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Séance n° 9
VSPVSCAA
conceptions
T. DUCLOS - VCGP
sommaire
• VSP – Conditions d’appuis et entretoises– Têtes de pile non encastrée
• Clouage• Conception transversale du clouage
– Câblage extérieur et ses conséquences– Effets de certaines sollicitations– Méthodes de calcul du cadre
Les conditions d’appui
• Ces coupes montrent les types d ’appui possibles:– encastré– appuis dédoublés– encastrement souple– appuis simples
Rodez: encastré sur 2 voiles souples
Appui non encastré
• Les conditions d’appui provisoires – impact sur la tête de pile – conception de l’entretoisement
• Principes de fonctionnement du VSP• assurer le passage des bielles• Lignes d’épure• Les poussées au vide doivent être accrochées ou
s’appuyer sur du béton
Le clouage est en général réalisé depuis le VSP
Chevêtre de la pile
Cales provisoires
Fût de la pile
Appareil d'appui définitif
Câbles de clouageLes câbles sont ancrés au dessus du hourdis supérieur, les efforts étant ramenés sur les âmes
ils sont provisoires, démontables
clouage
Impact mécanique du- talon du VSP- hourdis supérieur
Impact géométrique- règle du débord- passage direct des bielles
clouage
B
0,25 B 0,25 B0,5 B
entretoise
cales
pile
clouage
Le clouage peut être appuyé directement sur l’entretoise, ou rapporté vers l’âme par l’intermédiaire d’une poutre de répartition
Sur l’entretoise
clouage
B
0,25 B 0,25 B0,5 B
entretoise
cales
pile
clouage
Le clouage peut être rapporté vers l’âme par l’intermédiaire d’une poutre de répartition
Poutre de répartition
Les câbles de clouage sont ancrés soit sous le chevêtre, dans la pile ou dans la semelle – plus un câble est court et moins il est ductile.
dispositions en tête de pile• dimensionner les têtes de pile pour contenir
– les appuis– les vérins– les cales et le clouage
• Impact sur le talon et l’entretoise
Vue de face (sans cales, ni câbles)
Bossages
Cale Cale
CaleCale
A.A.définitifA.A.
de l'ouvrageAxe Longitudinal
Vérins
Câbles de clou
Tête de la pile, vue de dessus
définitif
Exemple des têtes de pile du viaduc de l ’Arret Darré
Clouage – aménagement de la tête de pile => talon du VSP
Câblage extérieur
• câblage extérieur d’un 3 travées• Actions sur l’entretoise• Impact sur ses dimensions
Famille 1
Famille 2
Famille 3
entretoises déviateurs
0,2 à 0,25 l
• VSP
Exemples dedispositions
constructives(câbles 19T15 dans un pont construit en
encorbellements)
• VSP - câbles extérieurs
• VSP -
• Réactions d’appui• Torsion• Accrochage des bielles• Traverse supérieure• Traverse inférieure
Effets de certaines sollicitations-impact sur les coffrages
0
Risque d’instabilité
solution
1. Élargir
2. Créer un plus grand espacement
δ
Mt
N
MtNR
MtNR
B
A
2
2
B A
AA trop proches
REACTIONS D’APPUIS
1. Élargir
majMtNR
majMtNR BA
22
maj δ
Disposition des AA
2. Créer un plus grand espacement en modifiant le coffrage du VSP
maj δ
Mt
N
B A
majMtNR
majMtNR BA
22
Disposition des AA
Créer un treillis avec bielles et tirants
maj δ=δ’
Mt
N
B A
Passer la torsion
entretoise
ou
F hMtF /
Mt
Le démontrer!
h
Torsion
Inverser la triangulation
d
ou
Torsion
Créer un cadre
d
Fonctionnement avec des flux suivants un cadre
Torsion
d
descentes de charges: Tg et Td / âme
Ta=(α+β)Ta
αTa
βTa
α+β=1
Traverse supérieure
Effort à coudre Fcosα
-Fsinα
F/R
LF/R’
L’
F/R est équilibréF/R’ ne l’est que par la résistance interne du béton
=> Règles de diffusion à appliquer
Spécificité de la hauteur variable: Effet Résal
• Sur le hourdis inférieur, sur une facette droite
MtN
V
+
-
2
0
n
)2sin(2
)2cos(22
• On tire alors
)2cos(1)2sin(
)2cos(12
• Pour obtenir l ’effet, il suffit d ’intégrer les cisaillements sur l ’aire du hourdis inférieur
TRAVERSE INFERIEURE
Traverse inférieure
– Pour obtenir l’effet Résal, il suffit alors d ’intégrer les cisaillements sur l’aire de hourdis inférieur
– d ’où la réduction inf
infinf )2cos(1
)2sin( Nddhinh
Coupe transversale en partie basse du caisson
âmes
Hourdis inférieur
une géométrie à hauteur variable permet d ’orienter favorablement la compression du hourdis inférieur près des appuis et conduit à une réduction du tranchant
Traverse inférieure – L’effet résal met en évidence un autre phénomène qui est l’effet de poussée au vide
– La poussée au vide est introduite par la variation fortement parabolique de la hauteur du caisson près de l ’appui
– F développée dans le hourdis inférieur, génère une poussée au vide
– La poussée au vide crée des flexions parasites pouvant provoquer des risques d ’instabilité au flambement
MtF/R
N
R, courbure de l ’intrados
F
La courbure est fournie par l ’équation y=x2/(2R)
Hourdis inférieur
Compression et flexion
Action Concourante hors du béton: créer un talon
Action des compressions du hourdis inférieur
Traverse inférieure
d
action du hourdis inférieur sur la traverse inférieure
Poutre encastrée sur les âmes
Zone externe à l’AA à suspendre aux âmes
d
action du hourdis inférieur sur la traverse inférieure
Zone d’appui hors âme
Zone d’appui sous l’âme
Action locale du hourdis supérieur On a 2 poutres, celle du hourdis inférieur, voir
précédemment et celle du hourdis supérieur
Les actions sont longitudinales et transversales => les repérer spatialement
Bétonnage du VSP
• Le bétonnage en grande masse nécessite de prendre quelques précautions pour éviter des effets liés à la prise de la grande masse de béton mise en œuvre– Thermique – exothermie lors de la prise– Bridage sur les coffrages – fissuration
• Phasage de bétonnage• Refroidissement – température sur site – période de
travail• Mise en œuvre du béton• Attention aux reprises de bétonnage (les prévoir) renfort
d’armatures
Voussoir sur culée
L’entretoise comme sur le VSP servira à bloquer les torsions
Elle servira aussi à ancrer les câbles de précontrainte extérieure, en rendant cet élément indéformable
Voussoir sur culée
Vers déviateur
Diffusion des efforts: couture (règles de diffusion)
Clouage de la bielle d’about
Entretoise épaisse pour permettre d’assurer l’appui aux efforts concentrés
Appareils d’appui
• Point fixe et direction des déplacements• Orientation des AA• Recherche du point fixe• Calculs des déplacements• Calculs des efforts• méthodo
Appareils d’appui
Point fixe P
R’ < RA
A’
)1(' TRR α=α’, conservation
'AA T
R
R’
En conclusion disposer les AA suivant le point fixe
Cas du retrait thermique
Appareils d’appui
Mobile, multi directionnel
Mobile, mono directionnel
Point fixe
Choix du point fixe: privilégier des déplacements à peu près identiques aux 2 extrémités
Cas particulier OA ferroviaire: point fixe en extrémité –AD – dispo para sismique
• On exprime les variations de longueur/travée
• ΔL1=Tr1 x ε = u1 – u0
• ΔLi=Tri x ε = ui – ui-1
• Si on somme sur l’ensemble il reste ui et u0
• ΣΔLi = ui-u0 => ε x ΣTri= ε x di= ui-u0
• On pose di= ΣTri
Appareils d’appui – retrait/dilatation
0 1
i
n
Tr 1 Tr n
Méconnaissance du point fixe
u1u0 ui-1
Appareils d’appui – retrait/dilatation
• Équations: on introduit la raideur ki
• ki est la raideur de l’appui i (pile+fond+AA)
• On aura ε x di x ki=ki ui – ki u0
• Sachant que ΣHi=0 avec Hi=ui x ki
• ε Σ di x ki= Σ ki ui – Σki u0
• comme Σ ki ui=0
• u0 = -ε Σ di x ki/ Σki
• d’où les ui, d’où les Hi
Appareils d’appui – retrait/dilatation
• Si Hi > 0,03 (conventionnel) Ni => glissement• De o à k-1 les appuis glissent, Hj=0.03 x Nj=H*j
• Coeff frottement variable voir règles du document guide du SETRA: « AA à pot »
• Il faut déplacer le point de référence 0 à l’appui k, premier appui ne glissant pas. Les calculs se réitèrent de la même manière entre l’appui k et l’appui n-p, p étant le dernier appui ne glissant pas
• Par contre on a toujours ΣHi=0 pour i= 0 à n
0 1 i n
Tr 1Tr n
L2L1
• Rappel: raideur ki• 1/ki=1/ki(pile)+1/ki(fond)+1/ki(AA)• Ceci revient à écrire que les souplesses
se cumulent les déplacements s’ajoutent
• Cas du freinage: les déplacements sont égaux ui=u0=u
Appareils d’appui – retrait/dilatation
• Si point fixe imposé les calculs se déroulent en analysant l’équilibre des efforts à gauche et à droite
• Sous effort imposé tous les appuis réagissent (freinage)
• Les appuis glissants agissent jusqu’au palier égal au seuil de glissement.
Appareils d’appui – retrait/dilatation
Choix des AA
• Néoprènes• Appareils d’appui à pots• Appareils spéciaux métalliques
On trouve 2 types d’équipages mobiles
Les équipages accrochés par au dessus
Les équipages accrochés par en dessous
Equipage mobile
Ces types sont accrochés aux voussoirs par des tiges d’ancrage: tiges filetées ou cannelées de précontrainte
Equipage mobile
Reprise du moment: équipage + béton coulé en place
P=Peq+ Pcp
Appui de l’équipage
Poutre mobile :A
Coffrage pouvant glisser sur la poutre A : B
A A
B
ces structures métalliques sont souvent lourdes et coûteuses:
40 à 60 tonnes, 0,4 à 0,6 MN par équipage
Prix de 150 k€ à 300 k€ la paire
À ces équipages, il faut aussi ajouter des équipements auxiliaires, pompes à béton, grues à tour, voir des bungalows sur les fléaux….
Equipage mobile
Le cycle d’avancement de l’équipage mobile est le suivant pour un équipage par en dessous
1- accrochage du coffrage au voussoir i qui vient d’être coulé, puis libération de la poutre A
2- dégagement et avancement de la poutre A, puis fixation
3- dégagement du coffrage et ripage sur la poutre A, le bétonnage du voussoir i+1 est possible
Equipage mobile
Le cycle d’avancement de construction est le suivant après mise en place de l’équipage:
1. Préparation des coffrages: ½ journée
2. Mise en place de la cage d’armatures: ½ journée
3. Bétonnage: ½ journée par voussoir soit 1 jour pour une paire
4. Mise en tension le lendemain, 20h après environ
5. Déplacement de l’équipage: ½ journée à 1 journée
Le cycle minimal est ainsi de 3 jours à 3,5 jours. Ce cycle s’est sensiblement réduit depuis la mise en place d’adjuvant dans les bétons, et l’organisation optimale du travail dans les équipages.
Equipage mobile
L’évolution est constatable sur le tableau suivant:
Mise en place du ferraillage + câbles 2 à 3 jours
Bétonnage, environ 1 à 2 jours
Durcissement du béton 1 jour
Mise en tension, déplacement de l’équipage 1 jour
D’où total: 6 à 7 jours.
Equipage mobile
Bétonnage –hauteur cheminées et vibration
1
22
3
Leg: coffrage
Bétonnage de 1 -> 3
Le cycle de bétonnage se décompose de la manière suivante
La formulation du béton est calée pour offrir une durée de maniabilité permettant de réaliser d’abord le hourdis inférieur avec son gousset sans que le béton de cette zone refoule vers la partie plane centrale
Bétonnage
1
22
3
Leg: coffrage
Exemple de préparation du bétonnage du hourdis inférieur
Bétonnage
La formulation du béton est aussi calée pour offrir une maniabilité importante dans les parties verticales du caisson (les âmes) du fait de l’encombrement: gaines, armatures passives
Bétonnage
1
22
3
Leg: coffrage
La formulation du béton doit aussi offrir des caractéristiques particulières de durabilité gel/dégel sur la zone supportant les superstructures et les couches de roulement.
Bétonnage
1
3
Leg: coffrage
2 2