Aspect charges statiques et dynamiques

Charges sur les passerelles

Aspect charges statiques et dynamiques

Pont de lianes au Gabon

Passerelle expérimentale de Sherbrooke

EN 1991-2 - TABLE DES MATIERES DU CHAPITRE 5

5.1 Domaine d'application 5.2 Représentation des actions 5.3 Modèles statiques de charges verticales - Valeurs

caractéristiques 5.4 Modèles statiques de forces horizontales – Valeurs

caractéristiques 5.5 Groupes de charges dues au trafic sur les passerelles 5.6 Actions pour les situations de projet accidentelles relatives

aux passerelles 5.7 Modèles dynamiques de charges dues aux piétons 5.8 Actions sur les garde-corps 5.9 Modèles de charges pour les culées et les murs de

soutènement adjacents aux ponts

Charges sur les trottoirs, les pistes cyclables et les passerelles

EN 1991-2CHARGES SUR LES PONTS DUES AU TRAFIC

MODELES DE CHARGES POUR LES TROTTOIRS ET LES PASSERELLES

•LE MODELE N° 1Charge uniformément répartie qfk

•LE MODELE N° 2Charge concentrée Qfwk(10 kN recommandé)

•LE MODELE N° 3Véhicule de service Qserv

Valeur caractéristique recommandée pour :-les trottoirs et pistes cyclables de ponts routiers,-Les passerelles de portées faibles ou moyennes :

Expression recommandée pour les passerelles degrandes portées :

L est la longueur chargée en [m]


2fk kN/m

301200,2

L

q

2fk kN/m5,2q

2fk kN/m0,5q

2fk kN/m0,5q

Sa valeur caractéristique, ajustable dans l‘Annexe Nationale, estégale à la plus grande des deux valeurs suivantes :• 10% de la charge totale correspondant à la charge uniformémentrépartie définie en 5.3.2.1,• 60% du poids total du véhicule de service s’il y a lieu (5.3.2.3-(1)P).

La force horizontale est concomitante avec la charge verticale, maisen aucun cas avec la charge concentrée.

Pour les passerelles seulement, il y a lieu de considérer une force horizontale appliquée selon l’axe du tablier au niveau de son revêtement Qflk.


EN 1991-2 – Groupes de charges pour les passerelles

Type de chargement Forces verticales Forces horizontal

esSystème de chargement

Charge uniformément

répartie

Véhicule de service

Groupes de

gr1 qfk 0 Qflk

Charges gr2 0 Qserv Qflk

EN 1991-2 – Groupes de charges pour les passerelles

Groupe de charges gr1

Groupe de charges gr2

Méthodologie pour le calcul des passerelles piétonnes

Méthodologie à appliquer• Choix de la classe de la passerelle• Choix d’un niveau de confort à adopter• Calcul des fréquences si nécessaire, et détermination de la

nécessité ou non de calculer les accélérations• Pour chacun des modes propres, si le calcul des accélérations

est nécessaire (s’il n’est pas nécessaire le comportement dynamique est validé) :

– Définition des cas de charge à prendre en compte (Valeur, Positionnement, Synchronisation, cas ELS, ELU)

– Définition des amortissements à prendre en compte– Calcul des accélérations– Vérification par rapport aux niveaux de confort ou aux seuils d’accrochage– Modifications éventuelles (structurelles ou amortisseurs)– Réalisation d’épreuves ou d’essais si nécessaire



Classe de la passerelle

Calcul des fréquences propres

Classes I à III

Aucun calcul requis

Cas de charge dynamiques à étudier

Accélérations maximales subies par la structure

Limites d’accélération Seuil de non-synchronisation

Evaluation du trafic

Niveau de confort

sensible

négligeable

Classe IV

Confort jugé suffisant sans calcul d’accélérations

Conclusion sur le confort

Niveau du risque de résonance Maître d’ouvrage

Classe de la passerelleClasse IV : passerelle très peu utilisée, construite pour relier des zones

très faiblement peuplées (ou pour assurer la continuité du cheminementpiétonnier dans des zones coupées par une autoroute ou une voierapide).

Classe III : passerelle normalement utilisée, pouvant parfois êtretraversée par des groupes importants, sans jamais être chargée surtoute sa surface.

Classe II : passerelle urbaine reliant des zones peuplées, soumise à untrafic important et pouvant être parfois chargée sur toute sa surface.

Classe I : passerelle urbaine reliant des zones à forte concentrationpiétonnière (présence d’une gare ou d’une station de métro àproximité, par exemple) ou fréquemment empruntée par des foulesdenses (manifestations, touristes …), soumise à un trafic très important.


AccélérationsVerticales(m/s²)

AccélérationsHorizontales(m/s²)


Accélération 0 0,5 1 2,5 Plage 1

Plage 4 Plage 3 Plage 2

Max

Min Moyen

Accélération 0 0,15 0,3 0,8 Plage 1

Plage 2 Plage 3 Plage 4

MaxMoyen

Min

0,1

Plages d’accélérations

Vert confort « bon » : Si la passerelle est stratégique et que l’on veut proscrire tout phénomène d’inconfort.

Rose confort « moyen » : Cas courants

Jaune confort « médiocre » : Si l’on veut laisser libre cours à l’architecte et que de toute façon, il n’y aura jamais beaucoup de monde.

Rouge très inconfortable, à proscrire.

En plus de ces seuils de confort, pour le comportement horizontal, on définit un seuil d’accrochage fréquentiel de valeur 0,10 m/s².En pratique, c’est le seuil à ne pas dépasser pour éviter les phénomènes de synchronisation des piétons conduisant quasi-systématiquement à des accélérations inconfortables


Seuils de confort

Calcul des fréquences pour les classes I, II et III et détermination de la nécessité ou non de réaliser le calcul des accélérations

FréquencesVerticales(en Hz)

réquencesHorizontales(en Hz)


Fréquence 0 1 1,7 2,1 2,6 5

Plage 1

Plage 3 Plage 2

Plage 4

Fréquence 0 0,5 1,1 2,5

Plage 1

Plage 3 Plage 2

Plage 4

0,3 1,3

Nécessité de faire ou non le calcul des accélérations.


Cas 1

Cas 3

néant néant

Cas 3

Cas 1

Cas 2

1 2 3

plage où se situe la fréquence propre

I

II

III

Cas de charge à retenir pour le contrôle des accélérations

Très dense

Dense

Peu dense

cas 3 : Complément foule (2° harmonique)cas 1 : Foule peu dense et dense cas 2 : Foule très dense

Cas 2

ClasseTrafic

Définition des amortissements à prendre en compte

type Pourcentage d'Amortissement critiquebéton armé 1.30%béton précontraint 1.00%mixte 0.60%acier 0.40%

matériaumm

matériaumimm

EI

EI ,

i mode équivalent

Structure composée de plusieurs matériaux


Cas n°1 : Foule peu dense, pour les passerelles de classe II et III (n=d S)

Répartition des fréquences suivant une loi de Gauss et répartition aléatoire des phases

Nombre équivalent =

10,8 ( / n)1/2

Le résultat en accélération doit être inférieur au seuil de confort défini par le MOou au seuil d’accrochage de 0,10m/s² dans le cas de vibrations latérales


Coefficient

Classe Densité d de la foule III 0,5 piéton/m2

II 0,8 piéton/m2

Direction Charge par m² Verticale (v) d (280N) cos(fvt) 10,8 ( /n)1/2 Longitudinale (l) d (140N) cos(2flt) 10,8 ( /n)1/2 Transversale (t) d (35N) cos(2ftt) 10,8 ( /n)1/2

0 1 1,7 2,1

1

2,60

Freq structure

0 0,35

0,5 1,1

1

1,3 Freq structure

0

Cas n°2 : Foule dense : passerelles de classe I uniquement : densité de 1 piéton /m²

Cas n°3 : seconde harmonique de la marche des piétons.idem cas 1 et 2, mais force / 4 et coefficient donné ci-après :

Piétons tous à la fréquence propre, mais phases aléatoires

Nbre équivalent = 1,85 (n)1/2


Direction Charge par m2

Verticale (v) 1,0 (280N) cos(fvt) 1,85 (1/n)1/2 Longitudinale (l) 1,0 (140N) cos(2flt) 1,85 (1/n)1/2 Transversale (t) 1,0 (35N) cos(2ftt) 1,85 (1/n)1/2

0 2,6 3,4 4,2

1

5 Freq structure

0 1,3 1,7 2,1

1

2,5 Freq structure

Positionnement des charges à prendre en compte (comportementlongitudinal seul)


Modifications éventuelles si dépassement des seuils de confort :

Modification des fréquences propres : raidissage, modification des conditions de liaisons…

Modification structurelle des accélérations : augmentation de la masse, augmentation de la participation des éléments non structurels fortement amortis (platelage béton à connecter par exemple)

Ajout d’amortisseurs en derniers recoursRéalisation d’essais dynamique après travaux pour mesurer le

coefficient réel d’amortissement, en général supérieur à celui utilisé pour le calcul, et essais de foule pour constater ou non la validation du comportement dynamique


Documents

Aspect charges statiques et dynamiques