une circulation routière sur le niveau supérieur et une circulation

ferroviaire sur le niveau inférieur comme présentée sur la Figure I-2. Il a une longueur totale de

550 m, se composant de trois parties :

• Un ouvrage central franchissant la lagune Ebrié, de 372 m de long, constitué d’un

ensemble de huit (08) travées isostatiques de 46.5m entre axes d’appuis et de 25m de

largeur totale.

• Deux ouvrages d’accès, de 89 m de long chacun, des tabliers continus présentant chacun

un ensemble de 2 travées de 21,5 m de portée, d’une travée de 21,75m et d’une travée

de 24.25 m et complété par une zone de transition avec l’ouvrage principal comme

l’indique la coupe longitudinale du PFHB sur la Figure I-4.




Le Tableau I-1 regroupe les données l’ouvrages qui constituent le pont

Tableau I-1: Quelque caractéristiques principales des ouvrages

01 Ouvrage central de 372 m

Largeur

(m)

Longueur totale

(m)

Longueur travée

(m)

Nombre de

travées

25 m 372 m 46,5m 8

02 Ouvrage d'accès de 67,25 m

25 m 43 m 21,5 m 2

25 m 24,25 24,25 1

25 m 21,75 21,75 1

L’ouvrage principal est constitué de deux tabliers caissons monocellulaires jumelés

symétriques réalisés en béton précontraint et à double étage. Ces caissons reposent sur des pieux

inclinés et des piles culées communes à travers des appareils d’appui qui leur transmettent les

efforts du tablier. Chaque caisson est constitué de plusieurs composants qui sont identifiables

sur la Figure I-3.

Figure I-3: Les différents composants d’un caisson monocellulaire




Figure I-4 : Coupe longitudinale du PFHB




I.2.3.1 Le tablier

Chaque caisson comporte :

• Deux (02) voies de circulation routière de 7m largeur utile totale (2 voies de 3,5m) ;

• Un séparateur de voies routières / piétons et cycles de 0,8 m et de type chasse-roue

• Une zone pour piétons et cycles de 4 m de largeur utile ;

• Un dispositif de rive de type garde-corps.

En application du titre II du fascicule 61 du CPC, le profil en travers fonctionnel sur l'ouvrage

présente les caractéristiques suivantes :

• Une largeur roulable de 14m ;

• Une largeur chargeable 14m ;

• Et deux trottoirs en rive de 4m.

Le devers en toit des caissons est de 2%. Celui des trottoirs est de 2% et donne sur la chaussée.

À l’intérieur de chaque caisson se trouve une voie ferroviaire métrique appartenant à la

SITARAIL, pour le transport des biens et des personnes.

Tableau I-2 : Caractéristique du profil en travers fonctionnel

Désignation Valeur

Largeur (voie circulation) 7m (3,5voies x 2)

Largeur roulable 14m

Largeur chargeable 14m

02 Trottoirs 4m

Devers 2%

I.2.3.2 Géométrie des poutres caissons

Chaque travée isostatique de 46,5m est constituée de deux poutres caissons monocellulaires

préfabriquées (Figure I-5). Chaque caisson à une hauteur constante égale à 5,77 m (à l’axe du

caisson) et la largeur de l’extrados est de 9,18 m, celle de l’intrados est de 4,75 m. Chaque

tablier comporte une console trottoir en porte-à-faux et sur laquelle sont fixés les dispositifs de

retenue. Le hourdis inférieur fait 30 cm d’épaisseur à l’axe, le hourdis supérieur et les âmes

présentent une épaisseur de 25 cm (à l’axe et hors gousset). Des goussets sont présents au niveau

du hourdis inférieur, du hourdis supérieur, ainsi qu’en extrémité supérieure et inférieure des




Figure I-5 : Coupe transversale travée type




âmes.

I.2.3.3 Système de précontrainte

Le procédé de précontrainte utilisé sur l’ensemble de l’ouvrage est le système « BBR-Boussiron

» de capacité 30t, 60t, 100t. Il est basé sur la revue « Travaux » d’Avril 1958 consacré au pont

rail-route d’Abidjan. L’ouvrage existant est précontraint suivant trois directions à savoir :

longitudinale, verticale et transversale.

La précontrainte longitudinale est rectiligne de 100t et concentrée dans les hourdis inférieur et

supérieur avec :

• 22 câbles au niveau du hourdis inférieur ;

• 24 câbles au niveau du hourdis supérieur, à chaque extrémité de l’ouvrage.

La précontrainte verticale des âmes est constituée de câbles intérieurs rectilignes 30t de type

BBR 6Φ8. L’entraxe des câbles varie de 0,25 m vers appui, à 0,375 m en zone intermédiaire

puis 0,50 m en travée.

La précontrainte transversale du hourdis supérieur est constituée de câbles intérieurs de 60t de

type BBR 6Φ8, avec un entraxe constant égal à 0,25 m. Quant à la précontrainte transversale

dans le hourdis inférieur, elle est assurée par 88 câbles par travée de type 12Ø8 de 60 t, courbes,

remontant au droit des goussets dans le hourdis inférieur avec un entraxe constant égal à 0.50m.

a. Les fondations

Les fondations des piles en lagune sont fondées sur des fondations profondes de type pieux.

Ces fondations constituées de 7 piles permettent d’atteindre un sol acceptable après la traversée

d’une importante couche de vases et de sols médiocres. Un chaque pile est portée par un

ensemble de huit (8) pieux dont quatre (04) verticaux et quatre (04) inclinés à 15% ayant leur

ligne de plus grande pente dans un plan vertical faisant un angle de 45° avec l’axe longitudinal

du pont. Les fondations sont descendues jusqu’à 70 m sous le niveau de la surface de l’eau pour

atteindre le sol de fondation.

Diagnostic de l’état actuel de l’ouvrage

Le pont FHB avec le temps connu de nombreux désordres. Ces désordres peuvent tirer leur

origine soit de la conception, de l’exécution ou de l’utilisation de l’ouvrage sans négliger les

facteurs d’aggravation des désordres et du rôle néfaste de l’eau. Ces facteurs peuvent être entre

autres liés à la circulation des poids lourds en surcharge, voire des convois exceptionnels




comme des chars (pendant la crise de 2010), la température et le vent. Ces désordres se

manifestent sous forme de fissures en général et peuvent indiquer des insuffisances de la

structure vis-à-vis de la flexion soit de l’effort tranchant. Un examen attentif de ces fissures est

donc nécessaire.

I.3.1. Fissures traduisant une insuffisance de résistance des poutres principales vis-à-

vis de la flexion

Ces fissures se trouvent le plus souvent en milieu de travée, elles découpent le hourdis inférieur

et remontent dans les âmes et se concentrent également au droit des joints des voussoirs qui

sont des zones de reprise de bétonnage donc plus fragile. Nous avons pu identifier ces types de

fissures au niveau des travées des caissons avec des épaisseurs variant de 1 à 2 mm.

Figure I-6: Fissures situées le long des joints du voussoir et de la surface de l’hourdis supérieur

De telles insuffisances de résistances en flexion tirent leur origine très souvent de la

redistribution des efforts et des insuffisances de précontrainte en général.

• La redistribution des efforts est liée à la relaxation du béton qui engendre une

augmentation des moments fléchissants dans ces certaines zones avec déplacement des

zones de moments nuls.

• Les insuffisances de précontrainte peuvent être liées à la conception, aux calculs ainsi

qu’à l’exécution.

Au niveau de la conception et des calculs on peut être confronté à une surestimation de la

précontrainte initiale par le choix du coefficient de frottement f et 𝜑, trop optimiste (câble

présentant de nombreuses déviations et des rayons de courbure trop faible) et à la sous-




estimation des pertes par relaxation. Cela peut être dû à un choix de tracé des armatures de

précontrainte dans lequel, par exemple, l’excentricité de la précontrainte varie brutalement.

Pour ce qui est de l’exécution, il peut s’agir des pertes excessivement due à des frottements

parasites au droit des joints, dans des conduites écrasées, de diamètre trop faible. Aussi, ces

désordres peuvent provenir du déplacement durant le bétonnage des conduits mal fixés ce qui

modifie l’excentricité de la précontrainte et en outre augmente les pertes par frottement.

• Les efforts parasites et les charges excessives

Pendant son exécution et son existence, l’ouvrage peut subir des charges pour lesquelles il n’a

pas été dimensionné. Ainsi, on observe des déformations longitudinales du revêtement de la

chaussée, au voisinage de l’ouvrage, de près de 4 cm d’épaisseur (8 cm à l’état initial) comme

l’indique la Figure I-7. Ces déformations sont dues à la circulation des poids lourds en surcharge

et des effets dynamiques qui s’y ajoutent. Il ressort qu’un besoin de réparation de cette zone

s’impose.

Figure I-7 : Déformation longitudinale de la chaussée

Aussi, par endroit on enregistre des cassures de béton, sur et sous le hourdis supérieur qui

conduit à la réduction de l’épaisseur du béton du tablier. Cette situation peut être due aux chocs

des poids lourds sur la structure mais aussi aux malfaçons de béton liées à un déplacement du

coffrage lors de la mise en œuvre. Sur la Figure I-8 nous avons sur des parties du hourdis

supérieur, des creux de 3 cm en surface et de 6cm en sous-face. L’épaisseur initiale, 25 cm, de

l’hourdis est donc réduite en ces zones et est désormais 22 cm et 19cm en ces zones visitées.

Ces nouvelles épaisseurs sont insuffisantes pour assurer la résistance recommandée.




Figure I-8: Cassure de béton du hourdis supérieur

I.3.2. Fissures traduisant une insuffisance de résistance vis-à-vis de l’effort tranchant

Il s’agit des fissures d’âme inclinées sensiblement à 45°C et régulièrement espacées. Nous les

avons rencontrées dans des zones proches des appuis (Figure I-9).

Figure I-9: Fissures d’efforts tranchant sensiblement inclinées à 45° sur le voussoir

Les armatures d’âmes qui traversent ces zones de fissures subissent des variations de contrainte.

Ces types de fissures ont pratiquement les mêmes origines que celles des fissures de flexion

(excès de charges, pertes de précontrainte, non prise en compte de certaines actions…).




Afin de pallier à ces désordres, des travaux de renforcement sont prévus pour permettre au

tablier d’assurer sa fonction et d’être stable.

Travaux de renforcement prévus

Le tablier étant caractérisé par des insuffisances de résistance, il va connaitre un renforcement

des caissons par rajout de précontrainte extérieure et par rajout de fibres de carbone. Concernant

les installations ferroviaires, une rénovation des rails, des traverses et du ballast est envisagée.

Il est prévu par ailleurs la reconstitution des parties de l’ouvrage ayant subi des chocs ou des

dégradations. Ensuite suivra le remplacement des dispositifs d’évacuation des eaux, le

nettoyage général de l’ouvrage, le repiquage des parements béton, la passivation des aciers et

ragréage.

Particulièrement la mise en œuvre de la précontrainte longitudinale additionnelle et les

différents renforts envisagés impliquent la réalisation d’ouvrages complémentaires. Il s’agit

notamment des massifs d’ancrage, des déviateurs, des longrines de protection des câbles de

précontrainte et des nervures. Également un béton projeté de 5 cm est prévu pour le

renforcement de l’hourdis supérieur. Il convient donc de considérer ces charges additionnelles

dans la justification de l’ouvrage après renforcement.

I.4.1. Les massifs d’ancrage et déviateurs

Ils sont réalisés en béton armé, élevés au niveau des appuis, les massifs d’ancrage sont fixés au

béton du voussoir existant et aux nervures par des barres de clouage. Tandis que les massifs

déviateurs permettent le passage des câbles, en travée, près de la fibre inférieure de la poutre.

I.4.2. Les longrines de protection

Elles relient les massifs déviateurs et protègent les câbles de précontrainte qui y passent.

I.4.3. Les nervures

Comme des entretoises, les nervures ont pour de rôle de raidir la structure du mono-caisson

transversalement. De plus, leur rôle est indispensable pour le vérinage du tablier, nécessaire

pour le changement des appareils d’appuis. Réalisées en béton armé, elles couronnent le caisson

et transmettent les charges du tablier aux pieux à travers les poutres de transfert de charges.

Les éléments de renforcement du pont FHB sont bien visibles en Annexe 1.




Conclusion partielle

À travers ce chapitre, nous avons présenté le projet dans son ensemble (par la présentation de

la structure d’accueil, par la description de l’ouvrage et son diagnostic) et les travaux prévus

pour sa réhabilitation.

La précontrainte extérieure étant la technique de renforcement utilisé pour ce projet, dans le

prochain chapitre, nous présenterons la précontrainte en général avant de montrer les intérêts

de la précontrainte extérieure.




: Présentation de la précontrainte

Généralités

Le béton est un matériau hétérogène qui présente une très bonne résistance à la compression,

par contre, il a une très mauvaise résistance à la traction. C’est ainsi qu’une poutre reposant sur

deux appuis, soumise à l’effet de son poids propre (G) et d’une charge d’exploitation (Q), subit

des contraintes de flexion qui se traduisent par une zone comprimée en partie supérieure et par

une zone tendue en partie inférieure (Figure II-1).

Figure II-1: Flexion de la poutre

La poutre subit également des contraintes de cisaillement dues aux efforts tranchants qui se

produisent vers les appuis. Ces contraintes occasionnent des fissures à 45° que le béton ne peut

reprendre seul. Dans ce cas de figure deux solutions sont possibles :

Solution N°1: L’ajout d’une quantité d’armatures capable de reprendre les efforts de traction

dans le béton qui ressort du principe du béton armé (Figure II-2).

Figure II-2: Principe du béton armé

Solution N°2 : L’application d’un effort de compression axial qui s’oppose aux contraintes de

traction dues aux chargements (Principe du béton précontraint, Figure II-3).




Figure II-3: Principe de la précontrainte

II.1.1. Principe de la précontrainte

La précontrainte a pour objectif, en imposant aux éléments un effort de compression axial

judicieusement appliqué, de supprimer (ou fortement limiter) les sollicitations de traction dans

le béton.

Figure II-4: Mise en compression + Diagramme due à l’effort de précontrainte

Cette précontrainte peut être :

• Une précontrainte partielle : autorisation des contraintes de traction limitées. ;

• Une précontrainte totale : élimination totale des contraintes de traction.

II.1.2. Mode de la précontrainte

Pour réaliser l’opération de précontrainte, il existe deux possibilités.

a. Précontrainte par pré-tension

Dans ce procédé, les câbles de précontrainte sont tendus entre deux massifs solidement ancrés

avant le coulage du béton. Cette technique est surtout employée sur les bancs de préfabrication,

pour réaliser des éléments répétitifs.




Figure II-5: Principe de la précontrainte par pré-tension

II.1.3. Étapes générales de réalisation

D’une façon plus détaillée, la méthode de précontrainte par pré-tension suit les cycles suivants

• Préparation du moule (nettoyage des moules ; mise en place d’huile de décoffrage

sur les moules) ;

• Pose des armatures actives et blocage aux extrémités dans des plaques ;

• Mise en place des armatures passives et des déviateurs éventuels ;

• Mise en tension des armatures actives par des vérins ;

• Coulage du béton à l’aide d’un pont-roulant ou grue ;

• Dé-tension des armatures actives puis libération des armatures ;

• Manutention et stockage.

II.1.4. Précontrainte par post-tension

Ce procédé consiste à tendre les câbles de précontrainte, après coulage et durcissement du

béton, en prenant appui sur la pièce à comprimer. Cette technique est utilisée pour les ouvrages

importants est, généralement, mise en œuvre sur chantier. La précontrainte par post tension se

présente sous deux formes :

• Une précontrainte par post-tension interne : Les armatures actives sont placées à

l’intérieure de la poutre ou de l’élément.

• Une précontrainte par post-tension externe : Les armatures actives sont disposées à

l’extérieure de la poutre.




II.1.5. Étapes de la réalisation

La réalisation de précontrainte par post-tension exige de mettre des armatures actives dans des

gaines placées dans le coffrage avant de couler le béton par la suite. Après le durcissement du

béton, la mise en tension des armatures active à lieu puis leur blocage se fait par différents

systèmes de cales sur une zone de béton fretté. Aussi, l’injection (avant ou après la mise en

tension) d’un produit de protection des armatures est nécessaire. Ce produit peut-être de la cire

pétrolière ou du coulis de ciment.

Figure II-6: Principe de la précontrainte par post-tension

La mise en tension peut être faite en tendant l’acier aux deux extrémités de la pièce (actif - actif)

ou en tendant une seule extrémité uniquement (actif – passif).

Figure II-7: Les types de mise en tension

L’injection est une opération extrêmement importante, car elle assure un double rôle la

protection des armatures de précontrainte contre la corrosion et l’amélioration de l’adhérence

entre les armatures et les gaines. L’opération de l’injection doit être réalisée dès que possible

après la mise en tension des armatures. Le produit d’injection doit répondre aux impératifs

suivants :

• Avoir une assez faible viscosité pour couler facilement et pénétrer dans toutes les

ouvertures et entre fils des câbles de précontrainte ;




• Conserver cette faible viscosité pendant un délai suffisant pour que l’injection puisse

s’effectuer dans de bonnes conditions avant le début de prise ;

• Après durcissement, avoir une résistance suffisante pour assurer efficacement

l’adhérence de l’armature au béton ;

• Présenter un retrait minimal ;

• Ne pas être agressif vis-vis de l’acier de précontrainte ;

• Mise en tension par expansion du béton.

II.1.6. Avantages et inconvénients du béton précontraint

a. Avantages

Le béton précontraint offre une excellente résistance à la fissuration et il limite au maximum la

corrosion des aciers. Il assure une compensation partielle ou complète des actions des charges.

Sa mise en œuvre est rapide et des économies de béton sont générées. De plus le béton

précontraint est plus rigide que le béton armé. Les limites habituelles d’un plancher en béton

précontraint sont plus élevées qu’un plancher en béton armé. La précontrainte permet

d’augmenter encore la résistance des pièces en béton, et d’allonger la portée des éléments

porteurs.

b. Inconvénients

Le béton précontraint présente les inconvénients suivants :

• La nécessité de matériaux spécifiques ;

• La nécessité de main d’œuvre qualifiée ;

• La nécessité d’équipements particuliers

• Risque de rupture à vide par excès de compression ;

• Un calcul relativement complexe.

II.1.7. Armatures de précontrainte

Il existe trois types d’armatures de précontrainte à savoir : les fils, les barres et les torons.

a. Les fils

Par convention, les fils ont un diamètre inférieur ou égal à 12,2 mm, ce qui permet de les livrer

en couronnes. Ils peuvent être soit ronds et lisses (pour la post-tension) soit au contraire

nervurés, ou crantés, ou ondulés afin d’améliorer leur adhérence au béton (pour la pré-tension).

Les fils les plus couramment utilisés ont des diamètres de : 5 mm, 7 mm ou 8 mm




b. Les barres

De diamètre supérieur ou égal à 12,5 mm, elles ne sont livrées que rectilignes (et sous longueur

maximale de l’ordre de 12 m). Elles peuvent être soit lisses, soit nervurées, les nervurations

faisant alors office de filetage grossier (cas des barres Dywidag). Les diamètres les plus

courants sont : 26 mm, 32 mm et 36 mm. Mais il existe des barres plus grosses de diamètre 40,

50 et 75 mm (cas des barres Macalloy). De telles armatures ne sont employées qu’en post-

tension.

c. Torons

Ce sont des ensembles de fils enroulés hélicoïdalement les uns sur les autres (cas des torsades

à trois fils) ou autour d’un fil central en une ou plusieurs couches. Les torons les plus courants

sont à 7 fils et sont désignés par leur diamètre nominal (diamètre du cercle circonscrit aux fils

dans une section droite). Les diamètres les plus utilisés sont les suivants : 12,5 mm (désigné par

T13), 12,9 mm (noté T13S), 15,2 mm (T15) et 15,7 mm (T15S). Ces armatures sont employées

aussi bien en pré-tension (dans les pièces importantes) qu’en post-tension.

Dans le cadre du projet de réhabilitation du PFHB, le système Freyssinet a été adopté.

Également, la technique de précontrainte utilisée pour les travaux de renforcement est la

précontrainte extérieure ou additionnelle qui sera plus détaillée dans les lignes suivantes.

Précontrainte extérieure

II.2.1. Introduction

L’utilisation de la précontrainte extérieure dans le domaine des ponts routiers apparaît comme

une solution intéressante aussi bien pour la construction neuve, que pour le renforcement

d’ouvrages existants. D’une manière générale, il semble que les techniques de renforcement par

précontrainte additionnelle sont bien maîtrisées et que leur efficacité a été démontrée à de

nombreuses reprises dans les pays occidentaux. L'objectif de cette réparation est de comprimer

effectivement la partie inférieure des poutres, qui a été décomprimée puis fissurée à l’aide des

d’armatures extérieurs au béton. Ici, ces armatures sont ancrées dans des massifs d’ancrage

suspendus aux extrémités de chaque travée sur le voussoir puis déviés par deux déviateurs en

travée.




II.2.2. Avantages de la précontrainte intérieure et extérieure

Les deux types de précontrainte intérieure et extérieure ont leurs avantages respectifs et

distincts. La précontrainte intérieure au béton est généralement plus simple à implémenter,

permet une meilleure utilisation de la résistance de l’acier de précontrainte à la rupture, et a un

coût unitaire plus bas. Alors que la précontrainte extérieure permet d’optimiser la forme de la

section transversale, de contrôler ultérieurement l’état et la tension dans les câbles, et

éventuellement de les remplacer.

II.2.3. Configuration des armatures de précontrainte longitudinale additionnelle

Un projet de renforcement est principalement conditionné par la place disponible et

l’accessibilité. C’est souvent sur ces considérations d’encombrement que le tracé des câbles et

la positon des déviateurs et blocs d’ancrage est choisie. Ainsi chaque projet de renforcement

semble être unique et l’idée de standardisation difficilement applicable au domaine du

renforcement sauf pour certains détails d’ancrage et de déviation.

Deux types de tracés classiques sont le plus souvent utilisés : le tracé rectiligne et le tracé

polygonal filant ou croisé.

a. Le tracé rectiligne

Le tracé rectiligne (Figure II-8) présente l'avantage d'être simple et facile à mettre en œuvre,

puisqu'il n'y a pas de déviateurs. Il faut cependant lier la précontrainte à la structure pour éviter

les risques d’instabilité de celle-ci et des phénomènes vibratoires aboutissant à une mise en

résonance. L’absence de déviation permet, le plus souvent, de mettre en place les armatures

d’un about à l’autre de la poutre sur des longueurs pouvant normalement atteindre 500 m, voire

plus. Les pertes par frottement sont pratiquement nulles. Par contre, la résistance à l'effort

tranchant de la structure n’est que faiblement améliorée, faute d’une inclinaison marquée des

armatures.

Figure II-8 : Tracé rectiligne




b. Le tracé polygonal

Dans le tracé polygonal, la précontrainte épouse au mieux la courbe des moments fléchissant et

permet par son inclinaison de réduire l'effort tranchant. Un tel tracé présente par contre

l'inconvénient d'imposer la construction de déviateurs et donc d'augmenter les charges

permanentes, mais aussi les pertes par frottement.

Figure II-9 : Câble polygonal

c. Le câblage croisé

Un tel câblage croisé (Figure II-10) présente l’avantage d’optimiser les quantités de

précontrainte à la condition qu’il soit possible d’ancrer les câbles sur les âmes à proximité des

appuis intermédiaires ou sur les entretoises d’appui intermédiaires sans avoir besoin de les

renforcer de façon importante. Cependant, il faut s’assurer qu’il est possible de manutentionner

les vérins de mise en tension sur toute la longueur du tablier et, en particulier, au travers des

ouvertures permettant le passage au travers des entretoises sur appui.

Figure II-10 : Câblage croisé

Dans notre cas, le tracé polygonal (Figure II-11) a été utilisé. Les câbles de précontrainte

extérieure sont ancrés dans des blocs d’ancrages en béton armé suspendus aux extrémités de

chaque voussoir. Puis ils sont déviés deux fois en travée par des massifs déviateurs. La présence

de ces massifs se justifie aussi par l’importance des efforts que recevront les armatures.

Figure II-11 : Tracé de la précontrainte extérieure




Les massifs d’ancrage sont cloués dans l’âme du caisson et sur la nervure par des barres de

clouage scellées, ce qui relève de la précontrainte transversale par barre de clouage. Quant aux

massifs déviateurs, ils sont scellés au voussoir avec des aciers passifs. La mise en place des

câbles pour la compression du tablier conduit à la précontrainte longitudinale additionnelle.


Ce chapitre fait une généralité sur la précontrainte en abordant ses principes, ses modes, ses

avantages et inconvénients. Aussi, il montre les intérêts de la précontrainte extérieure.

Dans le chapitre suivant, il sera question de déterminer le besoin en précontrainte à partir de

calcul théorique.




Détermination du besoin en précontrainte

Il s’agira de calculer la force de précontrainte additionnelle qui nécessite la prise en compte des

ouvrages de renforcement, le nombre de câbles nécessaire et le dimensionnement des barres de

clouage des massifs d’ancrage. Pour cela il est indispensable de faire l’inventaire des charges

permanentes, routières et ferroviaires susceptibles de solliciter les poutres. La définition des

différentes surcharges est basée sur le fascicule 61 titre II du CPC (cahier de prescriptions

communes) qui donne les charges applicables à prendre en compte. Le dimensionnement

structural est basé sur les règles du BPEL (béton précontraint aux états limites modifiés 99).

Hypothèses de calcul

III.1.1. Caractéristiques géométriques de la section

Le tablier est constitué d’un double caisson identique et symétrique. Nous étudierons un seul

caisson de 46,5 m de long (Figure III-1) sur appuis simple puisque les caissons sont identiques

(inertie constante le long du pont).

Figure III-1: Coupe transversale d’un caisson

L’analyse de cette section dans le logiciel ROBOT MILLENIUM 2015 nous a permis d’avoir

les caractéristiques géométriques de la section dans le Tableau III-1 :

Tableau III-1 : Caractéristiques géométriques de la section d’un caisson

Section

(m²) ZG (m) Iy (m4) Igz (m4) V' (m) V(m)

I/V'

(m3) I/V (m3)

𝜌

7,57 3 43.97 41.31 3 2,77 13,77 14,91 0,66




III.1.2. Hypothèses

L’ouvrage est considéré à t = 100 ans, avec la précontrainte additionnelle

• Milieu : Agressif ;

• Fissuration : Préjudiciable ;

• Enrobage : 4 cm

Matériaux

Béton

• Masse volumique : 2.5 t/m3

• Résistance caractéristique à la compression à 28jours : fc28 = 37 MPa

• Résistance caractéristique à la traction (ftj = 0,60 + 0,06 x fcj): ft28 = -2.82 MPa

• Module d’élasticité : E = 37000 MPa

• Classe de précontrainte II

Aciers passifs : Nuance d’aciers (Haute Adhérence) : HA Fe500

Armatures de précontrainte

Les caractéristiques des câbles gainés graissés sont les suivantes (précontrainte extérieure –

câbles mis en tension au vérin monotoron) :

• Limite de rupture fprg = 1860 MPa

• Limite élastique fpeg = 1660 MPa

• Tension à l’origine à la mise en tension σ0 = 0.8*fprg = 1488 MPa (cf. 6.9.2

de la NF P95-104)

• Module d’élasticité Ep = 190 000 MPa

• Recul d’ancrage g = 8 mm

• Coeff. de frottement en courbe f = 0.05 rd-1

• Coeff. de perte de tension (par longueur unitaire) φ = k* = 0.012*0.05 =

0.0006 m-1

• Relaxation à 1000h ρ1000 = 2,5 %o

III.1.3. Contrainte règlementaire

Les contraintes limites pour un béton en classe II du BPEL sont les suivantes pour un béton

C37 (avec valeurs caractéristiques de la précontrainte P1 et P2) :




Tableau III-2 : Contrainte règlementaire

Contraintes normales limites

(avec P1 et P2) ELS QP ELS FREQ ELS RARE

Compression 0,5fc28 =

18,5 Mpa

0,6 fc28 =

22Mpa 0,60fc28 = 22Mpa

Traction Section d'enrobage -ftj = -2,82 Mpa

Hors enrobage -1,5ftj = -4,23 Mpa

QP : Quasi Permanent et FREQ : Fréquent

Charges permanentes

Figure III-2 : Coupe transversale d’un caisson

Le poids des sections béton sont calculés sur la base des caractéristiques des sections (Figure

III-2) en affectant au béton une masse volumique de 2,5 t/m3.

III.2.1. Poids propre du tablier hors superstructure 𝐺1

La section du caisson est 7,57 m²

𝑔1 = 2,5 × 7,57 = 18,93𝑡/𝑚𝑙

Soit 𝑮𝟏 = 𝒈𝟏 = 𝟏𝟖, 𝟗𝟑 𝒕/𝒎𝒍




III.2.2. Poids propre superstructures 𝐺2

Revêtement d’asphalte + étanchéité

Il est prévu une couche de 1 cm d’étanchéité et 8 cm de revêtement d’asphalte, soit 9 cm au

total, sur l’hourdis supérieur du tablier. Ce revêtement couvre 7.8m et a une masse volumique.

𝛾 = 2,4 𝑡/𝑚3.

𝑔2 = 2,4 × 0,09 × 7,8

𝒈𝟐 = 𝟏, 𝟔𝟖 𝒕/𝒎𝒍

Trottoirs 𝑔3 = 𝑔31 + 𝑔32

Figure III-3 : Section corniche

Poids propre corniche :

𝑔31 = 2.5 𝑥 0.86

𝑔31 = 2.15 𝑡/𝑚𝑙

Revêtement (épaisseur = 5cm ; 𝛾 = 2.4𝑡/𝑚3)

𝑔32 = 2.4 𝑥 0.05 𝑥 4.00

𝑔32 = 0.48 𝑡/𝑚𝑙

𝒈𝟑 = 𝒈𝟑𝟏 + 𝒈𝟑𝟐

𝑔3 = 2.15 + 0.48

𝒈𝟑 = 𝟐. 𝟔𝟑 𝒕/𝒎𝒍

Garde-corps

Sur chaque tablier, nous avons une seule file de garde-corps de masse linéaire 0.3 t/ml.

𝒈𝟒 = 𝟎. 𝟑 𝒕/𝒎𝒍

Chasse-roue




Sur chaque tablier, nous avons une seule file de chasse-roues séparant le trottoir et la chaussée,

avec une masse linéaire de 0.4 t/ml.

𝒈𝟓 = 𝟎, 𝟒 𝒕/𝒎𝒍

Séparateur en T.P.C.

Sur chaque tablier, il est prévu, après réhabilitation, la pose de chasse-roues de type GSS2

comme séparateur entres les deux tabliers de chaque travée, avec une masse linéaire de 0.5

t/ml. 𝒈𝟔 = 𝟎, 𝟓 𝒕/𝒎𝒍

Ballast

Chaque tablier possède une voie de chemin de fer. Le ballast présent est supposé d’une

épaisseur de 15 cm sur une largeur moyenne de 4.1 m avec une masse volumique de 2 t/m3.

. 𝑔7 = 2 𝑥 0.15 𝑥 4.1

𝒈𝟕 = 𝟏. 𝟐𝟑 𝒕/𝒎𝒍

Rails et traverses

Ils ont une masse linéaire de 0.2 t/ml. . 𝒈𝟖 = 𝟎, 𝟐𝟎 𝒕/𝒎𝒍

Passerelle a réseaux

Entre les deux tabliers du pont se trouve une cage technique dans laquelle est acheminé un

certain nombre de réseaux. La dallette béton s’appuyant sur les corbeaux de chaque tablier, elle

transmet donc la moitié des charges à chaque tablier et avec une excentricité de 2.4 m par

rapport à la fibre neutre du tablier. Elle est composée de :

𝑔𝐷𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡𝑡𝑒_𝑏é𝑡𝑜𝑛 =4.4 𝑥 0.10 𝑥 02.5

2

𝑔𝐷𝑎𝑙𝑙𝑒𝑡𝑡𝑒_𝑏é𝑡𝑜𝑛 = 0.55 𝑡/𝑚𝑙

𝑔𝑟é𝑠𝑒𝑎𝑢(𝑙∅600) ≈ 0.1𝑡/𝑚𝑙



𝒈𝟗 = ∑ 𝒈 = 𝟏. 𝟕𝟓𝒕/𝒎𝒍

Soit 𝐺2 = ∑ 𝑔𝑖9𝑖=2




𝑮𝟐 = 𝟖, 𝟔𝟗 𝒕/𝒎𝒍

III.2.3. Ouvrages de renforcement complémentaire

Massif d’ancrage 2,95 x 1,96 x 0,40

Par travée nous avons 4 massifs d’ancrage.

𝑔9 = 4 𝑥 2.5 𝑥 2.95 𝑥 1.96 𝑥 0.4

𝒈𝟗 = 𝟐𝟑. 𝟏𝟐 𝒕

Renfort de console d'about

𝑔10 = 4 𝑥 2.5 ((2.95 𝑥 1.65) + (0.47 𝑥 0.74) + (0.32 𝑥 0.39)) x 0.30

𝒈𝟏𝟎 = 𝟏𝟔. 𝟎𝟐 𝒕

Massif déviateur 2.25 x 1.65 x 0.30

Par travée nous avons 4 massifs déviateurs.

𝑔11 = 4 𝑥 2.5 𝑥 2.25 𝑥 1.96 𝑥 0.30

𝒈𝟏𝟏 = 𝟏𝟑. 𝟐𝟑 𝒕

Nervures sur appuis (épaisseur = 80 cm)

Figure III-4 : Section de la nervure

Il existe deux nervures par travée.

𝑔12 = 2 𝑥 2.5 𝑥 10.64 𝑥 0.80

𝒈𝟏𝟐 = 𝟒𝟐. 𝟓𝟔 𝒕

✓ Longrine de protection inférieure câbles additionnels

Il existe deux longrines par travée.

𝑔13 = 2 𝑥 2.5 𝑥 0.4 𝑥 0.7 𝑥 21.56

𝒈𝟏𝟑 = 𝟑𝟎. 𝟏𝟖 𝒕

✓ Renforcement du hourdis supérieur avec 5 cm de béton projeté




La section (Figure III-5) recouverte par le béton projeté est 0.56 m².

Figure III-5 : Section du béton projeté

𝑔14 = 2.5 𝑥 0.05 𝑥 0.56 𝑥 46.5

𝒈𝟏𝟒 = 𝟑. 𝟐𝟔 𝒕

𝐺3𝑟𝑒𝑛𝑓 = ∑ 𝑔𝑖14𝑖=9

𝑮𝟑𝒓𝒆𝒏𝒇 = 𝟏𝟐𝟖. 𝟑𝟕 𝒕/𝒎𝒍

Les tableaux Tableau III-3 et Tableau III-4 suivants font le récapitulatif des charges

permanentes calcul

✓ Structure existante

Tableau III-3 : Charge de la structure existante

Désignation g

(t/ml)

Poids propre du tablier 18,93

Revêtement + étanchéité 1,68

Trottoir + corniche 2,63

Garde de corps 0,3

Chasse roue 0,4

Séparateur TPC en GSS2 0,5

Ballast 1,23

Rail + Travers 0,23

Passerelle réseaux 1,75

Total 𝐺1𝑝𝑝 + 𝐺2𝑠𝑢𝑝 27,65

Nous avons 𝑮𝟏𝒑𝒑 + 𝑮𝟐𝒔𝒖𝒑

= 𝟐𝟕. 𝟔𝟓 𝒕/𝒎𝒍




Ouvrage de renforcement complémentaire

Tableau III-4: Charge des ouvrages de renforcement complémentaire

Désignation g (t)

Massif d'ancrage 23,12

Renfort consol d'about 16,02

Massif déviateur 13,23

Nervures sur appui 42,56

Longrine 30,18

Béton projeté 3,26

Total 128,37

Nous avons : 𝑮𝟑𝒓𝒆𝒏𝒇 = 𝟏𝟐𝟖. 𝟑𝟕 𝒕

Cette charge est repartie linéairement sur la travée d’un caisson de la manière suivante :

𝑔𝑟𝑒𝑛𝑓 = 128.37

46.5

𝑮𝟑𝒓𝒆𝒏𝒇 = 𝟐. 𝟕𝟔𝟎 𝒕/𝒎𝒍

La charge permanente totale est :

𝑮 = 𝑮𝟏𝒑𝒑 + 𝑮𝟐𝒔𝒖𝒑 + 𝑮𝟑𝒓𝒆𝒏𝒇

𝑮 = 𝟑𝟎, 𝟒𝟏 𝒕/𝒎𝒍

Pour une travée de 46.5 m nous avons :

𝐺 = 30,41 𝑥 46,5

𝑮 = 𝟏𝟒𝟏𝟒, 𝟎𝟕 𝒕

Tableau III-5 : Poids total G des charges permanentes

Désignation Poids (t/ml) Travée Poids total (t)

Poids propre du tablier G1pp 18,93 46,5 880,245

Superstructure G2Sup 8,72 46,5 405 ,48

Ouvrage de renforcement

G3renf 2,76 46,5 128,34

Total G 1414,07

Le poids total de notre ouvrage est de G = 1414,38 t.




III.2.4. Moment des charges permanentes

Nous avons une poutre isostatique de 46,5 m de long d’où :

𝑴𝑮 =𝑮. 𝒍𝟐

𝟖

𝑀𝐺 =30,41 × 46,52

8

𝑴𝑮 = 𝟖 𝟐𝟏𝟗, 𝟐𝟓 𝒕. 𝒎 = 𝟖𝟐, 𝟐 𝑴𝑵. 𝒎

Charges d’exploitation

III.3.1. Charges routières

Le but de cette partie est de déterminer le système de charge susceptible à faire travailler le plus

l’ouvrage en phase d’exploitation. Le système de chargement à considérer pour la détermination

des lignes d’influence (sollicitations) est celui présentant la charge surfacique la plus élevée (le

coefficient de majoration dynamique proportionnellement).

Pour les surcharges routières, les résultats obtenus sont renseignés dans le Tableau III-6 suivant

(les détails de calcul se trouvent en annexe 2).

Tableau III-6 : Surcharges routières

Types de surcharges Coefficient de

majoration

Valeur totales

de la charge

Al - a1 = 1 et a2 = 1 5,92 t/m²

B Bc 1,02 17,82 t/m²

Bt 1,01 7,85 t/m²

Mc120 1,03 8,64 t/ml

Le système de charge Bc génère la plus grande valeur de la charge surfacique (𝑸 = 𝑸(𝑩𝒄) =

𝟏𝟕, 𝟖𝟐 𝒕/𝒎²) en phase d’exploitation. Il servira donc au calcul des sollicitations avec les lignes

d’influences.

III.3.2. Surcharges ferroviaires

Pour les charges ferroviaires, le modèle de charge 2000 (code UIC, 702 3e édition-mars 2003)

sur les lignes internationales (Figure III-6) et son coefficient de majoration dynamique ∅2 =

1.06 permettront de calculer les sollicitations.




Figure III-6 : Model de charge 2000

La détermination des sollicitations issues de ces surcharges se fera à l’aide du logiciel

CSIBRIDGE v22.1.0.

Modélisation

Dans cette partie du mémoire, nous allons faire appel à la modélisation numérique pour

déterminer les différentes sollicitations (Moments fléchissant, efforts tranchants,) auxquelles

sera soumis notre tablier selon les différentes combinaisons. Le logiciel utilisé pour cette

modélisation est CSI Bridge v22 .1.0. Il est un logiciel de calcul et de conception des structures

d’ingénierie développé et distribué par la compagnie CSI, particulièrement adapté aux ouvrages

d’art. La Figure III-7 suivante présente la modélisation de notre ouvrage.

Figure III-7: Modélisation de l’ouvrage




III.4.1. Sollicitations

Le Tableau III-7 fait le récapitulatif des différents moments des surcharges routières et

ferroviaires qui sollicitent notre tablier après son calcul dans le logiciel.

Tableau III-7: Récapitulatif des moments

Désignation Moment

Maximal (t.m) ELS Rares

Moment

pondéré (t,m)

Surcharges bc : Mbc 839,65 1,2 1007,58

Surcharges Qtrain: Mqtrain 1039,84 1 1039,84

Total 𝑀𝑄 2047,42

Comme moment nous avons :

𝑀 = 𝑀𝐺 + 𝑀𝑄

𝑀 = 82,20 + 20,47

𝑴 = 𝟏𝟎𝟐, 𝟒𝟕 𝑴𝑵.m

𝑀 = 𝑀𝐺 + 𝑀𝑄

𝑀 = 82,20 + 20,47

𝑴 = 𝟏𝟎𝟐, 𝟒𝟕 𝑴𝑵.m

Détermination du besoin en précontrainte

III.5.1. Effort de précontrainte 𝑃

𝜎𝑡1̅̅ ̅̅ = −𝑓𝑡28 = −(0.6 + 0.06 𝑥 𝑓𝑐28) 𝑎𝑣𝑒𝑐 𝑓𝑐28 = 37 𝑀𝑝𝑎

𝜎𝑡1̅̅ ̅̅ = −2,82 𝑀𝑝𝑎 (Contrainte admissible en traction sur la fibre inférieure)

𝜎𝑐𝑖 = 0.6𝑓𝑐28 = 22,20 𝑀𝑝𝑎

L'effort 𝑃 développé par les câbles dans la section doit satisfaire les conditions suivantes :

Fibre supérieure

𝑃

𝐵+

𝑀

𝐼/𝑣+

𝑃 ∗ 𝑒0

𝐼/𝑣≤ 𝜎𝑐𝑖 = 22,20 𝑀𝑝𝑎

D’où 𝑃 ≥ (1

1

𝐵+

𝑒0𝐼𝑣

) ( 𝜎𝑐𝑖 −𝑀𝐼

𝑣

) car (1

1

𝐵+

𝑒0𝐼𝑣

) < 0




Avec :

𝑒0 = −(𝑣′ − 𝑑′) = −(3 − 0,4) = −2,60 (𝑑′ = 𝑒ℎ𝑜𝑢𝑟𝑑𝑖𝑠 𝑖𝑛𝑓 + 0,10)

𝐵 = 7,57 𝑚² ; 𝐼

𝑣′= 13,77 𝑚3 ;

𝐼

𝑣= 14,91 𝑚3

𝑃 ≥ (1

17,57

+−2,6014,91

) ( 22,20 −102,47

14,91)

𝑃 ≥ −362,53 𝑀𝑁

Fibre inférieure

𝑃

𝐵−

𝑀

𝐼/𝑣′−

𝑃 ∗ 𝑒0

𝐼/𝑣′≥ 𝜎𝑡𝑠 = −2.82 𝑀𝑝𝑎

D’où 𝑃 ≥ (1

1

𝐵−

𝑒0𝐼

𝑣′

) ( 𝜎𝑡𝑠 +𝑀𝐼

𝑣′

) car (1

1

𝐵 −

𝑒0𝐼

𝑣′

) > 0

𝑃 ≥ (1

17,57

−−2,6013,77

) (−2,82 +102,47

13,77)

𝑃 ≥ 14,40 𝑀𝑁

On retient 𝑷 = 𝟏𝟒, 𝟒𝟎 𝑴𝑵

III.5.2. Nombre de câbles si l’on utilise des câbles 12T15S

Tension à l’origine : 𝜎0 = 𝑚𝑖𝑛(0,80 𝑓𝑝𝑟𝑔; 0,9𝑓𝑝𝑒𝑔) = min(1488 ; 1494) = 1488 𝑀𝑃𝑎

Dans notre cas, les pertes sont estimées à 10% de la tension à l’origine 𝜎0.

On a donc : ∆𝜎 = 0,1 𝜎0 = 0,1 × 1488 = 148,8 𝑀𝑃𝑎

Tension initiale après déduction des pertes : 𝜎𝑝 = 𝜎0 − ∆𝜎 = 1488 − 148,8 = 1339,2 𝑀𝑃𝑎

Nous avons des torons T15S de sections A = 150 mm2 et l’effort utile pour un câble 12T15S

est :

𝑷𝟎 = 𝒏𝒄𝒂𝒃𝒍𝒆𝒔 𝒙 𝒏𝒕𝒐𝒓𝒐𝒏𝒔 𝒙 𝑨𝒑 𝒙 𝝈𝒑

𝑛𝑐𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠: 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑐â𝑏𝑙𝑒𝑠

𝑛𝑡𝑜𝑟𝑜𝑛𝑠: 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑜𝑟𝑜𝑛𝑠




𝑃0 = 1 × 12 × 150. 10−6 × 1339,2

𝑷𝟎 = 𝟐, 𝟒𝟏 𝑴𝑵

Nous avons :

𝒏𝒄𝒂𝒃𝒍𝒆𝒔 =𝑃

𝑷𝟎

𝑛𝑐𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠 =14,40

2,41

𝑛𝑐𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠 = 5,96 𝑐â𝑏𝑙𝑒𝑠

Il nous faudra donc 6 câbles 12T15S (2 paires de 3câbles 12T15S) placées en fibre inférieure

en travée et relevées vers les appuis.

Dimensionnement des dispositions d’ancrage des massifs

Les massifs d’ancrage de la précontrainte seront solidarisés à l’existant par des barres de

précontrainte transversale de clouage. Dans cette partie, il s’agira de trouver le nombre de barres

de clouage nécessaire pour la fixation et la stabilité des massifs.

III.6.1. Principe du clouage

Le clouage des massifs nécessite la vérification des conditions suivantes (selon article D.

POINEAU) :

• A l’ELS : 𝛾𝑝 𝑥 𝑁𝑝𝑥 𝜑 ≥ 𝐹

• A l’ELU : 𝛾𝑝 𝑥 𝜑

𝛾𝜑 𝑥 𝑁𝑝 ≥ 𝐹 (En négligeant les armatures passives)

Avec :

𝛾𝑝 = 0.85

𝜑 ∶ Coefficient de frottement = 1 (Bossage en béton coulé en place contre le béton ancien

après repiquage soigné)

𝛾𝜑 = 1.2

𝑁𝑝 ∶ Effort normal de clouage

F : Effort à clouer

Soit :




• A l’ELS : 𝑁𝑝 ≥ 1

𝛾𝑝 𝑥 𝜑𝐹

𝑁𝑝 ≥ 1.18 𝐹 = 𝟏. 𝟐 𝒙 𝑭

• A l’ELU : 𝑁𝑝 ≥ 1.35 𝑥 𝛾𝜑

𝛾𝑝 𝐹

𝑁𝑝 ≥ 1.91 𝐹 = 𝟐 𝒙 𝑭

La condition ELU est déterminante et l’effort 𝑁𝑝 minimal est obtenu après prise en compte des

pertes ci-dessous.

Pertes par rentrée d’ancrage

∆𝜎𝑔 = 𝑔 𝑥 𝐸𝑝

𝐿

g : Rentrée d’ancrage

𝐸𝑝 : Module de la barre de clouage

L : Longueur totale de la barre (longueur dans le bloc d’ancrage + longueur dans l’âme

existante)

Pertes dues au retrait

∆𝜎𝑟 = 휀𝑟 𝑥 𝐸𝑝

𝐿𝑏𝑙𝑜𝑐 𝑥 𝐿

휀𝑟 : Retrait dans le bloc d’ancrage ;

𝐿𝑏𝑙𝑜𝑐 : Longueur de barre dans le bloc d’ancrage ;

Pertes dues au fluage

∆𝜎𝑟 = 2.5 x 𝜎𝑏 𝑥 𝐸𝑝

𝐸𝑖28

𝜎𝑏 : Pression moyenne dans le bloc

Pertes par frottement : sans objet (injection cire)

A ce stade des études, par simplification, un seul calcul est effectué avec l’effort à clouer F

maximal (avant pertes) et l’effort de clouage Np minimal après pertes. On cherche Np tel que

Np = 2 F.




III.6.2. Prédimensionnement des barres de clouage des massifs

Une unité de barres de clouages sera utilisée pour le clouage des câbles de renforcement

12T15S. Il s’agit des barres 50 mm.

On considère que l’effort unitaire minimal après toutes les pertes dans les barres 50 est 100t.

Massif d’ancrage 3 câbles 12T15S

𝑭 = 𝒏𝒄𝒂𝒃𝒍𝒆𝒔 𝒙 𝒏𝒕𝒐𝒓𝒐𝒏𝒔 𝒙 𝑨𝒑 𝒙 𝝈𝟎

𝜎0 = 0.70 𝑓𝑝𝑟𝑔 = 1302 𝑀𝑝𝑎

𝐹 = (3 𝑥 12 𝑥 150. 10−6 )𝑥 1302

𝑭 = 𝟕, 𝟎𝟑 𝑴𝑵 = 𝟕𝟎𝟑 𝒕

D’où : 𝑁𝑝 = 2𝐹 = 2 𝑥 703

𝑵𝒑 = 𝟏𝟒𝟎𝟔 𝒕

Soit : 𝒏𝑩𝒂𝒓𝒓𝒆𝒔 =𝑵𝒑

𝑵𝑩𝒂𝒓 𝒎𝒊𝒏 (nombres de barres de clouage)

𝑛𝐵𝑎𝑟𝑟𝑒𝑠 =1406

100= 𝟏𝟒 𝒃𝒂𝒓𝒓𝒆𝒔

Ainsi, il nous faudra 14 barres de diamètre 50mm pour le clouage des massifs d’ancrage.

Comparaison des résultats

Le tableau III-8 nous résume les résultats obtenus dans notre étude et celui du bureau d’études.

Tableau III-8: comparaison des résultats

Désignation Plans Eiffage Résultats de l'étude Différence

Câbles 12T15S 4 câbles 12T15S 6 câbles 12T15S 2 câbles 12T15S

Barres de clouage diamètre 50mm 11 Barres /massif

d’ancrage

14 barres /massif

d’ancrage 4 barres ∅50mm

La lecture du tableau nous révèle une différence de 2 câbles 12T15S entre les 6 câbles 12T15S

de notre étude et les 4 câbles 12T15S du plan Eiffage. Les 2 câbles 12T15S en surplus chez

nous peut s’expliquer par le fait que nous avons effectué nos calculs de précontrainte en se

mettant dans le cas d’un ouvrage neuf sans déduction de l’effort probable Pm de précontraint

qui existe encore dans le tablier. On peut ainsi estimer l’effort utile de précontrainte généré par




ces 2 câbles 12T15S à l’effort probable de précontrainte Pm. Aussi, nous avons considéré, pour

le calcul des surcharges ferroviaires, le modèle de charge 2000 (code UIC ,702 3e édition-mars

2003) pourrait influencer la valeur des sollicitations par rapport aux données réelles de la

SITARAIL.

Nous avons 14 barres de clouage ∅50 mm, c’est-à-dire 3 barres de plus que le résultat du BET qui

est de 11 barres ∅50 mm. Cette situation peut se justifier de la même approche que précédemment car

l’effort de clouage 𝑁𝑝 a été obtenu à partir des 6 câbles 12T15S.


Ce chapitre met en évidence les hypothèses de calcul qui ont servis à la détermination des

charges permanentes, d’exploitation et de l’effort de précontrainte. La modélisation de

l’ouvrage dans le logiciel CSIBRIDGE à favoriser le calcul des sollicitations dues aux

surcharges d’exploitation routière et ferroviaire. L’effort de précontrainte de renforcement

permet d’obtenir le nombre de câbles et de barre de clouage capable reprendre les sollicitations

du tablier. Une comparaison de notre étude et celle du BET montre que nos résultats sont

pratiquement similaires.

Dans le chapitre suivant, nous ferons la description des travaux de la précontrainte longitudinale

additionnelle et par barre de clouage en s’appuyant sur les résultats du bureau d’études à savoir

2 paires de câbles 12T15S et 11 barres de clouage par massif d’ancrage.




Méthodologie de mise œuvre des travaux de la

précontrainte longitudinale additionnelle

Les travaux de précontrainte longitudinale additionnelle, pour notre projet, à susciter d’autres

travaux complémentaires à savoir la précontrainte transversale ou par barre de clouage. Ces

deux techniques de précontrainte seront mieux détaillées dans ce chapitre.

Précontrainte transversale ou par barre de clouage

Il s’agit des travaux de fixation des massifs d’ancrage (servant d’ancrage pour les 2 câbles

12T15S) à l’aide des barres de clouage Freyssibar (barres de ∅50 mm fournit par Freyssinet).

IV.1.1. Les moyens

C’est l’ensemble des ressources humaines, des matériels et des matériaux utilisés pour

l’exécution des tâches de la précontrainte de clouage.

a. Personnel

Le personnel nécessaire est constitué d’une équipe de :

Conducteur travaux : Responsable des travaux de la précontrainte, il organise et répartit les

tâches à effectuer en fonction du planning établi. Il intervient dans l’organisation des

approvisionnements (matériels, matériaux, outils, EPI…). Il veille à l’étalonnage du matériel

(pompes, vérins) et à la disponibilité des certificats. Il s’occupe de l’encadrement du personnel

en général, mais en particulier pour les opérations spécifiques comme la mise en tension et

l’injection à la cire des barres de clouage. Il est également chargé des démarches

administratives.

Coordinateur des travaux ou assistant du conducteur des travaux : Fonction que nous avons

assuré avec aisance sous la supervision du conducteur des travaux. Il s’agit d’assurer la conduite

et l’agencement des travaux de la précontrainte en parfaite harmonie avec les autres activités

qui se déroulent dans les caissons. Afin d’être efficace, avant chaque opération, nous veillons à

ce que les ressources (eau, énergie, air comprimé, échafaudage…) soient disponibles et réunies

pour sa bonne réalisation. Nous faisons également l’inventaire périodique des outils, des EPI,

des consommables afin d’éviter les ruptures de stock et de mieux suivre les commandes en

cours. Par ailleurs, nous avons en charge l’organisation des demandes de réceptions d’ouvrages




tels que : le contrôle de l’enfilage des barres de clouage, la mise en tension et l’injection à la

cire des barres.

Chefs chantiers : Possédant une solide expérience et en collaboration avec le conducteur des

travaux, ils donnent les orientations aux chefs d’équipe sur les travaux élémentaires et la

composition des équipes. Ayant la maitrise du matériel, vérins, pompes…il veille à leur bonne

utilisation et à leur entretien sous la supervision du conducteur des travaux.

Chef d’équipes : En lien avec le chef chantier, il assume des responsabilités dans la réalisation

des ouvrages et s’adapte aux nouvelles techniques, aux nouveaux matériaux et matériels. Il

assure le tutorat des nouveaux arrivants et apprentis. Il gère de manière permanente une équipe.

Ouvriers : En présence des chefs d’équipes, ils réalisent les tâches de façon coordonnées.

b. Matériel

C’est l’ensemble des équipements nécessaires à la réalisation des travaux de précontrainte. Un

pulvérisateur est utilisé pour le ré-huilage périodique des barres (Freyssibar 50) afin de lutter

contre la corrosion. Les opérations de mise en tension exigent l’usage de pompes et de vérins à

barres 183T avec accessoires pour diamètre 50mm (Figure IV-1).

Figure IV-1 : Vérin à barre + chaise et pompe

Pour l’injection à la cire pétrolière, une barrique de cire munie d’une pompe d’injection est

utilisée. La cire est chauffée à plus de 80°C à l’aide d’une plaque chauffante et des ceintures

métalliques (Figure IV-2).




Figure IV-2 : Appareil d’injection à la cire

c. Matériaux

Plusieurs types de matériaux sont utilisés pour la précontrainte de coulage. On peut lister les

armatures de précontrainte et leurs ancrages, les aciers anti-éclatement, les produits de

protection définitive.

Les armatures de précontrainte sont composées de barres d’acier filetées sur toute leur longueur,

d’un diamètre nominal de 50mm (Freyssibar) et la longueur maximale d’un Freyssibar est de

11.80m. Les Freyssibar utilisées sur le chantier sont de deux types :

➢ Les barres courtes (1080mm) : qui traversent le massif d’ancrage et le voussoir

seulement ;

➢ Les barres longues (1830mm) : qui traversent le massif, le voussoir et la nervure.

Des ancrages standards, actif ou passif selon coté de mise en tension, sont également utilisés.

Ces ancrages sont composés d’une plaque d’ancrage carré (avec central d’injection), d’une

rondelle et d’un écrou, adaptés pour Freyssibar 50mm. Les conduits ou gaines pour chaque

barre, sont constitués d’un unique tronçon de gaine feuillard en acier galvanisé de dimension

Ø75 x 0,6 et de longueur 850mm (courte) et 1600 mm (longue).




Les catalogues (Figure IV-3 et Figure IV-4) suivants nous renseignent sur le choix des ancrages

et des conduits ou gaines pour des Freyssibar de ∅50mm.

Figure IV-3: Type d’ancrages – Caractéristiques géométriques

Figure IV-4 : Caractéristiques géométriques des gaines et capots d’injection

Les aciers d’anti-éclatement complètent le ferraillage général du massif et constituent des

supports pour maintenir les gaines en place. La protection des armatures de précontrainte est

réalisée avec l’injection de cire pétrolière dans les conduits à travers des capots. On distingue

les capots longs galvanisés et peints du côté actif et les capots courts en métal brut à l’intérieur

du voussoir (recouverts par suite d’un béton de cachetage).




Figure IV-5 : Schéma de principe de la précontrainte par barre de clouage

IV.1.2. Mise en place des conduits feuillards

Cette opération suppose la réalisation des trous des conduits par carottage. Le carottage est

exécuté de façon minutieuse avec le respect du plan de pose des gaines feuillards, des câbles de

précontrainte additionnelle et sans endommager les câbles de précontrainte existants dans l’âme

du voussoir (Figure IV-6).

Chaque massif d’ancrage nécessite 11 gaines en acier galvanisé Ø75 x 0,6 mm pour le gainage.

Un seul tronçon de gaine est utilisé par barre (pas de manchonnage) puis est enfilée à travers le

voussoir existant par le trou de carottage (Figure IV-7). La mise en œuvre a lieu avant la pose

des frettes et des cages de ferraillage du massif afin de faciliter l’accès au carottage. Les

extrémités des gaines sont bouchées avec des bouchons pour s’assurer que le passage ne soit

pas obstrué par la laitance au cours du bétonnage. Aussi, Il est porté une attention particulière

lors du bétonnage pour éviter tout déplacement de la gaine par rapport à son tracé, notamment

ne pas appliquer d’aiguille vibrante à béton directement sur la gaine.

Figure IV-6 : Détection des armatures existantes et marquages des trous de carottage




Figure IV-7 : Enfilage de gaines feuillards

IV.1.3. Mise en place des barres et des plaques d’ancrage

Avant l’enfilage, l’on s’assure que le béton n’a pas été pénétré dans le tube et la face visible du

béton ne présente pas de défauts dus au vibrage. Ensuite, à lieu la découpe des sur-longueurs

de gaines puis la préparation de la surface du béton (par ponçage). Cette préparation du béton

est indispensable à la mise en place des ancrages. Les barres sont enfilées à la main (Figure IV-

8), on vérifie que les barres ne présentent aucune zone d’oxydation et chaque barre (longue

1080mm ou courte 1830mm) est au bon emplacement. Après l’enfilage, une vérification de la

suffisance des sur-longueurs est effectuée pour permettre la pose des ancrages. Les ancrages

sont constitués d’une plaque, d’une rondelle et d’un écrou (+25 mm de barre côté intérieur du

voussoir). Les plaques sont fixées à la surface plane du béton à l’aide d’une résine puis sont

placés successivement les rondelles et les écrous.

Figure IV-8 : Enfilage des barres de clouage




IV.1.4. Mise en tension

En plus de la pompe et du vérin, d’autres outils interviennent dans la mise en tension des barres

de clouage à savoir une chaise, une bague, un écrou et une tige de traction (barre de couplage).

Sur l’ancrage des barres (plaque + rondelle + écrou), on enfile la tige de traction sur la

surlongueur et la bague sur l’écrou. Puis sont posés successivement la chaise, le vérin (connecté

à la pompe grâce à des flexibles) et l’écrou pour bloquer le vérin.

Particulièrement au niveau de la pile 1, en plus des éléments précédents, une cellule de force a

été installée afin suivre l’évolution des efforts dans les barres à partir d’un calendrier élaboré

par le maitre d’ouvrage.

Avant de procéder à la mise en tension, on s’assure que la résistance du béton à 28jours est d’au

moins 30 Mpa. La mise en tension est effectuée depuis l’extérieur du voussoir (côté actif).

Une fois le vérin creux positionné sur la barre côté actif (en assurant la prise de la barre par le

vérin) et les connections faites entre la pompe et le vérin, la mise en tension débute (Figure IV-

9). Pour notre projet, on relève la surlongueur au droit de l’ancrage actif, puis la barre est mise

en tension à la pression de 540 bars calculée avant de serrer l’écrou au contact de la plaque

d’ancrage. Cette opération est répétée trois (03) fois avant la fermeture du vérin par pompage

dans le circuit de retour. Les flexibles hydrauliques sont, par la suite, déconnectés et le vérin

est retiré hors de la barre tendue.

Figure IV-9 : Opération de mise en tension des barres




IV.1.5. Injection à la cire pétrolière

La cire pétrolière est un produit issu de la distillation des hydrocarbures. Elle constitue une

protection anti-corrosion permanente de la barre et de l’ancrage. Aussi, elle permet de détendre

voir de remplacer les barres ultérieurement.

La mise en tension terminée, à lieu la pose des capots longs (côté actif) et courts (côté passif)

favorable à la protection permanente des extrémités de la barre. Puis, les vannes sont installées

sur l’orifice des capots. La cire est chauffée à une température comprise entre 80 et 120°C. Elle

est ensuite injectée dans la gaine feuillard à partir du point d’entrée de l’évent du capot long

(point le plus bas) et ressort par l’évent du capot court (point le plus haut). Les capots côté actif

sont peints et les capots côté passif sont recouverts par un béton de cachetage après l’injection

(Figure IV-10).

Figure IV-10 : Réalisation de l’injection à la cire

Précontrainte longitudinale additionnelle

Les matériaux utilisés pour les travaux de la précontrainte longitudinale additionnelle dans

notre cas sont essentiellement les conduits polyéthylène haute densité (PEHD) ∅13𝑚𝑚, les

torons gainés graissés TGG, le coulis de ciment et la cire pétrolière.

Dans cette technique, les torons gainés graissés TGG sont placés dans un conduit PEHD continu

coudé au droit de chaque déviateur. Avant la mise en tension, un coulis de ciment est injecté

dans le conduit PEHD. Ce coulis, après durcissement, isole les monotorons et empêche




l'écrasement de leur gaine mince dans les parties courbes. La mise en tension peut donc être

effectuée toron par toron avec un vérin de poids et d'encombrement très réduit. Les torons sont

protégés sur tout leur tracé par les différentes barrières que constituent les gaines, le coulis de

ciment et le produit de protection. La protection des parties dénudées des torons au droit des

ancrages est assurée par une injection de la cire (produit souple et facile à retirer dans le futur)

et le capotage de l'ancrage.

Cette technique permet le suivi des efforts dans les câbles. En ce sens, elle favorise la remise

en tension ou la détension ou le remplacement des armatures, si nécessaire, sous réserve de ne

pas couper les torons à ras de l’ancrage. Ce qui nécessite de couvrir ces sur -longueurs de torons

prévus d’un capot de longueur adaptée.

IV.2.1. Mise en œuvre des gaines

a. Traçage

Le traçage de la trajectoire des gaines PEHD à lieu après la délimitation des massifs à l’aide de

gabarits bien adaptés comme le présente la Figure IV-11.

Figure IV-11: Traçage de la trajectoire des gaines PEHD au niveau d’un massif déviateur

b. Enfilage

Les gaines PEHD passent dans le ferraillage des massifs et des longrines et sont libres entre le

massif déviateur et d’ancrage comme le traduit la

Figure IV-13. Leur emplacement suit le tracé du plan. Ces gaines sont de 12m de long et sont

soit soudées bout à bout à l’aide d’un appareil de soudure électrique ou par manchon électro-

soudable pour couvrir la longueur du caisson (Figure IV-12).




Figure IV-12 : Appareil électrique de soudure et de manchonage

Figure IV-13 : Enfilage des gaines PEHD

IV.2.2. Enfilage des torons

L’enfilage des torons exiges l’installation d’un certains nombres d’équipements de chaque côté

de l’about des gaines (côté A et côté B) puis l’usage de certains instruments. Il s’agit entre

autres :

• 01 Treuil muni d’une câblette ;

• 01 Bobine sur laquelle les torons sont enroulés ;

• 01 Canon d’enfilage muni d’une poulie simple ;

• 01 aiguille tire-fils (instrument) ;

• 01 navette (instrument).

Avant l’enfilage du 1er toron, l’aiguille tire-fils est enfilée manuellement de l’extrémité côté A

de vers le côté B. Rattachée solidement à la cablette B (du treuil B) à l’extrémité B, l’aiguille

est retirée vers l’about A (en s’assurant de l’enroulement du fils sur son dévidoir) avec la

câblette B. A l’arrière de la navette, on fixe la câblette A et la tête du toron dénudé (de 100 mm)

de la bobine A et sur sa souris (l’avant) est placé la câblette B. À l’aide de la commande du




treuil à l’extrémité B, l’ensemble (cablette A+ câblette + toron) est acheminé du coté A vers le

coté B par le biais de la poulie montée sur le canon d’enfilage. Une fois à l’extrémité B, le toron

est enlevé sur la navette puis coupé avec une meule en fonction des sur-longueurs

recommandées : 500mm côté passif et 110mm côté actif (côté de mise en tension). Pendant

cette opération, le treuil B est actif (il tire la câblette et l’enroule sur son tambour) et le treuil A

est passif (il est débrayé pour permettre le déroulage de le câblette).

Pour l’enfilage du 2e toron, la procédure précédente est répétée seulement le toron de la bobine

B est acheminé vers l’about A de la gaine grâce à la commande du treuil en A. De la même

façon les 9 autres torons sont enfilés. La Figure IV-14 montre l’opération d’enfilage des torons.

Figure IV-14 : Présentation de l’enfilage des torons

IV.2.3. Test en air

Le test en air (Figure IV-15) a pour objectif de vérifier l’étanchéité des gaines PEHD enfilés. A

partir, de l’évent d’injection, l’air comprimé est envoyé dans la gaine à une pression de 3 bar.

Après un lape de temps de 3 min, la lecture de la pression doit être compris dans l’intervalle

suivant[2 − 3 𝑏𝑎𝑟].

Figure IV-15 : Test en air




IV.2.4. Production et injection au coulis

Le coulis de ciment est un mélange constitué d’eau, de ciment et d’adjuvants. Pour cette

opération (Figure IV-16) on dispose d’une pompe d’injection et d’une centrale de malaxage

composée d’un malaxeur de 250 litres (d’une vitesse nominale ≥1500 trs/min) et d’un bac

d’entretien (cuve de rétention).

Pour nos 4 câbles 12T15S, la production a nécessité 10 sacs de ciment, 10 poches solubles

d’adjuvants et 92,5 litres d’eau (soit 9,5 seaux d’eau de 10 litres) afin d’obtenir un volume total

de 160 litres de coulis. Cette quantité d’eau est obtenue à partir de l’essai de convenance réalisé

au préalable.

Pour la préparation, 9,25l d’eau est versé dans le malaxeur suivi des 10 poches hydrosolubles

d’adjuvants ‘’superstresscem’’ contenant les adjuvants prédosés. Le malaxeur est mis en

marche à sa vitesse nominale (≥1500 trs/min) à environ 1min pour permettre la dissolution

rapide des poches et de leur contenu. On introduit ensuite de façon continue, le contenu des

sacs de ciment tout en malaxant pendant 5min avant de transférer le coulis dans la cuve d’attente

maintenue en agitation lente (60tr/min).

On effectue rapidement l’essai de fluidité Marsh (t0≥12s). Puis on procède à l’injection du

coulis dans les câbles (à l’aide de la pompe d’injection) pendant qu’il est maintenu en agitation

lente dans la cuve.

Figure IV-16 : Opération de production et injection de coulis

Des essais de suivi sont réalisés à chaque production du coulis. Il s’agit : l’analyse

granulométrique, de l’essai de fluidité Marsh, l’essai de ressuage et variation de volume, l’essai

de résistance à la compression.




a. Analyse granulométrique et essai de fluidité Marsh

L’analyse granulométrique consiste à s’assurer, de l’absence d’agrégats lors du passage d’une

certaine quantité des coulis sur un tamis. Cet essai a lieu pendant l’essai de fluidité car le tamis

est placé sur le grand orifice de l’entonnoir de Marsh (qui est en position verticale), avec son

petit orifice inférieur gardé fermé à la main.

Quant à l’essai de fluidité, il a pour but de mesurer la fluidité du coulis produit à travers le

coulis contenu dans l’entonnoir. Cela revient à libérer le coulis de l’entonnoir et à mesurer son

temps d’écoulement pour atteindre 1L d’un bêcher gradué placer sous le petit l’orifice de

l’entonnoir.

Figure IV-17 : Exigences normatives pour l’essai de fluidité

b. Essai de ressuage et variation de volume

Le ressuage est mesuré comme étant le volume d’eau restant à la surface du coulis qui a été

laissé au repos, à l’abri de l’évaporation.

La variation de volume est mesurée comme étant la différence en pourcentage du volume

du coulis entre le début et la fin de l’essai. L’essai mesure principalement la variation de

volume due à la sédimentation ou à l’expansion.

Dans la conduite de l’essai, on place trois 03 torons de 90cm dans trois tubes de plus de 1m

de long (maintenu en position verticale avec son extrémité ouverte en partie supérieure) de

manière centrée et stable. Les tubes sont ensuite remplis de coulis jusqu’à 1m et placés bien

rangés à l’abri de tout type de choc. On enregistre les températures du coulis et de l’air

ambiant, l’heure du début to et la hauteur du coulis ho. Aussi, on note les hauteurs de coulis

hg et d’eau hw à 15, 30, 45 et 60 min puis à 2h, 3h et 24h.

Pour les différentes mesures on indique :




Le ressuage (en %) = hw/ho x 100%

La variation de volume (en %) = (hg-ho)/ho x 100%

Figure IV-18 : Exigences normatives pour l’essai de ressuage et de variation de volume

c. Essai de résistance à la compression

Il a pour but de déterminer la résistance à la compression du coulis. Celle-ci est obtenue sur

des moitiés de prisme après rupture par flexion. Les éprouvettes de 4x4x16cm sont

confectionnées sur chantier puis envoyées au laboratoire pour essai.

Figure IV-19 : Réalisation des essais

IV.2.5. Mise en œuvre des ancrages

À la suite de l’injection des câbles 12T15S au coulis de ciment, débute l’installation de

l’ancrage (Figure IV-20). L’ancrage des câbles est constitué d’un bloc d’ancrage de 12 trous




pour le passage des surlongueurs des torons et de 12 clavettes permettant de bien serrer le toron

dénudé dans son trou.

Figure IV-20: Ancrage pour câble 12T15S

IV.2.6. Mise en tension

La méthodologie de mise en tension adoptée est celle définie par le Fascicule 65 relatif à

l’exécution des ouvrages de génie civil en béton.

La mise à tension pour les 2 paires de câbles 12T15S se fait toron par toron à l’aide d’un vérin

mono-toron. Elle a lieu en deux phases.

• Phase1 :

Les 12 torons sont tendus un à un jusqu’à 250 bar, dans l’ordre numérique croissant des torons.

Il n’y pas de palier intermédiaire, la pression est progressivement appliquée.

La mesure des allongements et rentrées des mors (côtés Actif et Passif) est réalisée sur le 2ème

et le 12ème des torons.

Phase 2 :

Lorsque le vérin est monté sur le 12ème toron, on continue la mise en tension jusqu’à la pression

finale Po, pour ce toron, en respectant les paliers du Tableau IV.2-1:




Tableau IV-1 : Paliers de mise en tension

Paliers Pressions Mesures Contrôles

Palier 1 300 bar

Allongement

côté

Actif et

Rentrée des

mors

côté Passif

Palier 2 400 bar

Palier 3 500 bar

Palier pression

d'alerte 𝑃𝑎 ≈ 0,95 𝑃𝑜

Allongement d'alerte

conforme

Palier pression finale Po Allongement final

conforme

Blocage 250 bar

Rentrée brute

des mors côté

Actif et Actif

Rentrée nette

conforme

La mise en tension se poursuit dans l’ordre numérique décroissant.

Sur le 2eme toron, on respecte les mêmes paliers que pour le 12eme toron.

Sur les autres torons, on réalise la mise en tension avec application de l’effort par montée directe

en pression, sans palier intermédiaire. Ici, on ne contrôle que la pression finale et on vérifie

l’allongement en mesurant la nouvelle surlongueur.

La montée en tension est arrêtée si Po est atteint ou si l’allongement réel atteint 1,10 Ao.

L’allongement doit être dans la fourchette [0,95 Ao ; 1,10 Ao]. La figure IV-21 montre

l’opération de mise en tension des câbles 12T15S.

Figure IV-21: Mise en tension des câbles 12T15S




IV.2.7. Injection à la cire

La cire chauffée à près de 100°C est injectée dans chaque capot long (côté actif) et court (côté

passif) positionnés aux extrémités du voussoir (Figure IV-22).

Figure IV-22: Injection des capots des câbles 12T15S

Afin de permettre au personnel d’effectuer leur tâche dans de meilleures conditions, un certain

nombre de dispositif a été mis en place sur le chantier en ce qui concerne l’hygiène, la sécurité

et l’environnement.

Notice d’impact environnementale et sociale

De nos jours, une prise de conscience générale s’est faite sur le changement climatique au

regard des activités humaines. De ce fait avant la réalisation de tout projet on passe par une

étude d’impact environnementale et sociale. Cette étude se donne pour objectifs de relever

l’impact du projet autant sur la nature que la population environnante, ainsi que des mesures

d’atténuations. Le Tableau IV-2 présente la notice d’impact environnement et sociale réalisée

pour les travaux d’exécution.




Tableau IV-2 : Notice d’impact environnementale et sociale

Activités

source

d'impact

Composantes

environnementales

affectées

Impacts potentiels Mesures d’atténuation

Transport ;

Circulation et

Exécution des

travaux

Flore ; faune et végétation

Perte ou perturbation

d’espèces

floristique et faunique

. Empêcher tout abattage d’arbres en

sur le chantier ;

. Définir des mesures de protection

de la végétation et des biotopes

existants à

conserver

Ressources en eau et sols

. Érosion du sol

. Pollution de la lagune

et du sol par des eaux

contenant des produits de

revêtement,

d'hydrocarbures, des

adjuvants...

. Remise en place des terres dans la

mesure du possible ;

. Interdire les passages répétés sur

les sols non aménagés pour la

circulation ;

. Mettre les tas de déchets à au

moins 60m

de la lagune ;

. Bien stocker les liquides

susceptibles de polluer ;

. Veiller à la récupération et à

l'évacuation des résidus de béton et

de coulis ;

. Créer un bassin de dissipation

Air ambiant et ambiance

sonore

Augmentation du niveau

sonore des émissions de

poussières et des fumées

et des vibrations

Choisir des horaires pour les travaux

afin de tenir les niveaux de bruit

dans les normes.

Ressource humaine

. Perturbation de la

circulation ;

. Risque d’accidents et de

blessures physiques

. Dévier la circulation sur un caisson

. Limiter la vitesse des véhicules sur

le tablier à 30 km/h ;

. Installer des panneaux de

signalisation et de sensibilisation ;

. Organiser le trafic par la police et

les agents HSE ;

. Clôturer les zones de Construction

. Respect des normes de travail et le

bien-être des travailleurs ;

. Appliquer le plan de formation en

incluant ;

des volets sur la sécurité des

travailleurs et des visiteurs ;

. Interdire l’accès aux sites à des

tiers.





Ce chapitre permet d’appréhender les différentes étapes de la mise en exécution de la

précontrainte longitudinale additionnelle et de la précontrainte transversale ou par barre de

clouage sur le chantier du PFHB. Également, il présente une notice d’impact environnementale

en phase d’exécution du chantier.




Conclusion

L’élaboration de notre étude s’inscrit dans le cadre de la réhabilitation du pont Félix Houphouët

Boigny, pont routier et ferroviaire, qui contribuera à fluidifier le transport des biens et des

usagers dans la ville d’Abidjan notamment les entrées et les sorties au port autonome d’Abidjan.

À la vue des nombreuses dégradations avancées du tablier, la technique de réhabilitation

considérée est la précontrainte extérieure. Notre étude, a consisté à déterminer dans un premier

temps le besoin en précontrainte capable d’assurer la stabilité du tablier vis-à-vis des

sollicitations. Ce qui s’est traduit par la détermination de l’effort de précontrainte additionnelle,

du nombre de câbles (6 câbles 12T15S) et des barres de clouage (14 barres) susceptible de

reprendre les sollicitations du tablier. Les résultats obtenus, après l’usage du logiciel

CSIBRIDGE et des calculs manuels au BPEL 99, ont été comparés à ceux figurant sur les plans

d’exécution de notre structure d’accueil (4 câbles 12T15S et 11 barres de clouage par massif

d’ancrage). Les 2 câbles de trop dans nos calculs, sont supposés représentés la précontrainte

résiduelle dans l’ouvrage avant réhabilitation vu que notre dimensionnement a été réalisé pour

un ouvrage neuf. Après cette phase d’étude, nous avons présenté, la méthodologie d’exécution

des travaux de la précontrainte longitudinale additionnelle suivant les règles de l’art et des

normes de qualité avant d’effectuer la notice d’impact environnemental en phase d’exécution.

Toutefois, le maitre d’ouvrage gagnerait à mettre en place une politique de suivi de l’évolution

de l’effort de précontrainte dans l’ouvrage suivant un calendrier bien définit.




Bibliographie

• Aude Petel, Gilles Lacoste, Jean-Michel Lacombe, Projet de pont partie 2/3 POA (projet

ouvrage d’art, pont en encorbellement), Aout 2012 ;

• Service d’Études Technique des Routes et Autoroutes (SETRA) Ponts en béton

précontraint construit par encorbellements successifs, Juin 2003 ;

• Tamboura Cours de ponts et ouvrages d’art, année académique 2015-2016

• Prof. KONIN Athanas Cours béton précontraint, Année académique 2014-2015

• Daniel POINEAU, Guide FABEM 8 « Réparation et renforcement de structures par

précontrainte additionnelle », Mai 2012 ;

• David Benouaich, Précontrainte extérieure des ponts, Juin 2000

• CCTG, Fascicule 65 - à l’exécution des ouvrages de génie civil en béton, 2008




Annexes

Annexe 1 : Image de synthèse du Pont Félix Houphouët Boigny ............................................................ I

Annexe 2 : Calcul des surcharges d’exploitation .................................................................................... II

Annexe 3 : Définition de la section du caisson dans le logiciel CSIBRIDGE ...................................... XI

Annexe 4 : Définition des surcharges d’exploitation dans le logiciel CSIBRIDGE ............................ XII

Annexe 5 : Diagramme des sollicitations ........................................................................................... XIII

Annexe 6 : Devis quantitatif des matériaux pour le tablier ................................................................ XIV

Annexe 7 : Plan d’exécution .............................................................................................................. XVI



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide I

Annexe 1 : Image de synthèse du Pont Félix Houphouët Boigny



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide II

Annexe 2 : Calcul des surcharges d’exploitation

Surcharges routières

• Largeur roulable Lr :

C'est la largeur de tablier comprise entre dispositifs de retenue, s'il y en a, ou bordures. Elle

comprend donc la chaussée proprement dite et les surlargeurs éventuelles telles que les bandes

d'arrêt d'urgence (BAU), bandes dérasées (BDG), etc. Ici Lr = 7 m.

• Largeur chargeable (Lch):

Lch = Lr – n x 0,5

Lch: largeur chargeable en m,

Lr: Largeur roulable en m

n: Nombre de dispositifs de retenue; n ≤ 2,

Dans notre cas nous n’avons pas de dispositif de retenue

Lch = Lr = 7m

• Classe du pont

Le Pont est de la :

1ère classe si Lr ≥ 7m ou exceptions

2ème classe si 5,5 < Lr < 7m

3ème classe si Lr ≤ 5,5m

Lc = Lr = 7 m ≥ 7 m, donc nous avons un pont de classe 1,

• Nombre de voies (Nv) :

Par convention, le nombre de voies de circulation des chaussées Nv est tel que :

𝑵𝒗 = 𝑬𝒏𝒕𝒊𝒆𝒓(𝑳𝒄𝒉

𝟑)

𝑁𝑣 = 𝐸𝑛𝑡𝑖𝑒𝑟 (7

3) = 2.33

𝑆𝑜𝑖𝑡 𝑵𝒗 = 𝟐 𝒗𝒐𝒊𝒆𝒔

• Largeur d'une voie (V) :

𝑽 = 𝑬𝒏𝒕𝒊𝒆𝒓(𝑳𝒄𝒉

𝟐)

𝑉 = 𝐸𝑛𝑡𝑖𝑒𝑟 (7

2) = 𝟑. 𝟓𝟎 𝒎

Tableau : Détails de la chaussée



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide III

Désignation Valeur

Largeur (voie circulation) 7m (3,5m x 2)

Largeur roulable 7m

Largeur chargeable 7m

Nombre de voies 2 voies

Largeur d’une voie 3.50

• Système de charge A

Ce système se compose des charges uniformément réparties d'intensité variable suivant la

longueur surchargée et qui correspondent à une ou plusieurs files de véhicules à l'arrêt sur le

pont. Elles représentent un embouteillage ou un stationnement (pont urbain équipé de feux aux

extrémités ou embouteillage d'ordre quelconque), ou bien tout simplement une circulation

continue à une vitesse à peu près uniforme d'un flot de véhicules composé de voitures légères

et de poids lourds.

• Surcharge A(l)

A (l): est une masse donnée en fonction de la longueur chargée Lc. elle est donnée par la formule

suivante:

𝐴(𝑙) = 2.3 +360

(𝐿𝑐 + 12)

𝐴(𝑙) = 2.3 +360

(46.5 + 12)

𝑨(𝒍) = 𝟖. 𝟒𝟓 𝒌𝑵/𝒎² = 0.85 t/m²

✓ Coefficient 𝒂𝟏

Classe du

pont

Nombre de voie chargée

1 2 3 4 5

I 1 1 0,9 0,75 0,75

II 1 0,9

III 0,9 0,8

Tableau : Choix coefficient a1

Nous avons 𝒂𝟏 = 𝟏

• Coefficient 𝒂𝟐

𝒂𝟐 =𝑽𝟎

𝑽



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide IV

Avec V largeur d’une voie et 𝑉0 = {

3.5 𝑝𝑜𝑢𝑟 𝑙𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐼3 𝑝𝑜𝑢𝑒 𝑙𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐼𝐼

2.75 𝑝𝑜𝑢𝑟 𝑙𝑒𝑠 𝑝𝑜𝑛𝑡𝑠 𝑑𝑒 𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 𝐼𝐼𝐼

Ainsi :

𝑎2 =3.5

3.5

𝒂𝟐 = 𝟏

𝐴1(𝑙) = max {𝑎1 𝑥 𝐴(𝑙)

4 − 0.002𝑙

𝐴1(𝑙) = max {1 𝑥 8.45 = 8.45 𝑘𝑁/𝑚²

4 − 0.002𝑥46.5 = 3.91 𝑘𝑁/𝑚²

On retient : 𝑨𝟏(𝒍) = 𝟖. 𝟒𝟓 𝒌𝑵/𝒎²

Nous avons 𝑨𝟐(𝒍) = 𝒂𝟏 𝒙 𝒂𝟐 𝒙 𝑨(𝒍)

𝐴2(𝑙) = 1 𝑥 1 𝑥 8.45

𝑨𝟐(𝒍) = 𝟖. 𝟒𝟓 𝒌𝑵/𝒎²

𝑸𝑨(𝒍) = 𝑳𝒄𝒉 𝒙 𝑨𝟐(𝒍)

Tableau : Surcharges engendrées par le système A(l)

Désignation 1 voie chargée 2 voies chargées

Q A(l) en kN/m 29,58 59,15

• Système de charges B

Il comprend trois sous-systèmes distincts ; Bc Bt et Br Les charges du système B sont affectées

par un coefficient de majoration dynamique applicable aux trois sous système Bc, Bt et Br.

𝜹 = 𝟏 +𝟎. 𝟎𝟒

𝟏 + 𝟎. 𝟐𝑳+

𝟎. 𝟔

𝟏 +𝟒𝑮𝑺

Avec :

L : Longueur de la travée

G : Poids total de la travée

S : Poids total maximal des essieux du sous-système correspondant

• Système Bc



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide V

On dispose d’une chaussée à deux voies de circulation ce qui permet de disposer

transversalement deux files de camions et dans le sens longitudinal le nombre de camion est

limité à deux comme l’illustre les figures ci-dessous.

✓ Longitudinalement

Figure : Disposition longitudinale d’un convoi type Bc

✓ Transversalement

Figure : Disposition transversale d’un convoi type Bc

✓ La masse portée par l’essieu arrière est de 12 tonnes ;

✓ La masse portée par l’essieu avant est de 6 tonnes ;

✓ La surface d’impact d’une roue arrière est de 0,25×0,25 (m2) ;

✓ Les charges Bc sont pondérées par le coefficient bc = 1,1 dans ce cas

La charge S est pondérée par le coefficient bc qui est donnée selon la classe du pont et le nombre

de voies chargées, bc = 1,1 pour un pont de première classe avec deux voies chargées. La charge

maximale pondérée est :

𝑺 = 𝑵𝒄𝒂𝒎𝒊𝒐𝒏 𝒙 𝑷 𝒙 𝒃𝒄

𝑆 = 4 𝑥 30 𝑥 1.1

𝑺 = 𝟏𝟑𝟐𝒕

𝑺𝒊 = 𝒍𝒙 𝒙 𝒍𝒚 (𝑆𝑖 𝑆𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑑′𝑖𝑛𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑎𝑚𝑖𝑜𝑛𝑠)

𝑆𝑖 = 1.75 𝑥 4.75 = 8.31 𝑚²



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide VI

𝑩𝒄 =𝑺

𝑺𝒊=

𝟏𝟑𝟐

𝟖.𝟑𝟏

𝑩𝒄 = 𝟏𝟓. 𝟖𝟖 𝒕/𝒎²

Calcul de 𝛿𝑐

𝛿𝑐 = 1 +0.04

1 + 0.2𝐿+

0.6

1 +4𝐺𝑆

Avec : 𝐿 = 46.5 𝑚 ; 𝐺 = 𝐺𝑡𝑟 = 1414.07 𝑡 ; 𝑆 = 132 𝑡

On a :

𝛿𝑐 = 1 +0.04

1 + 0.2𝑥46.5+

0.6

1 +4𝑥1414.07

132

𝜹𝒄 = 𝟏. 𝟎𝟐

La charge Q(Bc) est donnée par l’expression :

𝑸(𝑩𝒄) = 𝑺 𝒙 𝒃𝒄 𝒙 𝜹𝒄

𝑄(𝐵𝑐) = 15.88 𝑥 1.1 𝑥 1.02

𝑸(𝑩𝒄) = 𝟏𝟕. 𝟖𝟐 𝒕/𝒎²

• Système Bt

Un essieu tandem de 32 tonnes dans le sens longitudinal et deux essieux tandem dans le sens

transversal sont disposés de façon à produire l’effet le plus défavorable pour le calcul des

sollicitations comme l’illustre les figures ci-dessous.

Figure : Disposition d’un convoi type Bt

La charge totale pour le système Bt est :



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide VII

𝑺 = 𝑵𝒄𝒂𝒎𝒊𝒐𝒏 𝒙 𝑷 𝒙 𝒃𝒕 Avec bt = 1 (pont de première classe)

𝑆 = 32 𝑥 2 𝑥 1

𝑺 = 𝟔𝟒 𝒕

𝑺𝒊 = 𝒍𝒙 𝒙 𝒍𝒚 (𝑆𝑖: 𝑆𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑑′𝑖𝑛𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑎𝑚𝑖𝑜𝑛𝑠)

𝑆𝑖 = 1.6 𝑥 5.6 = 8.96 𝑚²

𝐵𝑡 =𝑆

𝑆𝑖=

64

8.96

𝐵𝑡 = 7.14 𝑡/𝑚²

Calcul de 𝛿𝑡

𝛿𝑡 = 1 +0.04

1 + 0.2𝐿+

0.6

1 +4𝐺𝑆

Avec : 𝐿 = 46.5 𝑚 ; 𝐺 = 𝐺𝑡𝑟 = 1414.07 𝑡 ; 𝑆 = 64 𝑡

On a :

𝛿𝑡 = 1 +0.04

1 + 0.2𝑥46.5+

0.6

1 +4𝑥1414.07

64

𝜹𝒕 = 𝟏. 𝟎𝟏

La charge Q(Bc) est donnée par l’expression :

𝑸(𝑩𝒕) = 𝐁𝐭 𝒙 𝒃𝒕 𝒙 𝜹𝒕

𝑄(𝐵𝑡) = 7.14 𝑥 1 𝑥 1.01

𝑸(𝑩𝒕) = 𝟕. 𝟖𝟓 𝒕/𝒎²

Charges routières à caractère particuliers

• Charges militaires

Un véhicule type Mc 120 comporte deux chenilles et répond aux caractéristiques suivantes

• Masse totale : 110 t

• Longueur d’une chenille : 6,10 m

• Largeur d’une chenille : 1

• Distance d’axe à axe des deux chenilles : 3,30m.



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide VIII

Figure : Disposition d’un convoi type Mc 120

La distance entre axes de deux chars est fixée à 36,6 m pour les Mc 120, ce qui nous permet de

disposer deux chars dans le sens longitudinal. Ainsi la charge maximale pour le chargement

Mc120 est :

𝑆 = 2 𝑥 110 = 𝟐𝟐𝟎𝒕

𝑺𝒊 = 𝒍𝒙 𝒙 𝒍𝒚 (𝑆𝑖: 𝑆𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑑′𝑖𝑛𝑓𝑙𝑢𝑒𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑒𝑠 𝑐𝑎𝑚𝑖𝑜𝑛𝑠)

𝑆𝑖 = 4.3 𝑥 6.1 = 26.23 𝑚²

𝑀𝑐 =𝑆

𝑆𝑖=

220

26.23

𝑴𝒄 = 𝟖. 𝟑𝟗 𝒕/𝒎²

Calcul de 𝜹𝑴𝒄

𝛿𝑀𝑐 = 1 +0.04

1 + 0.2𝐿+

0.6

1 +4𝐺𝑆

Avec : 𝐿 = 46.5 𝑚 ; 𝐺 = 𝐺𝑡𝑟 = 1414.07 𝑡 ; 𝑆 = 220 𝑡

On a :

𝛿𝑀𝑐 = 1 +0.04

1 + 0.2𝑥46.5+

0.6

1 +4𝑥1414.07

220

𝜹𝑴𝒄 = 𝟏.03

La charge Q(Mc 120) est donnée par l’expression :

𝑸(𝑴𝑐) = 𝑺 𝒙 𝜹𝑴𝒄



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide IX

𝑄(𝑀𝑐) = 8.39 𝑥 1.03

𝑸(𝑴𝒄) = 𝟖. 𝟔𝟒 𝒕/𝒎²

Tableau : Surcharges routières

Types de surcharges Coefficient de

majoration

Valeur totales

de la charge

Al - a1 = 1 et a2 = 1 5.92 t/m²

B Bc 1,02 17.82 t/m²

Bt 1,01 7.85 t/m²

Mc120 1,03 8.64 t/ml

Le système de charge Bc génère la plus grande valeur de la charge surfacique

(𝑸 = 𝑸(𝑩𝒄) = 𝟏𝟕. 𝟖𝟐 𝒕/𝒎²) en phase d’exploitation. Ceci convient de conclure que le calcul

des sollicitations en phase d’exploitation avec les lignes d’influences se fera avec le sous-

système Bc.

• Charges ferroviaires

Les modèles de charge à prendre en considération dans le calcul des ouvrages sous rail sur les

lignes internationales est défini dans le code UIC ,702 3e édition-mars 2003. Ci-dessous la

représentation du type de charge 2000.

Figure: Model de charge 2000

La charge roulante se répartit sur le ballast d'une épaisseur de 15 cm et sur le hourdis inférieur,

par l'intermédiaire des traverses de rail en bêton armé espacées de 70 cm. Les rails sont distants

d’un mètre (1m).

• Coefficient dynamique des charges ferroviaires

Les charges sont affectées par un coefficient de majoration dynamique est défini pour le cas

d’ouvrages à entretien courant de la façon suivante (Cf. Livret 2.01 / Cahier de charge) :



Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide X

∅𝟐 =𝟐. 𝟏𝟔

√𝑳𝜹 − 𝟎. 𝟐+ 𝟎. 𝟕𝟑

Avec 𝐿𝛿 la distance entre piles qui dans notre cas vaut : 46.5 m

D’où l’on a un coefficient dynamique applicable à tous les types de convois qui vaut :

∅𝟐 =2.16

√46.5 − 0.2+ 0.73

∅𝟐 =2.16

√𝐿𝛿 − 0.2+ 0.73

∅𝟐 = 𝟏. 𝟎𝟔



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Annexe 3 : Définition de la section du caisson dans le logiciel CSIBRIDGE



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Annexe 4 : Définition des surcharges d’exploitation dans le logiciel CSIBRIDGE

Figure : Surcharges Bc

Figure : Surcharges Qtrain



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Annexe 5 : Diagramme des sollicitations

• Surcharges Bc

Le moment maximal de ce diagramme est : 𝑀𝐵𝑐 = 839,65 𝑡. 𝑚

Figure : Diagramme des moments dû aux surcharges Bc

• Surcharges ferroviaires Qtrain

Le moment maximal de ce diagramme est : 𝑀𝑄𝑡𝑟𝑎𝑖𝑛 = 1039,64 𝑡. 𝑚

Figure : Diagramme des moments dû aux surcharges Qtrain



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Annexe 6 : Devis quantitatif des matériaux pour le tablier

DEVIS QUANTITATIF

BARRE DE CLOUAGE

Désignation Quantité Unité

Freyssibar 50mm 1 048,32 M

Longueur 1 048,32 M

Poids 16 773,12 M

Gaine feuillard 75mm 886,40 M

plaque d'ancrage 1 408,00 U

Ecrou 1 408,00 U

Capots courts 704,00 U

Capots longs 704,00 U

Peinture 100,00 L

Cire petrolière 5 990,13 L

CABLES 12 T15 S

Torons TGG 16 216,32 M

Gaine PEHD 5 213,44 M

Tromplaque 64,00 U

Bloc d'ancrage 64,00 U

Mors d'ancrage 768,00 U

Capot court 64,00 U

Capot longs 64,00 U

Cire pétrolière 748,77 L

MASSIFS D'ANCRAGE

Béton 253,60 m3

Acier 27 895,58 Kg

Coffrage 879,52 m²

MASSIFS DEVIATEUR + POTEAU

Béton 134,30 m3

Acier 14 772,74 Kg

Coffrage 134,30 m²

LONGRINE

Béton 194,05 m3

Acier 21 345,28 Kg

Coffrage 242,56 m²



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CONSOLE D'ABOUT

Béton 142,34 m3

Acier 15 656,96 Kg

Coffrage 371,20 m²



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Annexe 7 : Plan d’exécution

Documents

APPROCHE QUANTITATIVE ET QUALITATIVE DE LA …