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Vibration et légèretés des passerelles La recherche de ...mes. · PDF file1ontrôle vibratoire des passerelles piétonnes: Guide de dimensionnement, ... Techniques des Routes et

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  • Vibration et lgrets des passerellesLa recherche de lgret visuelle peut-elle tre en accord avec la lgret quantitative ,fondement de lart de lingnieur ?

    Dorra Bchaier

    Mmoire de masterJanvier 2012

    Directeurs de mmoireJean-Franois Blassel Guillemette Morel-Journel

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  • Dorra Bchaier

    Mmoire de master Matires penserJanvier 2012

    Directeurs de mmoireJean-Franois Blassel Guillemette Morel-Journel

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  • Introduction 3

    1. Vibration des passerelles pitonnes : une dfaillance lie la notion de lgret?

    1.1 Origines physiques du comportement dynamique

    1.2 Rvlation de la dfaillance : -Passerelle Solfrino -Passerelle du Millnium

    1.3 Limpact de la lgret apparente sur la perception de la vibration des passerelles

    1.4 Les solutions adopter pour satisfaire le critre de confort

    2. Amlioration du comportement dynamique: une stratgie doptimisation de la structure prservant ses qualits de lgrets?

    2.1 Modifications de la structure et impact sur la recherche de lgret apparente-Modification de la Masse-Modification des frquences naturelles

    2.2 Lgrets des passerelles catnaires de Schlaich: La passerelle du Nord

    2.3 Stratgie dintgration: une rponse viable dans la qute de grandes portes?

    3 Amortisseurs: une machine en rponse une qute esthtique de lgret?

    3.1 Une machine, une fonction

    3.2 La technique des amortisseurs: un poids dans la conception-Impact sur le dimensionnement-Impact sur la conception de la structure: La passerelle Simone de Beauvoir

    3.3 Impact visuel des amortisseurs: recherche deffacement de la machine

    4 La qute de lgret apparente et lthique des ingnieurs

    4.1 Une lgret apparente en contradiction avec lart de lingnieur:-Le Millenium Bridge: lgret apparente et massivit immerge

    4.2 Conception des passerelles: Art structurel ou Architecture

    La recherche dun idal de lgret inaccessible? Choix de parti ou compromis

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    Introduction

    Le dbut du 21me sicle fut marqu, dans le monde de lingnierie et de larchitecture, par la rvlation du phnomne des vibrations horizontales des passerelles li la marche des pitons. Deux passerelles ont fait merger ce comportement dynamique lors de leur inauguration: la passerelle Solfrino, Paris, en dcembre 1999 et la passerelle du Millnium, Londres, en juin 2000. En effet, lors de leur inauguration, ces passerelles se sont mises vibrer de faon spectaculaire affectant le confort des pitons. Ces vibrations furent filmes et ces vnements furent trs largement mdiatiss.

    Les passerelles sont des ouvrages dart subissant des chargements dynamiques engendrs par le vent, le sisme, mais aussi par les pitons quelles portent. Au vue de lallongement de leur porte, leur souplesse et leur lgret, les passerelles modernes sont de plus en plus sensibles ces comportements dynamiques et depuis le dbut du 21me sicle, le comportement des passerelles sous laction des pitons ne peut plus tre ignor et est le sujet de nombreux ouvrages et confrences.

    La vibration horizontale des passerelles sous les charges pitonnes est un phnomne intimement li la conception mme de la passerelle et notamment sa lgret. Pour les passerelles modernes, la qute effrne de lgret serait une des causes de laugmentation de leur sensibilit aux chargements dynamiques des pitons.

    La notion de lgret est une notion complexe qui peut tre dfinit de plusieurs manires. Principalement, on utilise ce terme pour qualifier un objet qui a peu de poids par rapport un ensemble dobjets de poids comparables. Un objet lger peu galement tre un objet qui se dplace facilement : on retrouve alors la notion de mouvement qui est au cur du phnomne de vibration des passerelles. De plus, cette notion peut ramener une apprhension plus sensible, caractrisant un objet qui donne une impression de grce, dlan et de finesse. Ainsi, la lgret qui est une notion clef dans le phnomne de vibration des passerelles pitonnes peut avoir deux types de traductions que lon peut appeler

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  • lgret quantitative et lgret apparente .

    Les passerelles tant des ouvrages dart, elles sont en ce sens des constructions particulires car la structure y tient une place fondamentale, elle reprsente une part importante de la masse et du cot de louvrage. La conception de ces structures fait partie du domaine de lingnierie et est troitement lie la recherche dune conomie de matire pour produire un ouvrage lger quantitativement, efficace et des cots raisonnables.

    Mais la particularit de ces ouvrages est dans la forte attention esthtique qui leur est apporte. En effet, les passerelles contrairement aux ponts, sont des ouvrages traverss, touchs et regards par les pitons se dplaant lentement. Cela signifie qu elles sont plus directement exprimentes que les ponts routiers et ferroviaires, ce qui influence certainement leur conception dans son ensemble et encore plus en dtail. Elles doivent tre une chelle humaine. Elles ne connectent pas ncessairement deux points par une ligne droite comme la majorit des ouvrages darts de franchissements routiers et offrent de multitudes de possibilits pour chapper lunidimensionnalit. Les pitons peuvent exprimenter les passerelles dun pas lent en profitant du paysage qui peut tre prsent diffremment selon le parcours de la passerelle.1 Ces ouvrages ont une dimension vnementielle et monumentale par leurs impacts sur le territoire. Tout ceci, implique limportance de laspect esthtique de ces ouvrages et la ncessit dune apprhension architecturale lors de leur conception.

    Ainsi, elles naissent dune interaction particulire entre architectes et ingnieurs et dune tension entre une qute dune apparence de lgret et dune lgret quantitative. On peut se demander si, lors de la conception de passerelles pitonnes, la recherche effrne de lgret visuelle, au regard de la ncessit de contrle des vibrations horizontales, peut tre en accord avec une lgret quantitative (conomie de matire et de moyens) qui est une des bases de lart de lingnieur.Pour rpondre cette question, nous allons commencer par analyser le rapport existant entre les diffrentes acceptions de la notion de lgret et lmergence du phnomne de vibration des passerelles. Nous nous appuierons pour cela sur lanalyse des passerelles lorigine de la rvlation de ce phnomne: la passerelle Solfrino et la passerelle du Millnium.Nous tudierons ensuite les diffrentes stratgies proposes par les nouveaux guides de conception des passerelles en essayant de comprendre ce quelles peuvent apporter la qute de lgrets. En effet, on distinguera deux approches.

    1 Footbridges are walked upon, touched and looked at by the slow moving pedestrian. Thismeans that they are more directly experienced than road and railroad bridges, a fact thatcertainly influences their design as a whole and even more so in detail. They must be on ahuman scale.In comparison to road bridges (and, to a larger extent, railroad bridges), which mustusually connect two points in the most direct way, footbridges offer a multitude ofpossibilities to escape this one-dimensionality. Pedestrian desire lines can be reflected in thedesign and heavily influence the layout of the bridge. Guidelines for the design of footbridges.

    Volume 32 de Bulletin, Fdration international du Bton, FIB, 2005

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    La premire sappuie sur ladaptation de la structure pour palier les vibrations horizontales. Cette approche, illustre par la conception de la passerelle du Nord de Schlaich Bergmann & Partners, est-elle en accord avec la qute de lgret apparente et quantitative ou se traduit-elle par un sur-dimensionnement de louvrage? La deuxime stratgie consiste mettre en place une machine permettant dabsorber les vibrations excessives de la structure, les amortisseurs. Cette technique t-elle un impact sur le dimensionnement, la conception et lapparence de lgret de la passerelle? Pour rpondre cette question, nous tudierons la passerelle Simone de Beauvoir de Dietmar Feichtinger et RFR, pour laquelle la ncessit dintgrer dajouter amortisseurs fut intgre ds les premires tapes de la conception.Enfin, nous essayerons de comprendre si la qute de lgret architecturale peut tre en accord avec lart structurel de lingnieur de lconomie de matire. Nous regarderons notamment la passerelle du Millenium en essayant de comprendre si les moyens mis en oeuvre pour produire limpression de lgret sont en accord avec une dmarche dconomie de matire.

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