tome 1- OA Conception.pdf

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  • ENIT, BP 3, Belvdre1002Tunis, 71-874-700, Fax:71-872-729

    E-mail : mongi.benouezdou@enit.rnu.tn

    par

    Mongi BEN OUZDOU

    Mise jour : Septembre 2008

    COURS DOUVRAGES DART

    Tome 1 : Conception

    c o l e N a t i o n a l e d I n g n i e u r s d e T u n i s

  • Prface

    Ce document prsente la conception des ouvrages dart et notamment celle des

    ponts. Le point a t fait sur la ralit tunisienne avec les donns technico-

    conomique correspondantes. Cest pourquoi, nous avons prsent surtout les

    ouvrages couramment employs. Ce document a t consolid par des illustrations

    multiples douvrages en Tunisie.

    Le premier chapitre expose les ouvrages dart en gnral. Ensuite, et pour le

    reste du document, nous navons trait que les ponts, qui sont les ouvrages les plus

    employs en Tunisie. Cest ainsi que le deuxime chapitre prsente les

    classifications des ponts selon plusieurs critres. Ltudiant peut ainsi diffrentier

    les diffrents types et leur utilit. Ensuite, et avant de choisir un type de pont, il est

    ncessaire de connatre les diffrentes donnes naturelles et fonctionnelles

    ncessaires pour un projet dun pont. Ce sujet est expos dans le chapitre 3.

    Le chapitre 4 prsente les critres de choix dun pont et ensuite les

    prdimensionnements des ponts courants en bton arm et en bton prcontraint.

    Enfin, nous exposons, dans le chapitre 5, la conception des quipements des ponts.

    Il est noter que ce document ncessite un complment sur les appuis et sur les

    fondations.

    Ce document est utile pour les lves ingnieurs en gnie civil des coles

    dingnieurs ainsi que les ingnieurs dbutants dans le domaine. Certes les

    ingnieurs daujourdhui sont plus appels concevoir qu calculer les ouvrages.

    Jespre aussi que ce document sera daide pour les concepteurs de ponts en

    Tunisie.

    Mongi Ben Ouzdou

    Matre de Confrences lENIT Tunis, le 21 Septembre 2008

  • M.Ben Ouzdou Cours dOuvrages dArt

    Chap 1: Gnralits sur les ouvrages dart 1

    Chap 2 : Classification des ponts. 15

    Chap 3 : Donnes ncessaires pour un projet dun pont 49

    Chap 4 : La conception des ouvrages en Bton Arm et en Bton Prcontraint 61

    Chap 5 : Les quipements des ponts 90

  • M.Ben Ouzdou Chap 1, page 1

    Remblai de route

    Chapitre 1

    1-1 Introduction p 1 1-2 Buses et Dalots p 1 1-3 Tunnels p 5 1-4 Ponts p 8

    1-1- Introduction

    Dfinition dun ouvrage dart : Pour laborer des routes, on rencontre diffrents obstacles tels que les oueds ou rivires, les montagnes, les chemins de fer et les autres routes. Pour les franchir, on construit des ouvrages artificiels, qui portent le nom : Ouvrages dArt. Ce terme est compos de deux mots :

    - Ouvrages indiquant les constructions, - Art indiquant limportance de laspect esthtique et architectural dans ces constructions.

    Exemples : Ponts, tunnels, buses, dalots.

    1-2- Buses et dalots Ce sont des ouvrages, surtout hydrauliques et parfois routiers, en bton arm (prfabriqu ou non) ou en acier de forme cylindrique, ovale ou rectangulaire. Ces ouvrages sont en gnral de tubes de sections normaliss noys dans le remblai la surface du sol naturel. Ces ouvrages sont assez employs en zone rurale et notamment pour le franchissement des petits oueds. On y distingue trois catgories:

    1- Les buses rigides, de forme circulaire, en bton arm prfabriqu en usine (tel que Bonna Bton Bir Mchargua ou El Kanaouet Enfidha). Ils sont considrs galement comme des tuyaux. Ces ouvrages de plus en plus rarement employs comme franchissement doueds.

    Figure N1 : Exemple dune buse circulaire.

    GNRALITS SUR LES OUVRAGES DART

    Buse

  • M.Ben Ouzdou Chap 1, page 2

    0,38 2,0 m

    0,12

    0

    ,6 m

    Photo N1 : Buses rigides en BA sous la RN1 Kettana (Gabs).

    2- Les buses souples, mtalliques, circulaires ou ovodes, construit par assemblage de plaques ondules [1,2]. Leur souplesse leur permet dabsorber des charges assez importantes. Cest pourquoi, ils sont recommands sous un fort remblai et deviennent ncessaire partir dun remblai de hauteur suprieur 16 m. Les buses les plus connus sont les buses Armco [3]. Les tles sont galvanises. Les diamtres les plus courants varient de 0,15 6,40 m et les ouvertures de 0,40 m 8,50m (ovales).

    Photo N2 : Buse mtallique sous la RN6 Mdjez El Bab sur le lit majeur de la Medjerda.

    Figure N2 : Exemple dune buse ovode et forme des tles

    Buse

    Remblai slectionn

    D D D

    Ondulation de la tle

  • M.Ben Ouzdou Chap 1, page 3

    Photo N3 : Tle ondul dune buse souple connecte par des boulons.

    3-Les dalots, cadres section rectangulaire (ou carr), en bton arm. Ces ouvrages sont soit couls sur place soit prfabriqus ( lusine Bonna Bton de Bir Mchargua par exemple). Dans ce dernier cas, louvrage est compos par plusieurs lments qui sembotent en mles-femelles. Les sections sont normalises mais elles peuvent aussi tre prfabriques sur commande.

    Figure N3 : Schma dun dalot

    Photo N4 : Dalots prfabriques prs pour tre installs (RN3). Les buses et les dalots peuvent tre simples ou multiples.

    Figure N4 : Schma dun dalot triple

  • M.Ben Ouzdou Chap 1, page 4

    Photo N5 : Dalot triple prfabrique en cours dexcution (RN3).

    Photo N6 : Dalot triple couls sur place, en cours dexcution (Autoroute Hammamet - Msaken).

    PhotoN7 : Exemple de buses multiple sous la RN6 Mdjez El Bab. Le dimensionnement de tels ouvrages ncessite deux tudes :

    Une tude de dbit hydrologique et de dbit hydraulique, afin de dimensionner la section de passage ncessaire. Cette tude est dtaille dans le prochain chapitre. On prend des priodes de retour de 10 ou 20 ans.

    Une tude de rsistance des matriaux, afin que la structure soit capable de supporter les pressions dues au poids des terres et aux surcharges des vhicules roulantes.

  • M.Ben Ouzdou Chap 1, page 5

    Rcapitulation :

    Ci-aprs une comparaison entre les buses et dalots (tableau N1).

    Buses Type Rigides Souples Dalots

    Forme circulaire ovale rectangulaire Matriaux BA Acier BA Mise en uvre

    Prfabriques en usine

    tles prfabriques et assembles

    Coul sur place ou lments prfabriqus

    Emploi Faible dbit Sous remblais important

    Couramment employs

    Avantages Economique Supporte des charges

    importantes

    Evacue un dbit important,

    Economique Inconvnient petit dbit import Dure de

    construction plus longue

    Tableau N1: Comparaison entre buses et dalots.

    1-3 Tunnels Daprs la destination du tunnel, on distingue principalement les tunnels routiers, les tunnels ferroviaires, les tunnels canaux et les tunnels hydrauliques. Ce sont gnralement des ouvrages coteux de premier tablissement et encore dexploitation, en raison de la ncessit de leur ventilation, de leur clairage et de leur surveillance. Leur construction nest justifie que dans des cas exceptionnels. La ventilation est ncessaire surtout pour les tunnels routiers en amenant de lair frais et en soutirant lair vici par les gaz dchappement des vhicules et les fums en cas dincendie. Dans les tunnels section vot, lair vici et lair frais circulent au plafond. Dans les tunnels section circulaire, lair vici est dgag au niveau du plafond alors que lair frais est introduit den bas. Pour les tunnels cadres, lchange dair se fait transversalement. Cest ce problme de ventilation qui limite la taille des tunnels routiers. Les plus grands tunnels dans le monde sont des tunnels ferroviaires. Le record mondial des tunnels est le tunnel de Saint-Gothard (en suisse) de longueur 57 km [4] et dont les travaux sont prvus dtre achev en 2013, suivi par le tunnel de Seikan (au Japon) de longueur 53,850 km (sous mer, ouvert en 1988) [5,6], suivi par le tunnel ferroviaire sous la manche entre la France et lAngleterre de 50,450 km de long (ouvert en 1994). Alors que le record mondial du tunnel routier natteint que 24,510 km qui est le tunnel de Laerdal au Norvge (ouvert en 2000), suivi par celui de Saint-Gothard en Suisse (16,918 km de long, ouvert en 1980). Un tunnel routier doit aussi tre clair afin que les automobilistes ne soient pas aveugls lentre ou blouit la sortie du tunnel. Les mthodes de creusement et de soutnement sont de plus en plus enrichies et affines. Le procd le plus traditionnel est lexcavation par explosif. Des machines foreuses dites ponctuelles peuvent servir aussi lexcavation. Des machines de prdcoupage peuvent aussi raliser des prvotes dans les sols cohrents, remplir au fur et mesure de bton projet. Si le sol nest pas cohrent, on peut utiliser une injection par jet de ciment et deau qui, en en se mlangeant avec les lments de terrain, forme ainsi du bton. Le bton projet peut tre constitu aussi par de petites fibres mtalliques incorpores. Enfin, il est important de citer une mthode assez spectaculaire qui est le creusement par tunneliers. Ces derniers sont des machines foreuses pleines sections, qui peuvent tre visitables et de diamtre variant entre 1,5 m et 14 m (le plus grand tunnelier en 1991 a t construit au Japon est de 13,94 m de diamtre) [7]. En Tunisie, le tunnel hydraulique de Barbara Fernana (7 km de longueur) a t creus en employant un tunnelier (en 1998).

  • M.Ben Ouzdou Chap 1, page 6

    Photo N8 : Entre du Tunnel en cous de construction (complexe du barrage de Barbara Fernana).

    Photo N9 : Voussoirs prfabriques pour la couverture intrieure du Tunnel de Barbara.

    Photo N10 :