4 ) Les ponts utilisent-ils tous les mêmes matériaux ? Pourquoi ? (construire un tableau avec avantages et inconvénients)

Matériaux Avantages Inconvénients

Bois

Métal

Acier

Béton

II - Le pont de Millau

1 ) Quelle est la solution technique retenue pour la construction du viaduc de Millau ?

Pont à haubans

2 ) Quelle est la fonction de chaque élément du viaduc (compléter votre réponse d’un croquis explicatif)

Soutenir les haubans

Soutenir le tablier

Soutenir le pont

Tablier : lieu de passage des voitures

3 ) Quels sont les matériaux utilisés ?

- Béton précontraint pour les piles

- Acier pour le tablier et les haubans

- Enrobé sur le tablier pour le passages des véhic ules

Le pont de MillauEn 3D

Vidéo de la construction du viaduc de Millau

III - Le pont des Arts à Paris

1 ) Quelle est la fonction du pont des arts ?

Passerelle réservée aux piétons

La Passerelle des Arts, premier pont en fer de Paris avait pour mission de joindre l'Institut et le Louvre (qui s'appelait alors palais des Arts). Réservée aux piétons, elle a été construite de 1801 à 1804. Elle comportait initialement 9 arches. Sa grande fragilité s'est accentuée avec des bombardements (1918 et 1944), et de nombreux accidents fluviaux (1961, 1970, 1979). Effondré sur 60 mètres, on se pose alors la question du remplacement du pont (passerelle ou pont carrossable ?) ou de sa suppression...

Le Pont des Arts accidenté : avec une arche fortement endommagée puis "ouverte"

2 ) Par rapport à la passerelle de 1801,

quelles sont les solutions techniques retenues en 1985 ?

- Diminution du nombre d'arches

- Remplacement de la fonte par l'acier

Exemples d'objets techniques en fonte :

3 ) Pourquoi remplacer la fonte par l’acier dans la nouvelle construction ?

matériau qui résiste mieux aux chocs

Le pont des ArtsEn 3D

4 ) Quelles sont les différences entre les solutions techniques choisies pour le pont des Arts et celles retenues pour le viaduc de Millau ?

Viaduc du Millau : Vue en coupe du tablier

Sa forme particulière lui permet de résister à des vents violents.

Le premier pont suspendu de Tacoma Narrows a été ouvert le 1er juillet 1940, l’accident a eu lieu quatre mois plus tard le 7 novembre. La vitesse du vent n'était que de 67 km/h, tandis que le pont avait été dimensionné pour des vitesses beaucoup plus élevées, mais en ne tenant compte que des effets statiques. Or le mécanisme est sans conteste vibratoire et la durée des oscillations s'est étendue sur plus de 45 minutes avant effondrement.

L'effondrement de Tacoma Bridgesous l'effet du vent

En 1850, une troupe traversant en ordre serré le pont de la Basse-Chaîne, pont suspendu sur la Maine à Angers, provoqua la rupture du pont par résonance et la mort de 226 soldats. Pourtant, le règlement militaire

interdisait déjà de marcher au pas sur un pont, ce qui laisse à penser que ce phénomène était connu auparavant.

La cause de l'effondrement : Le phénomène de résonnance

Beaucoup de phénomènes physiques sont des phénomènes vibratoires. Le son n'est autre que la mise en vibration de l'air. Certains corps sont aptes à vibrer lorsqu'on les sollicite : cordes frappées du piano, pincées de la guitare, frottées du violon, courant d'air turbulent dans un sifflet, les instruments à vent ou encore les cordes vocales, en général tout choc. Mais ce phénomène existe également dans les ouvrages d'art métalliques ou en béton, en électricité. Ils peuvent être destructeurs comme nous allons le voir ou mis à profit pour la sélection des ondes radio dans les récepteurs radio et de télévision ou encore dans le trampoline.

L'acier, le fer, la plupart des métaux sont capables de vibrer, ex. : le diapason. Les ponts métalliques sont aussi capables de vibrer à des fréquences trés faibles inaudibles par les hommes. Il en est de même du verre. Prenez un verre de cristal bien dégraissé. Passer votre doigt sur le bord de ce verre. En l'absence de gras, votre doigt accroche et son déplacement, à une certaine vitesse, induit de petites secousses qui font vibrer le verre qui émet alors un son à la vibration propre du verre. Qui n'a pas entendu parler des verres de cristal qui se cassent lorsqu'on joue certaines notes. Supposons maintenant qu'un violoniste joue la note émise par le verre (sa vibration propre), la vibration sonore fait vibrer le verre qui émet la même note et fait vibrer le verre encore plus fort et si la violoniste maintient la note assez fort le verre vibre tellement qu'il se brise. En physique on dit que le verre est entré en résonance avec la note du violon.

Le régiment sur le pont sur la Maine marchait au pas. Tous les soldats frappaient le tablier du pont au même instant. Le choc engendrait une légère déformation du pont. Cette déformation se propage le long du tablier et revient au bout d'un temps dépendant de la fréquence propre du pont, après avoir été réfléchie aux extrémités du tablier. Une vibration isolée est vite amortie car les matériaux du pont l'absorbent rapidement. Malheureusement, dans notre cas, la cadence du pas des hommes était très proche de celle du pont et les hommes frappaient à nouveau le pont au moment où la vibration précédente revenait encore peu amortie et l'amplifiaient. Ainsi, le pont se mit à vibrer de plus en plus fort jusqu'à son effondrement.

Pont et tremblement de terre.