Amandine de Barba Synthèse a.de Barba

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    10-Jul-2016

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  • PFE soutenu en juin 2012 DE BARBA-Amandine 1/4

    M E T H O D E D E D I M E N S I O N N E M E N T A U X E U R O C O D E S

    D O U V R A G E S P R E C O N T R A I N T S C O N S T R U I T S

    P A R E N C O R B E L L E M E N T S S U C C E S S I F S

    A P P L I C A T I O N D E L A M E T H O D E A U C A S D U N O U V R A G E

    D I M E N S I O N N E S E L O N L E C O D E C O L O M B I E N .

    Socit daccueil : Consultora Colombiana S.A

    PFE prsent par : DE BARBA Amandine

    Tuteur industriel : MEDINA Pedro

    Enseignant superviseur : ZINK Philippe

    Resum

    Ayant effectu mon neuvime semestre dtudes dans une universit colombienne, jai voulu me donner la chance de mieux connatre la culture et les mthodes de travail colombiennes en vue dune probable future carrire professionnelle ltranger. Le sujet de ce projet de fin dtudes consiste en la ralisation dun guide mthodologique de dimensionnement des ouvrages en bton prcontraints construits par encorbellements successifs. Cette mthode, commence tre utilise en Colombie, mais les techniques restent anciennes. La prcontrainte extrieure est par exemple compltement inconnue dans le pays. Une partie du projet a consist en de la recherche bibliographique et la rdaction dun guide technique expliquant les connaissances et lexprience franaise de la prcontrainte extrieure. Dans un second temps, un guide de dimensionnement a t ralis afin dexpliquer les mthodes de calculs des ouvrages construits par encorbellements successifs. Enfin une partie du travail a t dappliquer cette mthode au cas concret dun viaduc dimensionn au Code Colombien afin de raliser une tude plus prcise des mthodes de dimensionnement.

    Resumen

    Haber hecho mi noveno semestre en una universidad colombiana, quise conocer ms la cultura y los mtodos de trabajo colombianos, con miras de desarrollarme profesionalmente en el extranjero. El fundamento de esta pasanta consiste en la realizacin de una gua metodolgica de diseo de puentes en concreto pretensados construidos por voladizos sucesivos. Esta manera de construir recin empiezan a utilizarse en Colombia, pero los mtodos son antiguos, por ejemplo el pretensado externo es totalmente desconocido. La primera parte del proyecto fue una investigacin bibliogrfica y la redaccin de una gua tcnica explicando los conocimientos y la experiencia francesa sobre el pretensado externo. Otra parte fue la realizacin de una gua de diseo en el cual se explica el mtodo a seguir para disear los puentes construidos por voladizos sucesivos. Por ltimo se hizo una aplicacin del mtodo a un caso, el cual fue un viaducto ya dimensionado con el CCDSP, Cdigo Colombiano de Diseo Ssmico de puentes. El objetivo de este ejercicio era el de realizar un estudio ms minucioso de los mtodos de diseo.

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    1. Description du projet

    Problmatique A cause de la guerre civile et de ses difficults conomiques, la Colombie est sous-dveloppe en quipements routiers, et reste en marge quant aux innovations technologiques mondiales. Aujourdhui, la situation politique samliore et la Colombie est en pleine expansion conomique : elle a mis en place un programme de dveloppement de son rseau routier. Afin de rpondre rapidement la demande, les bureaux dtudes appliquent les mthodes connues et naccordent que peu de temps la recherche de nouvelles solutions. Pour combler ce manque, le pays fait souvent appel au savoir-faire des entreprises trangres. Au sein de Consultora Colombiana, les ingnieurs sont aussi surchargs. Nanmoins, le directeur Structures , Edgar Franco, souhaite accorder plus de temps ltude de nouvelles technologies. Lembauche dun stagiaire franais est vue comme un atout, dont il souhaite profiter pour orienter lentreprise vers de nouvelles mthodes de calcul. Description du sujet En particulier, M. Franco est intress par ltude de la prcontrainte extrieure. Cette mthode qui est applique massivement depuis les annes 80 en Europe, est inconnue en Colombie. La prcontrainte extrieure peut tre utilise pour diffrents types douvrages. Etant donn que le pays est montagneux, cest la mthode dencorbellements successifs qui sera tudie en particulier. Le sujet se dcompose en trois parties :

    1- Recherche bibliographique et rdaction dun guide technique quant aux pratiques de la prcontrainte extrieure et lexprience franaise.

    2- Rdaction dun guide mthodologique pour le dimensionnement dun tablier encorbellements successifs.

    3- Application de la mthode au cas dun viaduc dj dimensionn selon le Code Colombien. Le but tant dtre plus prcis quant la mthode de calcul.

    Intrt du sujet Dans un premier temps, ce projet intresse mon entreprise, pour souvrir de nouvelles techniques. Dautre part, les ingnieurs de Consultora Colombiana ont plutt t duqus lutilisation de programmes pour le dimensionnement des structures. Le travail que jeffectue les intresse, car ils souhaitent avoir un regard plus critique quant aux calculs quils ralisent. Dun point de vue personnel, ayant ralis mon neuvime semestre en Colombie jai pris conscience des possibilits de travail pour un ingnieur civil en Amrique Latine. Ce projet tait pour moi une relle opportunit, trs enrichissant sur le plan professionnel il reprsentait aussi un dfi linguistique.

    2. La prcontrainte extrieure

    La prcontrainte extrieure ntant pas du tout utilise en Colombie, jai tudi le systme, et rdig un guide dutilisation technique. Le but tait dexpliquer les problmatiques rencontres par les franais lors des dbuts de cette mthode, ainsi que de comprendre ses spcificits techniques et dispositions constructives. Historique La prcontrainte extrieure a vu ses premiers jours en France en 1928 et 1936. Etant donn que Freyssinet se fit connatre internationalement, la mthode ne sest pas vraiment dveloppe aussi vite que la prcontrainte interne, mais nanmoins quelques ouvrages furent construits avec des cbles extrieurs. Cependant la constatation de cas de corrosion dans certains ouvrages a valu une mauvaise rputation la technique, et les recherches ont t abandonnes. Malgr tout, des progrs ont t raliss au niveau des rparations ce qui a relanc la construction douvrages avec des cbles externes. La technique fut massivement utilise en France et aux Etats-Unis dans les annes 80-90. Aujourdhui, les problmes de corrosion sont domins, et les producteurs de prcontrainte proposent des solutions adaptes, agrmentes. Pour les ouvrages construits par encorbellements successifs, demble le dimensionnement des cbles de continuit se fait en prcontrainte extrieure. Technique La particularit de la prcontrainte extrieure est la possibilit de remplacer les cbles, il est donc important de mettre en uvre des units qui se dtendent et se dmontent facilement sans

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    endommager louvrage. La prcontrainte tant expose aux agressions extrieures, il est primordial dutiliser des cbles de bonne qualit. Les cbles les plus exploits sont injects au coulis de ciment, plus conomiques, ils sont aussi trs efficaces pour la lutte contre la corrosion. De plus, leur remplacement est relativement ais et se rvle plus propre que celui des cbles injects de produits souples. Dispositions constructives particulires Des dispositions doivent tre prises pour permettre le remplacement des cbles. Elles concernent en gnral la circulation de personnes, llectricit, lamnagement des piles et des cules, ou encore les ouvertures permettant damener les outils de remplacement. Dautre part, certaines dispositions constructives particulires doivent tre respectes afin de faciliter la mise en uvre de la prcontrainte. Une distance minimale de 5cm doit tre mnage entre la gaine et le bton des hourdis (dans le cas de structures fermes). Une attention particulire doit aussi tre porte quant aux rayons de courbure des dviateurs pour obliger le cble sappuyer dans la masse et permettre ainsi aux dviateurs de transmettre intgralement les efforts de pression aux voussoirs.

    3. Mthode de dimensionnement des ponts en bton prcontraints construits par encorbellements successifs

    La construction par encorbellements successifs consiste en lassemblage en hauteur, dlments de tabliers appels voussoirs. Lassemblage seffectue de faon symtrique partir des piles. Un premier voussoir appel VSP, est mis en place sur pile, puis les autres lments y sont assembls pour former un flau, isostatique et en quilibre. Les flaux sont ensuite assembls les uns aux autres pour former un systme de poutre continue. Ltape dassemblage des flaux est appele clavage, elle se ralise avec un voussoir dit de clavage. Dtermination de la section Un pr-dimensionnement de la section est ralis laide du guide de conception du Stra : Ponts en bton prcontraint construits par encorbellements successifs. Le type de variation du tablier est dtermin en fonction des portes : de 60 80m la hauteur de tablier est constante, de 80 100m elle peut tre variable ou constante et au dessus de 100m elle est variable. Une feuille de calcul Excel a t ralise afin de calculer les caractristiques des sections le long du tablier. Elle permet dentrer les dimensions de la section, le type de variation envisag et renvoie les caractristiques aux abscisses voulues (gnralement au droit des joints entre voussoirs). Puis, les longueurs de voussoirs sont dtermines. On essaie de raliser des voussoirs de mme poids. La longueur de voussoir courante est comprise entre 3 et 4m. Dtermination des cbles de flaux La premire prcontrainte utile la construction par encorbellements successifs, est la prcontrainte de construction utilise pour lassemblage de voussoirs. Cette prcontrainte est interne, place le plus proche de la fibre suprieure, elle a pour but de permettre la structure de rsister aux charges de construction et au poids propre du flau. Une Excel a t ralise pour cette tape de calcul, elle permet de dterminer le type de cble ncessaire en fonction des longueurs de voussoirs souhaites. Dtermination des cbles clisses Lors de lassemblage des flaux et avant la mise en place de la prcontrainte continue, des moments positifs se crent en trave. Ils sont dus la mise en continuit successive du tablier et aux effets thermiques. Pour reprendre ces moments il convient de mettre en place des cbles, appels clisses ou cbles de continuit, dans les goussets infrieurs du caisson, en trave. Le calcul de ces units dpend des efforts hyperstatiques des cbles prcdents ainsi que des charges de construction. Il est donc important ds le stade de dimensionnement de dterminer les tapes de clavage. Les cbles sont calculs en commenant par la dernire tape. Ils sont dimensionns en fonction de leurs effets, du poids propre du voussoir de clavage ainsi que du gradient thermique le long de la structure hyperstatique. Les cbles antrieurs rsistent eux leurs effets, au poids du voussoir de clavage ainsi quaux effets des cbles prcdents. Pour cette tape de calcul aucune mthode Excel gnralisable tout type douvrages na t cre. Il est cependant possible de rutiliser la feuille de calcul des cbles de clavage du viaduc tudi et de la radapter. Cette feuille est, du reste, capable de calculer les sollicitations dues au gradient thermique, aux cbles et au poids des voussoirs.

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    Dtermination des cbles extrieurs Afin de permettre louvrage de rsister aux charges dexploitation, des cbles de continuit sont mis en place le long de louvrage. Ils rsistent en trave aux moments positifs et au niveau des piles aux moments ngatifs. Pour permettre le remplacement des cbles mais aussi pour pallier aux pathologies observes dune prcontrainte de continuit compltement intrieure, ils sont extrieurs au bton. Les cbles peuvent tre filants le long de louvrage ou, par souci dconomie, tre majoritaires dans les traves les plus sollicites, et minoritaires dans les traves de rive. La position des dviateurs peut tre prise de faon empirique : 1/3 de la porte pour les sections variables ou 1/4 pour les sections constantes Par manque de temps, les sollicitations dues au trafic seront calcules laide du logiciel de lentreprise : SAP2000. Un tat des moments dans la structure continue sous la prcontrainte de clavage et des cbles de flau est ralis dans le but de ne pas mettre en uvre trop de cbles extrieurs. Au niveau du fluage, tant donn que les propositions de lEurocode savrent loignes de la ralit, une simplification sera faite en prenant en compte une rserve de 2MPa comme le prconise le guide de conception du Stra.

    4. Application au cas dun ouvrage dimensionn au Code Colombien

    Une application au cas dun ouvrage dimensionn selon le Code Colombien sera ralise afin dexpliquer de faon plus prcise et concrte la mthode de calcul des ponts encorbellements successifs. Louvrage choisit est long de 3 744 mtres et large de 11.70 mtres. Il se dcompose en six tronons de six flaux de 104 mtres de long chacun, les joints dtanchit se trouvant en trave et permettant ainsi aux flaux de fonctionner indpendamment. Je pensais au dpart raliser une tude selon les deux normes, mais lEurocode et le Code Colombien se sont rvls en fait trs diffrents. Le manque de temps et la laboriosit de lexercice mont donc conduite effectuer ltude uniquement aux Eurocodes. Adaptation de lEurocode Etant donn que les charges de trafic en Colombie sont supposes plus importantes, une adaptation a t effectue lors du calcul de celles-ci et les sollicitations ont t dtermines en fonction du Code Colombien. Par ailleurs, lun des grands avantages de la prcontrainte extrieure est de permettre de rduire le poids de la structure. Cette rduction seffectue surtout au niveau du hourdis infrieur. Hors les enrobages spcifis par lEurocode sont denviron 9cm et ceux du Code Colombien de 3.8cm. Une adaptation sera donc effectue dans ce cas pour permettre une rduction du poids.

    Conclusion

    Je suis personnellement ravie du travail que jai eu effectuer. Certes, mon projet a t compliqu car je lai ralis en partie seule : la distance avec la France rendant les changes difficiles et mon directeur ayant t mut au nord du pays. Dautre part, cause du retard pris au dbut de mon stage pour maccorder avec mon directeur sur le sujet je nai pas pu pousser ltude au niveau de dtail souhait. Malgr tout je me suis passionne et suis aujourdhui certaine de vouloir travailler en bureau dtudes. Je suis fire davoir ralis ce travail en autonomie car il ma permis dapprofondir mes connaissances thoriques, de les mettre en application et de mieux comprendre le fonctionnement du bton prcontraint. Il ma aussi donn loccasion dassimiler le fonctionnement dExcel dont ma matrise ntait alors que basique. Par ailleurs, en ayant effectu mon projet de fin dtudes en Colombie, jai ralis que jai une relle possibilit dy exercer une activit professionnelle. Le pays est ouvert aux entreprises trangres et en plein dveloppement. Jai donc profit de mon stage pour commencer me faire des relations professionnelles, et comprendre le fonctionnement des entr...

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