Note professionnelle et de sécurité importante : Il s’agit d’un examen d’expert en archives, et non d’une conception, d’un calcul statique, d’une évaluation d’un pont existant ou d’instructions de construction, d’inspection ou de réhabilitation. Les divisions, portées, rapports, contraintes, matériaux, détails de joints et solutions de construction d’origine ont été transférés sans vérification professionnelle et ne doivent pas être utilisés comme spécifications modernes. La conception et les travaux sur les ponts nécessitent des concepteurs et des entrepreneurs agréés, les réglementations et normes en vigueur, les données géotechniques et hydrologiques, le calcul des effets permanents et variables, la fatigue, le vent, la température, la sismicité, la stabilité, les fondations, les conditions d’assemblage et la robustesse, ainsi que les essais des matériaux, de la corrosion, des joints et de l’état réel de la structure. L’accès à la structure, les travaux en hauteur, la circulation, le levage, la soudure, la découpe et le montage comportent des risques mortels et nécessitent un plan de protection particulier.
La conception, la construction et la réhabilitation de ponts en acier ne font pas partie de la nouvelle offre publique de Savo Kusić. L’accent actuel est fenêtres en bois, fenêtres en bois-aluminium, fenêtres personnalisées et portes. Pour un projet de fenêtre ou de porte, vous pouvez envoyer demande de devis.
Ponts en arc
Il existe de véritables ponts en arc avec des arcs rigides, qui peuvent recevoir toutes sortes d’impacts, et des ponts en arc composés de tiges, où un système rigide est obtenu par l’existence d’une poutre de raidissement. Un arc raidi (poutre de Langer) est calculé sous l’hypothèse d’assemblages articulés, de sorte que l’arc est chargé uniquement avec des efforts normaux. Les moments de flexion sont repris par la poutre de raidissement, qui joue également le rôle de tension si l’arc est situé au-dessus de la poutre.
Les arcs et les poutres Langer sont plus économiques que les ponts à poutres pour les plus grandes portées, car la pleine charge également répartie n’est reçue que par la ligne de support de l’arc. À l’exception des forces supplémentaires, les moments ne sont provoqués que par un chargement partiel et ils sont nettement plus petits dans les arcs que dans les poutres.
Fig. 1 — Ports de grille
Fig. 2 — Ports en étain
a) Constructions d’arcs. Les ports à serrage sont rarement construits en raison des difficultés de serrage des supports. Les plus courants sont les ports sur deux joints. Les ports à trois charnières ont l’avantage que le mouvement des supports et le changement de température n’y provoquent pas de forces. Ils sont particulièrement applicables pour les faibles ratios f/l et pour le cas de sols peu fiables. Les ports rigides sont réalisés sous forme de grilles (fig. 1) ou de supports métalliques (fig. 2). La structure voûtée est située au-dessus et au-dessous de la chaussée, une chaussée en contrebas est évitée pour des raisons esthétiques. Les ports au-dessus de la chaussée reçoivent des contreventements afin de recevoir la poussée du port. Si l’arc est relié rigidement aux poutres des ouvertures adjacentes (fig. 1 c et e), les dimensions statiques peuvent être influencées dans de larges limites.
b) Les poutres Langer ont des arcs relativement solides, puisque la longueur de flexion est égale à la distance entre les nœuds de la connexion supérieure. Les solutions avec un arc sous le trottoir (fig. 3d) sont rarement utilisées dans les ponts. La poutre pour les raidisseurs peut être en tôle ou en grille. Avec les deux solutions, ce faisceau peut être continué en continu dans les champs voisins, de sorte que des systèmes continus ou Gerber soient créés (fig. 3b). Sur la fig. 4 montre une coupe transversale d’un pont avec une poutre centrale. La structure de support se compose d’un arc en tige, de suspensions rigides et d’un caisson creux fermé servant de poutre de raidissement qui reçoit les moments de torsion et de flexion.
Fig. 3 — Poutres plus longues
Fig. 4 — Coupe transversale du pont avec une poutre principale intermédiaire
c) Ponts à ossature. Lorsqu’il est nécessaire d’assurer la hauteur libre du profilé sur toute la largeur de l’ouverture, les cadres sont appliqués sur deux ou trois joints avec une hauteur d’appui inférieure à celle des poutres simples du fait de l’action du cadre (fig. 5).
e) Calcul. Les arcs sont généralement calculés en supposant que leur axe ne se déforme pas. Toutefois, les déformations élastiques peuvent être considérables. Dans les solutions à tension suspendue, les valeurs statiques ne changent pas beaucoup en raison de la déformation, tandis que la déformation des arcs droits et des poutres de Langer peut avoir un effet significatif sur les valeurs statiques.
Fig. 5 — Ponts de cadre
Ponts suspendus
Les ponts suspendus en treillis, rigides en eux-mêmes, ont été construits très rarement. Les ponts suspendus modernes sont dotés d’une poutre de renforcement qui limite et égalise la flexion due aux forces concentrées. Les ponts suspendus avec de grandes travées sont le Golden Gate Bridge près de San Francisco (Fig. 6a) travée 1280m, et le Washington Bridge près de New York (Fig. 6b) travée 1067m.
Les poutres de raidissement sont en tôle ou en treillis, de hauteur constante ou avec une légère augmentation de hauteur au-dessus des supports médians. Le rapport flèche/portée est généralement choisi dans le rapport 1/9 à 1/11. Divers accidents ont montré qu’à faible hauteur, la rigidité peut être trop faible, notamment avec un faible poids propre et une petite largeur du pont.
Fig. 6 — Ponts suspendus américains : a) Golden Gate Bridge à San Francisco (1937), b) Washington Bridge à New York (1931), c) Florianopolis Bridge à Brasilia (1926)
Pignon
a) Les chaînes articulées de maillons aux extrémités élargies, qui sont librement parallèles les unes aux autres et se font face au niveau des joints avec des maillons superposés provenant de champs adjacents, sont réalisées de deux manières - avec des renforts cloués à partir de lamelles aux extrémités ou avec des extrémités élargies obtenues par forgeage (fig. 7). La chaîne du pont sur le Rhin a été construite en acier au nickel avec une résistance à la traction de 5,5 à 6,5 t/cm2. Dans les petits ponts suspendus américains, la chaîne est en acier moulé normal, dans certains cas également en acier allié ou trempé.
Fig. 7 — Chaîne du pont de Florianopolis
b) Câbles en corde spiralée. Les cordes fermées sont constituées de fil brillant. Les couches internes du fil sont protégées par un revêtement de plomb minium, tandis que les surfaces extérieures des fils individuels sont recouvertes d’une couche protectrice.
Les câbles métalliques ronds en spirale dans les ponts américains sont principalement constitués de fils galvanisés à chaud et partiellement enveloppés de la même manière.
Les fils de pont étirés à froid ont une résistance à la rupture de 12 à 20 t/cm2. La résistance à la fatigue peut être considérablement réduite si la surface extérieure des fils étirés à froid est en mauvais état.
L’allongement de la corde en spirale dépend du matériau des fils ainsi que de la méthode de fabrication de la corde. La dilatation élastique dans la zone des contraintes normales admissibles s’élève à 0,003 à 0,004. Étant donné que les cordes sont étirées plastiquement en permanence par 0,001 lors de la première charge, parfois avant utilisation, les cordes sont préchargées avec la plus grande force et ainsi étirées. L’avantage de cet étirement est limité, car une partie importante de « l’étirement permanent » est perdue après le relâchement de la corde lors d’une installation ultérieure.
Les unités historiques, les noms d’acier, les revêtements protecteurs, les résistances, les expansions et les méthodes de fabrication ou de coulage des têtes de câbles ne sont pas des spécifications modernes. L’état des chaînes, cordes, ancrages, têtes de câbles et revêtements de protection existants est déterminé par la documentation, l’inspection et les tests ; ne peut être déduit de ce texte général.
Ancrage
Les chaînes de chevilles sont ancrées à l’aide de chevilles dans des supports bétonnés dans les fondations pour l’ancrage.
Les cordes en spirale ont des têtes correspondantes aux extrémités (fig. 8). dans lequel les fils sont démêlés en forme de balai, et après nettoyage ils sont remplis de métal blanc. Les têtes savamment moulées ont la même résistance que la corde.
Fig. 8 — Têtes de câbles : a) tête simple, b) tête américaine, c) tête de pont sur le Rhin
Suspension et serre-câbles
Les cintres sont en acier rond, notamment à partir de tuyaux ou de câbles métalliques (fig. 9 et 11). Dans le cas de câbles fermés, les câbles sont recouverts de serre-câbles (fig. 10). Dans le cas de faisceaux de câbles séparés, les suspensions sont conçues de telle manière que les câbles individuels peuvent être remplacés si nécessaire par des neufs. Les cintres en corde sont attachés avec des têtes de câble, tandis que les petites différences de longueur sont compensées avec des cales.
Fig. 9 — Suspension, vieux pont sur le Rhin
Fig. 10 — Attaches de câbles du pont sur le Rhin : a) pont neuf, b) pont ancien
Fig. 11 — Attaches de câble et cordes de suspension
Tours (pylônes)
Les tours des ponts suspendus sont articulées vers le bas, ou elles peuvent être serrées, ce qui est principalement le cas en Amérique. La chaîne est solidement attachée aux tours. Un support mobile n’est nécessaire que lorsque les tours ne peuvent pas être soumises à des forces horizontales, ce qui se produirait avec des supports fixes.
Pour les grands ponts suspendus, les tours cunéiformes inférieures sont préférées. Dans ce cas, les tours peuvent être montées en premier, puis les plateaux et les suspensions, et enfin les poutres de renforcement. Dans les ponts suspendus auto-ancrés, un échafaudage important est nécessaire car le système statique ne commence à agir que lorsque la poutre de raidissement est fermée.
Supports routiers et planche routière
En raison de la circulation et de l’entretien, nous devons essayer de faire en sorte que le revêtement du pont ne diffère pas, si possible, du revêtement des parties de liaison de la route ou de la voie ferrée. Le revêtement lui-même n’ayant pas suffisamment de rigidité, il doit s’appuyer sur un système de surface dans le sens vertical, ainsi que sur un système qui lui assure un support latéral horizontal. Le soi-disant panneau de piste repose sur des supports de piste, qui sont principalement constitués de supports longitudinaux et transversaux.
Supports transversaux
Les poutres transversales transfèrent les charges mobiles aux poutres principales. Ils constituent également un élément important des accouplements. Les poutres transversales reposent directement sur les poutres principales et dans le cas de ponts inclinés, leur portée est donc égale à l’espacement des poutres principales. Les supports transversaux sont généralement en tôle, pour les courtes longueurs et les supports laminés ordinaires. Il est utile que leur hauteur soit1/6à1/8portée, bien que dans le cas de grands ponts et d’une faible distance entre les poutres transversales (notamment dans le cas d’une dalle de trottoir), cette hauteur peut être même1/20gamme.
En règle générale, les supports transversaux sont considérés comme de simples poutres reliées rigidement aux supports principaux, de sorte que dans la section transversale du pont, des cadres ouverts ou fermés soient créés. De ce fait, des moments de pincement apparaissent, dont il convient notamment de tenir compte dans le cas des connexions.
Figue.12— Connexion barre transversale
Dans le cas où le trottoir est en baisse, la connexion est réalisée avec de simples cornières de connexion, ou plaques de chaussée, qui sont insérées dans la traverse (fig.12), ou dans les verticales de la section en I, et à la place de leurs nervures (fig.13). La solution de la fig.14est particulièrement rigide, car là, la tôle en porte-à-faux est encastrée à la fois dans le support transversal et dans la verticale, de sorte que le moment au coin est reçu par les boulons de cisaillement. Avec d’autres solutions, on ne peut éviter que les vis ne se déchirent partiellement et que les angles de connexion ne soient pliés. Connexions selon fig.12et13sont nettement plus déformés sous l’influence du moment que ceux selon la fig.14. Des solutions similaires se présentent pour d’autres positions de chaussée. La pose de supports transversaux sur les supports principaux n’est possible qu’avec une hauteur structurelle suffisante. Ensuite, les supports principaux en tôle doivent être rigidifiés aux endroits où la charge est appliquée.
Fig. 13 et 14 — Variantes de connexion à traverses
Supports longitudinaux
Les supports longitudinaux peuvent se trouver sous la chaussée et sous les passages pour piétons. La poutre extérieure, qui est souvent reliée au garde-corps du pont, est appelée poutre longitudinale de bord. Les supports longitudinaux sont constitués de supports laminés et en tôle. Leur portée va jusqu’à 12 m. Etant donné que les poutres longitudinales sont exposées à l’influence la plus directe de la charge en mouvement, leur rigidité à la flexion est particulièrement importante. Pour les ponts ferroviaires, la hauteur des poutres de travée 1/8 à 1/10 est visée. Les supports longitudinaux en acier de haute qualité ne conviennent généralement pas en raison de leur forte flexion. Dans de nombreux ponts anciens, la connexion des poutres longitudinales était réalisée selon la fig. 15. Un angle de raccordement s’étend entre les pieds du support roulé, tandis que l’autre repose sur toute la hauteur du support transversal. Avec ces types de connexions, des contraintes secondaires importantes se produisent et, dans de nombreux cas, des ruptures de fatigue se sont produites, ainsi que des fissures au point de coupe de la jambe. C’est la raison pour laquelle de telles connexions ne sont pas autorisées sur les ponts ferroviaires. Si la découpe des pattes ne peut être évitée, ces découpes doivent être réalisées avec un arrondi important, afin d’éviter les risques de fissures.
Fig. 15 — Connexion de support longitudinal
Drainage
Le drainage des ponts doit faire l’objet d’une grande attention. Un drainage rapide et complet de l’eau est la condition préalable la plus importante pour la longue durée de vie du revêtement routier, ainsi que du pont lui-même. En plus de l’augmentation de la rouille et des coûts d’entretien, les zones de rétention d’eau sont également dangereuses en raison des dommages causés par le gel. Si le niveau du pont le permet, les ponts routiers devraient avoir une certaine dénivellation longitudinale (au moins 1%), qui assurerait l’écoulement de l’eau vers le drain. L’eau contaminée par l’huile et la poussière est évacuée par des gouttières. Ces gouttières doivent avoir une chute longitudinale suffisante et doivent être accessibles, afin d’être nettoyées régulièrement.
Fig. 16 — Couches de drainage et de protection du revêtement routier
Les revêtements en asphalte ne sont pas absolument imperméables. Une isolation spéciale sous l’asphalte peut être supprimée si l’asphalte repose sur une dalle de béton qui a été vibrée et que cette dalle elle-même est largement imperméable. Si le revêtement n’est pas suffisamment imperméable pour laisser pénétrer une partie des eaux pluviales, une isolation doit être prévue. Pour les ponts en acier, on considère des revêtements de bitume asphaltique ou de terre cuite, etc., des couches isolantes de masses isolantes bitumineuses avec des inserts solides en papier avec feutre de laine ou tissage de jute, ainsi que des couches isolantes de feuilles métalliques de cuivre ou d’aluminium. Les couches d’isolation doivent être protégées des dommages mécaniques par des couches de protection.
Les descriptions des chutes, gouttières, asphaltes, dalles de béton, masses bitumineuses, feutres, jute et feuilles métalliques sont historiques. Le drainage moderne, l’étanchéité, la protection de l’acier, les détails de pénétration et l’entretien sont conçus comme un système harmonisé selon la réglementation en vigueur, les conditions climatiques, la circulation et la construction actuelle.
Fig. 17 — Détail du drainage le long du bord du pont
Accouplements
Les supports en étain ont peu de rigidité dans la direction perpendiculaire au plan du support, les grilles avec des joints supposés dans les nœuds sont même multiples mobiles dans la direction transversale. Par conséquent, des contreventements et des cadres transversaux sont nécessaires pour créer d’abord des structures spatialement stables. De plus, ils doivent recevoir des charges agissant transversalement au plan des supports principaux, et enfin garantir la construction contre le flambage et le renversement.
Accouplements contre le vent
Ces accouplements sont dimensionnés pour recevoir les forces du vent et d’autres charges horizontales. Ils sont constitués de grilles ou supports de châssis, droits ou courbés selon les ceintures. Les ceintures d’accouplements contre le vent sont pour la plupart aussi des ceintures des supports principaux. Souvent les supports transversaux sont aussi les verticaux de l’accouplement contre le vent.
Pour un pont chargé, moins de charge de vent est supportée que pour un pont non chargé. Si la section le permet, les ponts en treillis comportent de préférence deux contreventements entre les poutres des poutres principales. Voir les schémas du système dans la fig. 18 dans lequel les attelages anti-vent et les attelages transversaux sont repérés par des lignes pointillées.
Le nombre et le type d’accouplements transversaux doivent être suffisants pour créer un système spatialement rigide. Il est courant que des grilles assurent également la stabilité dans le cas de rotules. Les ports et les poutres Gerber, à l’exception des petits ponts, sont renforcés par des accouplements spéciaux contre le vent et contre le flambage. Au niveau des joints des supports principaux, les accouplements doivent être réalisés de telle manière qu’ils n’affectent pas l’action des joints, fig. 18e.
Fig. 18 — Disposition des accouplements contre le vent
Les dalles de trottoir larges en tôle ou en béton armé sont très rigides dans leurs plans. Si les portées ne sont pas trop grandes, des accouplements spéciaux contre le vent peuvent être omis, car le rôle approprié peut être joué par le panneau de chaussée. Des mesures doivent être prises pour recevoir les forces transversales uniquement lors du montage.
Lors du choix du remplissage, il convient de garder à l’esprit que généralement les forces dans les tiges sont faibles et que les longueurs de flexion des tiges sont grandes. C’est pourquoi les treillis avec des tiges courtes (par exemple système K ou système rhombique) sont préférés. Parfois, l’attelage anti-vent est accroché aux supports routiers afin de réduire la longueur de flexion. Pour les couplages au-dessus du trottoir, le système rhombique sans verticales est souvent utilisé.
La position en hauteur de l’attelage face au vent est déterminée principalement par les conditions structurelles (fig. 19). Dans la mesure du possible, une connexion excentrique est également évitée. surtout avec des forces élevées, et l’accouplement contre le vent est réglé de telle sorte que les arbres des tiges se croisent dans les plans des supports principaux (fig. 20).
Fig. 19 — Position d’altitude du couplage anti-vent
Fig. 20 — Nœud de couplage anti-vent
Cadres croisés
Les ponts surmontés d’une chaussée peuvent être rigidifiés avec des cadres en treillis léger selon la fig. 22. Des accouplements transversaux sous forme de cadre peuvent être reliés aux principaux raidisseurs des poutres en tôle. Sur la fig. 21 de nombreux câbles sont placés sur le cadre de tension au niveau de deux articulations, c’est-à-dire sur la grille sous la traverse, de manière à ce qu’ils soient accessibles depuis la voie d’inspection centrale.
Fig. 21 — Cadre transversal et guide d’installation
Fig. 22 — Cadre croisé en treillis
Pour les ponts avec chaussée en contrebas, la forme des cadres transversaux est déterminée par le profil libre pour le passage des véhicules. Les ponts avec cadres transversaux en treillis sont représentés sur la fig. 23d. Les grilles ont besoin de cadres transversaux qui répartissent la charge (fig. 24) afin d’engager la coopération de tous les supports principaux même pour une charge partielle. S’il s’agit d’un pont ferroviaire à voie courbe ou si les poutres principales sont en courbe, cela doit être pris en compte lors du calcul statique des accouplements.
Fig. 23 — Exemples d’accouplements transversaux et de supports principaux
Fig. 24 — Coupe transversale et traverse pour la répartition des charges sur le pont sur la Ruhr près de Herdecke
Accouplement à choc latéral
Entre les supports longitudinaux des ponts ferroviaires (fig. 23c) il est nécessaire de prévoir un accouplement spécial pour la réception des impacts latéraux des véhicules. Les poutres en I longitudinales sont proportionnellement très peu rigides dans le sens transversal, il est donc souhaitable que l’accouplement contre les impacts latéraux augmente leur sécurité contre le flambement latéral (Fig. 25).
Fig. 25 — Accouplement contre les chocs latéraux
Embrayage anti-freinage
Les poutres transversales ne sont pas en mesure de recevoir les forces qui agissent dans le sens longitudinal du pont et se produisent lors du freinage ou du démarrage du véhicule, et elles doivent être soulagées en installant des accouplements anti-freinage. Ce sont des supports plats en treillis (fig. 26) qui relient les supports longitudinaux avec un couplage contre le vent (fig. 27). Il existe souvent une différence de hauteur entre le support et l’attelage. Et dans les cas où la longueur des supports peut être directement reliée au couplage anti-vent, un couplage anti-freinage spécial est nécessaire, car les tiges remplissant le couplage anti-vent ne sont pas capables de recevoir une charge de flexion importante. Dans certains cas, il peut être combiné en un seul attelage routier anti-vent, un attelage anti-impact latéral et un attelage anti-freinage.
Fig. 26 — Système d’embrayage anti-freinage
Fig. 27 — Embrayage anti-freinage