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
Approche quantitative et qualitative de la précontrainte longitudinale dans les caissons
du pont Felix Houphouët Boigny en Côte d’ivoire
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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)
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 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
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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
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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
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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
Conclusion partielle .............................................................................................................. 22
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
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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
Conclusion partielle .............................................................................................................. 38
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
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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 partielle .............................................................................................................. 57
Conclusion ................................................................................................................................ 58
Bibliographie ............................................................................................................................ 59
Annexes .................................................................................................................................... 60
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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
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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
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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
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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
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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.
Approche quantitative et qualitative de la précontrainte longitudinale dans les caissons
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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.
Approche quantitative et qualitative de la précontrainte longitudinale dans les caissons
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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.
Approche quantitative et qualitative de la précontrainte longitudinale dans les caissons
du pont Felix Houphouët Boigny en Côte d’ivoire
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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
Approche quantitative et qualitative de la précontrainte longitudinale dans les caissons
du pont Felix Houphouët Boigny en Côte d’ivoire
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Figure I-4 : Coupe longitudinale du PFHB
Approche quantitative et qualitative de la précontrainte longitudinale dans les caissons
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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
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Figure I-5 : Coupe transversale travée type
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du pont Felix Houphouët Boigny en Côte d’ivoire
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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
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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-
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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.
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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…).
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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.
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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.
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: 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).
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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.
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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.
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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 ;
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• 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
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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.
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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
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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
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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.
Conclusion partielle
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.
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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
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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) :
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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
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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
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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
𝑔𝑟é𝑠𝑒𝑎𝑢(𝑙∅400) ≈ 0.4𝑡/𝑚𝑙
𝑔𝑟é𝑠𝑒𝑎𝑢(𝑙∅600) ≈ 0.7𝑡/𝑚𝑙
𝒈𝟗 = ∑ 𝒈 = 𝟏. 𝟕𝟓𝒕/𝒎𝒍
Soit 𝐺2 = ∑ 𝑔𝑖9𝑖=2
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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
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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
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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 :
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• 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.
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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
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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.
Conclusion partielle
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.
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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
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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).
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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).
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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).
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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
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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
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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
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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
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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).
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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
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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
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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.
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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 :
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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
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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:
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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
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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.
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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.
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Conclusion partielle
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.
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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.
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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
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 60
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
Approche quantitative et qualitative de la précontrainte longitudinale dans les caissons
du pont Felix Houphouët Boigny en Côte d’ivoire
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Annexe 1 : Image de synthèse du Pont Félix Houphouët Boigny
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 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
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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
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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
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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
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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 :
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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.
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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
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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) :
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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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Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide XI
Annexe 3 : Définition de la section du caisson dans le logiciel CSIBRIDGE
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Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide XII
Annexe 4 : Définition des surcharges d’exploitation dans le logiciel CSIBRIDGE
Figure : Surcharges Bc
Figure : Surcharges Qtrain
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Mémoire de Master d’ingénierie Promotion 2019-2020 SADIA Loua Aristide XIII
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