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Stra Service d'tudes sur les transports, les routes et leursamnagements

n 66 - mars 2011

Ouvrages d'art

Page laisse blanche intentionnellement

Ouvrages d'art N 66 mars 2011 1

SOMMAIREBulletin du Centre des Techniques d'Ouvrages d'Art

Directeur de la publication : Philippe Redoulez.

Comit de rdaction : Robert BONNEFOY (DIR Mditranne) - tl. : 04 91 28 43 44, Jean-Christophes CARLES (CETE Mditranne) - tl. : 04 42 24 76 86, Denis DAVI (CETE Mditranne) - tl. : 04 42 24 76 81, Fernando DIAS (Stra CTOA/DGO) - tl. : 04 46 11 33 28, Jean-Claude HIPPOLYTE (Stra CTAO/DM) - tl. : 01 46 11 33 57, Thierry KRETZ (Stra CTOA) - tl. : 04 46 11 32 58, Laurent LABOURIE (CETE Nord Picardie) - tl. : 03 20 49 61 81, Daniel LEFAUCHEUR, Retrait (Anciennement Stra), Renaud LEGLISE (CETE NP/INFRA/OA) - tl. : 03 20 49 63 63, Aurlie VIVIER (Stra CTOA/DGO) - tl.:01 46 11 36 21, Philippe AMIOT (ASQPE) - tl. : 01 40 43 53 05 (Dirco/Spt/Boa). Rdacteur en chef : Benjamin BLASCO (Stra) - tl. : 01 60 52 32 45.

Conception graphique et ralisation : SCEI - tl. : 01 45 15 25 90.

OUVRAGES MARQUANTS

Pont du Larivot en Guyanne :Surveillance par inclinomtres

J. Dumoulin, M. Le Franois, K. Ben Amer

P. 2

Pont sur la Tardoire :Ouvrage en site karstique

E. Chasco, A. Dudoit, S. Gardet, F. Clement, J-M Tarrieu

P. 12

RGLEMENTATION, CALCULS

Dimensionnement des bipoutres aux Eurocodes

D. Le Faucheur

P. 40

2 Ouvrages d'art N 66 mars 2011

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Mise sous haute surveillance du pont du Larivot en Guyanne par inclinomtres

John DumouliN (lRPC de Bordeaux) mathieu le FRaNois (CeTe Normandie Centre) Karim BeN ameR (DDe de la Guyane)

Comme suite la dcouverte le 20 novembre 2009 dun affaissement de 21 cm ct amont de sa pile 13 le pont du larivot situ en Guyane franaise a t ferm la circulation.

la rparation de cette pile dont un des pieux tait rompu, prsente dans le Bulletin ouvrages dart n65, a permis de sauver cet ouvrage vital pour la Guyane dun effondrement probable.

Figure 1: vue arienne du pont du larivot source: stra

Figure 2: les appuis de louvrage source: CeTe

Grce la grande mobilisation de tous les intervenants, cest dans un dlai extrmement court que ce chantier dlicat a t ralis et que louvrage a pu tre remis en circulation, moins de quatre mois aprs la dcouverte de laffaissement.



la totalit des interventions ralises ont t pilotes par un comit dexperts spcialement cre pour la gestion de cette crise et associant des reprsentants de la Direction Dpartementale de lquipement de la Guyane et du rseau scientifique et technique de lquipement.

la scurit des ouvriers pendant les travaux, et des usagers aprs remise en circulation, a toujours t au premier rang des proccupations et diverses mesures au niveau de la conception, de la rparation, de son excution ou du suivi de louvrage ont t prises pour assurer chaque instant un niveau de scurit acceptable.

Dans cet ordre dide par exemple, larticle du prcdent bulletin ouvrage dart sur cette opration expliquait pourquoi, dans la mesure o lon redoutait que louvrage ne bascult vers lamont, les travaux ont commenc par une mise en scurit ralise depuis laval.

De mme, des relevs topomtriques de louvrage taient raliss rgulirement. un suivi journalier tait effectu sur les piles 10 15, les piles les plus vulnrables, alors quun suivi mensuel tait mis en place sur lensemble de louvrage.

Parmi cet ensemble de dispositions visant assurer chaque instant un niveau de scurit acceptable pour les personnes, ce nouvel article prsente les instrumentations et les systmes de tl-surveillance mis en uvre lors des diffrentes phases de rparation et aprs la remise en circulation.

lunit ressource surveillance et instrumentation des structures du laboratoire Rgional des Ponts et Chausses (lRPC) de Bordeaux est intervenue quatre reprises pour la mise en place dune instrumentation inclinomtrique de louvrage.

Rappel - Principe de la rparationla rparation de la pile 13 sest effectue en deux phases:

mise en scurit de lappui par construction dun quadripode laval li au chevtre pour sopposer son basculement vers lamont,

reprise des charges en sous-uvre par construction dun second quadripode lamont et mise en uvre dune charpente mtallique entre les deux quadripodes.

Figure 3: la mise en scurit Figure 4: la rparation


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1re instrumentation: Surveillance avant et pendant les travaux

Les objectifs de linstrumentation

la premire instrumentation ralise avant la remise en service avait pour objectifs:

dassurer la scurit de toutes les personnes amenes travailler sur louvrage avant la fin de la rparation. a cet effet la pile P13 et les quatre piles voisines, soit les piles P10 P15, ont t instrumentes et en cas de dpassement de seuils pr-tablis une sirne se dclenchait afin que le chantier soit vacu;

de suivre le plus prcisment possible la pathologie de la pile afin dadapter les interventions en fonction des volutions constates

Comte tenu du mcanisme de ruine identifi pour la pile 13, basculement vers lamont avec rotation autour dun axe longitudinal, il a t dcid de suivre les rotations de cinq piles par des inclinomtres. la prcision des capteurs tait de lordre de 10-4 radian. Compte tenu de la largeur du tablier, cette prcision permet de dtecter un dplacement vertical denviron 1 mm dun cot du tablier par rapport lautre.

La phase dapprentissage avant les travaux

lopration la plus dlicate est la fixation des seuils qui servent de base aux dclenchements des alertes et des alarmes. une priode dapprentissage est donc ncessaire pour valider les seuils fixs provisoirement et pour tester le bon fonctionnement du systme de surveillance, ainsi que la bonne application des consignes de scurit.

Dans le cas du pont du larivot, en labsence de charges routires, louvrage est soumis aux actions variables suivantes qui influent sur son comportement journalier:

le courant de la rivire Cayenne qui change plusieurs fois par jour de sens puisque louvrage est situ dans une zone de marnage;

la mare;la variation de temprature qui reste cependant dune amplitude assez rduite en Guyane;lensoleillement qui peut crer des gradients thermiques transversaux dans les appuis;le vent.

Ds le 11 dcembre 2009, deux techniciens de lquipe ressource du lRPC de Bordeaux rejoignaient la Guyane avec le matriel ncessaire pour procder une mise sous surveillance partielle.

il aurait t prfrable de mettre en place les inclinomtres directement sur les chevtres, mais compte tenu du risque deffondrement du pont et du plan de prvention ralis, les capteurs et la chane de mesure ont t positionns sur le tablier afin de limiter autant que possible la dure de pose des capteurs et donc le risque correspondant.

Par ailleurs, pour scuriser au mieux les interventions et louvrage tant soumis un fort marnage, la mise en place des capteurs seffectuait sur une priode de une heure chaque tale pendant laquelle les appuis ntaient pas sollicits par des efforts horizontaux. en effet, la rupture du pieu amont se traduisait essentiellement par une insuffisance de louvrage pour la reprise des efforts horizontaux.

enfin, le service dincendie et de secours de Guyane tait prsent sur une embarcation proximit afin de complter la scurit des personnels pendant cette opration dlicate.



Figure 5 : tablier du larivot instrument source : lRPC Bordeaux

Figure 6 : inclinomtre dans son botier de protection source : lRPC Bordeaux

un suivi de la temprature a galement t ralis, il concernait la temprature ambiante et celle du bton du tablier.

le systme de surveillance possdait les fonctionnalits suivantes:

interrogation et rcupration des donnes par communication Gsm;alerte par sms en cas de dpassement des seuils dalerte et dalarme et coupure dalimentation

lectrique;

commande dune sirne en cas de dpassement du seuil dalarme;frquence dchantillonnage: 1 Hz et lenregistrement des donnes chaque minute.

les donnes taient rcupres chaque jour par la CDoa de la DDe de Guyane et le lRPC de Bordeaux afin de suivre lvolution de louvrage.

oprationnelle partir du 21 dcembre 2009, linstrumentation a permis dobserver des mouvements cycliques sur une priode proche de 24 heures. une lgre rotation autour dun axe longitudinal tait en effet observe mais celle-ci revenait zro chaque cycle. les variations quotidiennes angulaires les plus importantes ont t observes sur la pile 13 (10 10-4radian).

ltude du comportement de la structure na toutefois pas permis dtablir de corrlation entre les cycles de ces rotations et les lments extrieurs tels que la temprature et les hauteurs deau (donnes issues du site du service Hydrographique et ocanographique de la marine, sHom).

Dbut janvier 2010 lissue de cette phase dapprentissage, des premiers seuils dalerte ont pu tre dfinis par le comit dexperts.

les rotations retenues pour ces seuils taient les suivantes:

Valeurs journalires 1 10-3radian except pour P13 avec 2 10-3radian,Valeurs extrmes 2 10-3radians except pour P13 avec 4 10-3radian,Vitesse extrmes 5 10-4radian/heure except pour P13 avec 1 10-3radian/heure.

le seuil des valeurs extrmes a t intgr au systme de surveillance, une application ayant t dveloppe afin de surveiller les paramtres de valeurs journalires et horaires.


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Figure 7 : suivi de linclinaison du tablier du 24/12/09 au 04/01/10 source : lRPC Bordeaux

La surveillance avant travaux

Durant la surveillance avant travaux, certains capteurs sont tombs en panne, car ceux-ci ntaient pas tropicaliss, cest--dire ntaient pas adapts aux conditions dhumidit ambiante de la Guyane . il a donc t dcid de mettre en place une chane de secours sur les piles P12 P15 et de profiter de la barge des travaux de rparation pour placer un capteur directement sur le chevtre de P13. en effet, lanalyse des premiers rsultats laissait souponner un parasitage des rsultats obtenus d des rotations transversales du tablier sous leffet du gradient thermique. en posant directement le capteur sur le chevtre, on saffranchissait de ce phnomne.

Figure 8 : moyen daccs au chevtre source : DDe 973

Figure 9 : pile 13 - capteur et module dacquisition source : DDe 973

Des nouveaux seuils ont ensuite t fixs par le comit dexperts pour la phase de travaux. Deux types de seuils ont t dfinis.

latteinte du premier seuil, appel seuil dalerte, conduit une information du comit dexpert et une analyse de la situation.

latteinte du second seuil, appel seuil dalarme, conduit au dclenchement dune sirne et lvacuation immdiate du chantier

inclinomtre sur tablier: alerte 5.10-4 radian et alarme 10.10-4 radianinclinomtre sur chevtre: alerte 3.10-4 radian et alarme 6.10-4 radian

les seuils concernant les mesures effectues sur le chevtre sont plus svres puisque ces mesures sont plus prcises.



La surveillance pendant les travaux

le 20 fvrier, les capteurs de la pile P13 chevtre et P13 tablier ont dpass le seuil dalerte et ont enregistr des rotations autour de la valeur de 3 10-4 radian. un lev topographique aussitt effectu sur le tablier a confirm un dplacement vertical de 3 mm du cot amont. Cet vnement a permis de valider la chane de mesures et dalerte.

Ce dplacement a t imput aux travaux dexcution des pieux du premier quadripode qui taient en cours.

Figure 10 : suivi de linclinaison de P13 chevtre dpassement de seuil source : lRPC Bordeaux

le reste du chantier sest poursuivi sans incident notable.

La surveillance pendant le vrinage final

Figure 11 : suivi du vrinage du 14/03/2010 source : lRPC de Bordeaux

la dernire phase de la rparation a consist vriner la charpente mtallique mis en sous-uvre de faon effectuer un transfert de 50% environ des efforts (cf. Bulletin ouvrages dart n65)

lors de cette phase ultime le suivi en temps rel de linclinaison de P13 a t effectu.

le graphique ci-contre prsente les rsultats.

le vrinage a engendr une inclinaison de 7 10-4 radian vers laval, parfaitement cohrente avec les relevs topomtriques effectus et les rsultats des calculs.

aprs ce vrinage louvrage a pu tre remis en circulation, moins de quatre mois aprs sa fermeture, moyennant la mise en uvre dune haute surveillance.


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2nde Instrumentation: Haute Surveillance de louvrage rpar

Les objectifs de linstrumentation

lexpertise de la totalit de louvrage a montr que, mme si a priori aucune autre pile ne prsente aujourdhui des dsordres comparables ceux qui ont provoqu la rupture du pieu de la pile 13, il apparat indispensable de renforcer la totalit des autres pieux accessibles de louvrage afin dviter quun tel incident ne se reproduise.

le renforcement des autres pieux est ralis par un chemisage extrieur par mise en place de demi-coquilles en acier, lespace entre le pieu et la nouvelle gaine tant inject au coulis de ciment.

en complment une protection cathodique de lensemble des pieux est mis en uvre.

aprs la rparation de la pile 13, et dans lattente de ce renforcement, il a t dcid de mettre sous haute surveillance lensemble de louvrage.

le fascicule 3 de linstruction Technique sur la surveillance et lentretien des ouvrages dart dfinit la notion de haute surveillance

mesure dexception qui consiste guetter lapparition dun signe faisant craindre la possibilit de dfaillance trs court terme, afin de prendre immdiatement les mesures ncessaires et pralablement dfinies:

dans tous les cas, pour garantir la scurit physique des usagers et des tiers;

dans certains cas, pour limiter les consquences matrielles de la dfaillance, voire pour lempcher de se produire.

La mise en uvre dun systme de haute surveillance repose gnralement sur lacquisition automatique de mesures fournies par des instruments placs sur louvrage. Elle suppose lexistence dune programmation et fait gnralement appel de la tltransmission.

la maintien dun ouvrage en service sous haute surveillance suppose que le mcanisme de ruine identifi ne soit pas fragile (pas de ruine brutale sans alerte pralable), hypothse confirme par lexprience de la pile P13 pour laquelle la rupture dun seul pieu na pas suffit produire un effondrement immdiat.

Premire phase

Compte tenu des dlais de livraison et de prparation de la chane de mesure, de la mise en place des moyens daccs au chevtre, la haute surveillance na pas pu tre totalement mise en place avant la rouverture de louvrage.

Dans un premier temps, les inclinomtres disponibles ont donc t re-dploys en fonction des rsultats des inspections subaquatiques, de manire surveiller les piles rputes les plus endommages, cest--dire celles dont les chemises mtalliques des pieux prsentaient le plus de corrosion.

Des moyens daccs au chevtre par caillebotis partir de la coursive amont ont t mis en place. les capteurs ont t positionns sur la face suprieure des chevtres (amont) des piles P14, P15, P17, P20 et P22. le capteur sur P13 (aval) a t laiss en place.

en complment de cette instrumentation, des levs topographiques taient effectus sur lensemble des appuis, dans lattente de la livraison de tous les inclinomtres.



Figure 12: suivi inclinomtrique du 18/03/10 au 10/04/10 source : lRPC de Bordeaux

les fortes variations observes sur le graphique prcdent correspondent lexcitation due au trafic routier.

Seconde phase

la mise en place dfinitive du systme de haute surveillance sest finalement droule du 26 avril au 11 mai 2010, soit moins de deux mois aprs la remise en circulation

les piles de P3 P31 ont t quipes dinclinomtres. les chevtres des autres piles tant susceptibles dtre immergs lors de forts coefficients de mare, les piles 1, 2 et 32 33 nont pas t mises sous surveillance .

Des capteurs mtorologiques mesurant vitesse du vent, temprature, ensoleillement, hygromtrie et pluviomtrie ont t mis en place.

le matriel utilis a t choisi sur des critres de performance et de robustesse compte tenu des conditions climatiques.

les fonctionnalits du systme dacquisition sont:

chantillonnage 1Hz;alerte par sms en cas de dpassement de seuils sur une ou plusieurs piles avec identification

de la (des) pile(s) concerne(s);

alerte par sms en cas de dysfonctionnement du systme ou coupure dalimentation lectrique,envoi quotidien par courrier lectronique des donnes des dernires 24 heures (chantillonnage

5 minutes);

en cas dalerte: - envoi par courriel des donnes des dernires 72 heures (F

enregistrement = 1,5 minute),

- envoi par courriel des donnes des dernires 15 minute (Fenregistrement

= 1 seconde);

visualisation en temps rel des inclinaisons par internet.

les seuils dalertes dfinis par le comit dexperts sont les suivants:

niveau 1: dnivellation de 3 cm soit 30 104 radian,niveau 2: dnivellation de 10 cm soit 100 104 radian.


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une procdure dintervention a t labore par la DDe de Guyane. une application, permettant de visualiser les donnes envoyes et danalyser les causes des alertes, a t labore par le lRPC de Bordeaux et diffuse la CDoa et aux coordonnateurs dastreinte.

Ces derniers ont t forms par le lRPC de Bordeaux. la formation a port sur le matriel mis-en -uvre et les outils de suivi mis leur disposition.

il est envisag de mettre en place des panneaux message variable, annonant la fermeture de louvrage aux usagers en cas dalerte. Ces panneaux seront commands par le systme en place.

lensemble des oprations dinstrumentation naurait pu tre ralis sans la ractivit et la disponibilit des agents de la DDe de la Guyane.

Quelques chiffres:

32 inclinomtres,

6 capteurs mtorologiques,

40 voies de mesures et une centrale dacquisition,

1 connexion wi-max,

instrumentation sur 1050 m,

plus de 2 km de cble dalimentation et de communication dploys.

Figure 13: antenne wi-max (internet) source : lRPC Bordeaux

Figure 14 : capteur dans son botier source : lRPC Bordeaux



Figure 15: systmes de mesure et dalimentation source : lRPC de Bordeaux

Figure 16: suivi des 29 piles - dcembre 2010 source : lRPC Bordeaux

Conclusionle suivi par inclinomtres de cet ouvrage a t un lment majeur dans le dispositif qui a permis dassurer un niveau de scurit satisfaisant aux ouvriers qui ont ralis les travaux de confortement de la pile P13 et aux usagers avant que les travaux de renforcement des pieux des autres piles en cours la date de publication de cet article ne soient termins.

Voies de mesure

Centrale dacquisition

Convertisseur RS 485-RS232

Modem GSM

Routeur wi-max


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Viaduc de la TardoireConstruction en milieu karstique

CHasCo eric DuDoiT alain GaRDeT sylvain ClemeNT Frdric TaRRieu Jean-marc

Prsentation gnrale de loprationOpration globale

louvrage de franchissement de la Tardoire, aussi appel oH15bis-1, sinscrit dans le projet de la dviation 2 x 2 voies de la Rochefoucauld sur la RN141 (RCea) lest dangoulme dans le dpartement de la Charente.

Cette infrastructure, longue de 8,2 km, comporte outre louvrage non courant qui nous intresse douze autres ouvrages (3 Passages suprieurs, 3 Passages infrieurs et 6 ouvrages hydrauliques dont 4 dans la valle de la Tardoire) et une aire de repos.

les premiers travaux ont t lancs en octobre 2007. la mise en service provisoire a t effectue le 20 dcembre 2010 (raccordements bi-directionnels) en attendant la mise en service dfinitive pour la fin du 1er semestre 2011.

Figure 1: plan de localisation de loH 15bis1 Franchissement de la Tardoire extrait de la carte iGN


Viaduc de la Tardoire - Construction en milieu karstique

Prsentation de louvrage

la dviation franchit la valle de la Tardoire, large de plus de six cents mtres, sur un remblai de huit mtres de hauteur, travers par cinq ouvrages hydrauliques - dont louvrage principal, au droit de la rivire elle-mme.

ltude de cet ouvrage, de longueur pourtant modeste, est rendue complexe par la prise en compte de nombreuses contraintes, dont la plus importante est incontestablement le contexte gologique et karstique du site.

lobjet du prsent paragraphe est de prsenter louvrage tel quil a t retenu finalement, sans entrer dans le dtail des raisonnements qui nous ont conduits ces dimensions. le risque karstique et sa prise en compte dans le projet, sont explicits aux chapitres suivants.

Figure 2: vue gnrale de louvrage avant mise en service source : Doa du CeTe du sud ouest

Caractristiques gnrales

louvrage de type bipoutre mixte, est constitu de deux traves de 35 et 50m, soit une longueur totale de 85m.

Figure 3: Vue en plan source : Doa du CeTe du sud ouest


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louvrage prsente une courbure en plan de rayon R=1000m et une pente constante p=0,5% en lvation. le tablier prsente un biais de lordre de 85grades par rapport la rivire. les appuis ont t dessins parallles un axe caractrisant la direction moyenne de la rivire et passant par le milieu de celle-ci. Compte tenu de la courbure en plan, chaque appui prsente donc un biais diffrent avec le tablier. les biais sont les suivants:

81,74grades en C0,83,97grades en P1,85,00 grades au milieu de la rivire,87,15grades en C2.

Figure 4: coupe longitudinale source : Doa du CeTe du sud ouest

Tablier

le tablier est constitu dune ossature mixte tout fait classique. sa mise en place a t ralise par lanage depuis une plate-forme situe larrire de la cule C0.

les poutres, de hauteur constante, mesurent 2,10m de hauteur. les semelles suprieures et infrieures ont des largeurs respectives de 700 et 900mm.

les paisseurs de tle sont variables. elles ont t dimensionnes selon les eurocodes en prenant en compte une dnivellation dappui sur pile de 17cm.

Figure 5: plan rpartition matires de la charpente source : Doa du CeTe du sud ouest

les calculs de flexion longitudinale du tablier ont t raliss suivant le rglement eurocodes avec le logiciel om3 du stra.



Figure 6: assemblage de la charpente source : Doa du CeTe du sud ouest

Appuis - Fondations

les contraintes dordres gologique et karstique ont conduit retenir plusieurs types de fondations pour les appuis de louvrage.

en effet, le risque karstique conduit, en premire analyse, privilgier les fondations superficielles, puisque des fondations de type pieux fors engendreraient des efforts localiss importants proximit dune cavit, et risqueraient de fragiliser encore plus lhorizon calcaire altr. en outre, ces dernires napparaissent pas comptitives car leffet de pointe ne peut tre pris en compte dans ce contexte.

Toutefois, en C0, le profil gotechnique transversal est trs htrogne et convient mal une fondation superficielle (risque de tassement diffrentiel sous la semelle). en outre, le calcaire affleurant et les blocs sont peu exposs au phnomne de suffosion et de soutirage en absence de gradient hydraulique et de nappe profonde (cule C0 implante sur un versant rocheux, hors de la plaine alluviale inondable), ce qui limite lactivit des karsts un effet trs local.

Cette analyse nous a donc conduits retenir une fondation de type micropieux pour la cule C0, et des fondations superficielles en P1 et C2, o le risque dune remonte karstique est important (voir chapitre 2).

Cule C0

lappui C0 est fond sur des micropieux f250mm. Des micropieux inclins ont t ajouts lavant du chevtre pour reprendre les efforts horizontaux.

Figure 7.1: coupe transversale de la cule source : Doa du CeTe du sud ouest

Figure 7.2: vue de dessus en phase de chantier source : Doa du CeTe du sud ouest


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Pile P1

la pile P1 repose quant elle, sur une semelle superficielle aux dimensions trs importantes (semelle unique de 10x32m) de 1,50m dpaisseur. Cette semelle a t ralise sur un bouchon de gros bton de 1,50mde hauteur, et lintrieur dun batardeau. Ce dernier est ncessaire pour viter les risques de pollution des eaux de laquifre karstique par les travaux, et faciliter le chantier puisque le niveau de la nappe phratique est susceptible dtre au-dessus du fond de fouille.

Par ailleurs, des pieux H sont ancrs dans le bouchon de gros bton. Ces lments participent accessoirement et finalement la stabilit au basculement, en cas de remonte karstique.

Figure 8.3: fin du coulage du gros bton source : Doa du CeTe du sud ouest

Figure 8.1: palplanches Pu18 source : Doa du CeTe du sud ouest

Figure 8.2: dtail dun pieu H source : Doa du CeTe du sud ouest

Pour le reste, la pile est conforme aux recommandations architecturales, avec des dimensions plus usuelles.

Figure 9: construction de la pile source : Doa du CeTe du sud ouest

enfin, dans le cadre des dispositions sismiques, des butes latrales sont intgres au chevtre.

Risque karstique et conception(1)louvrage traverse une zone gologique particulire, morphologie karstique prononce (karst de la Rochefoucauld) en relation directe avec le rseau hydrogologique des sources de la Touvre (deuxime rsurgence de France en terme de dbit, aprs la Fontaine du Vaucluse).

1 Source: tude des systmes karstiques de La Touvre et de La Lche Thse en hydrogologie Universit dAvignon D. ROUILLER septembre 1987



les sources de la Touvre sont exploites par lalimentation en eau potable de plusieurs villes, dont angoulme.

le Karst de la Rochefoucauld stend sur plus de 500km2, et se dveloppe dans les calcaires rcifaux du Jurassique suprieur (rseau complexe de fractures et de cavits). Ce karst est aliment en eau en grande partie par les pertes de la Tardoire (rseau actif de gouffres, de fosses deffondrement, etc.).

la plupart du temps, la Tardoire ne rejoint pas la Charente et se perd dans les gouffres.

les phnomnes karstiques trs dvelopps au droit de la zone damnagement entranent de fortes contraintes dinstabilit du sous-sol et un risque deffondrement important prendre en compte dans la conception de louvrage.

Analyses gologique et hydrogologique du site

Comme le montre lextrait de la carte gologique 1/50.000 de la Rochefoucauld (dition BRGm), louvrage de franchissement de la Tardoire est localis en bordure occidentale de la plaine alluviale de la Tardoire.

Cette vaste plaine prsente une paisse couche dalluvions sub-actuelles graveleuses matrice sablo-argileuse, reposant vers 20 m de profondeur sur les calcaires altrs et karstifis du Jurassique (aire secondaire).

la bordure occidentale de la valle de la Tardoire est marque par un versant abrupt riche en affleurements de calcaires massifs du Callovien, trs fracturs et karstiques.

Figure 10: carte gologique de la Rochefoucauld (dition BRGm) source : lRPC de Bordeaux et BRGm

Du point de vue tectonique, la valle de la Tardoire est nettement influence par un accident majeur appele faille de saint-Ciers dorientation Nord 165e. louvrage de franchissement de la Tardoire est implant lintersection entre cette faille et des fractures orientes Nord 40e Nord 70e (failles du socle Primaire du Bas-limousin dont la fissuration apparat par transparence dans la couverture secondaire).


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Cette fracturation importante du sous-sol (tectonique gnrale et accidents locaux) favorise la dissolution des carbonates et la karstification des calcaires (prsence de nombreuses cavits visitables et pertes dont les gouffres actifs de Pelle-Buze et de Chez lascoux situes moins de 300m de louvrage).

Figure 11: schma structural (sources BuRGeaP / asC 2003)

le niveau pizomtrique de la nappe alluviale montre des fluctuations de grandes amplitudes, de lordre de plusieurs mtres (entre 5 et 20m de profondeur par rapport au lit de la Tardoire). lorsque le dbit de fuite des gouffres est dpass, la valle peut tre inonde par les eaux de la Tardoire. Ces crues parfois conjugues un niveau de nappe bas crent un fort gradient hydraulique conduisant un transfert de sdiments vers les karsts sous-jacents (phnomne de suffosion puis soutirage).

la vulnrabilit du site face aux mouvements de terrain dorigine karstique a t confirme, dune part lors des travaux de terrassement du trac routier, et dautre part lors dun effondrement majeur proximit de louvrage (effondrement de la gravire prsent ci-aprs).



Figure 12: effondrement de la Gravire (avril 2007)Diamtre denviron 15 m et profondeur estime 5 m source : lRPC de Bordeaux

les phnomnes karstiques dcouverts en phase terrassement du trac routier ont fait lobjet dtudes spcifiques par le laboratoire Rgional de Bordeaux et doprations de traitements curatifs et prventifs au cas par cas.

Pour intgrer lala mouvement de terrain dorigine karstique dans la conception de louvrage, il a t dcid de raliser une tude de risques dans une zone circonscrite 1km de diamtre centre sur louvrage. son objectif principal est de caractriser lala en niveaux dintensit (taille des vnements karstiques et caractre volutif), et doccurrence.

Analyse de risques

Quelques prcisions

les dfinitions prcises des termes utiliss en analyse de risques ne peuvent tre donnes dans cet article. la dfinition gnrale de ces notions pourra tre obtenue dans le guide matrise des risques paratre dans la collection les outils du stra. Nous rappelons simplement ici une brve dfinition des termes spcifiques ce projet, pour viter toute confusion.

ala karstique: en gestion des risques, lala est le phnomne qui est lorigine du risque.

lala karstique correspond donc toutes les manifestations possibles de la dissolution naturelle des calcaires, cest--dire: cration de vides ou cavits et mouvements de terrain (affaissements, effondrements,)

un ala est caractris par sa probabilit doccurrence pendant une priode de rfrence, pour une intensit donne. il est donc souvent utile dassocier les probabilits doccurrence de plusieurs intensits du phnomne, pour mieux apprhender lala.


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Note:

La survenue dun ala karstique est problmatique sur louvrage partir du moment o elle affecte les fondations. Compte

tenu des moyens dinvestigation, lanalyse de risques de la Tardoire porte uniquement sur les phnomnes qui ont des

manifestations observables la surface du sol (dolines, effondrements, gouffres). Ce recensement convient bien des

fondations superficielles ce qui est le cas pour les appuis P1 et C2.

intensitles karsts peuvent tre caractriss par de nombreux facteurs. les critres retenus pour dfinir lintensit sont le diamtre du phnomne karstique et son caractre volutif (karsts actifs ou non).

Risqueen gestion des risques pour les ouvrages dart, la notion de risque est la combinaison des trois facteurs que sont : lala, la robustesse de louvrage vis--vis de lala et la gravit des consquences.

Cette analyse de risques a consist caractriser lala en tant que tel. il sagit dun outil daide la dcision qui permet de prciser laction karstique prendre en compte sur louvrage. la robustesse de ce dernier est ensuite talonne pour que le risque soit faible.

Dfinition des diffrents types dvnements dorigine karstique (grottes, dolines, gouffres, effondrements)

Figure 13: schma des diffrents vnements karstiques affectant la zone source : lRPC de Bordeaux

en ce qui concerne louvrage de la Tardoire, les appuis concerns par le risque karstique le plus fort sont situs en zone de valle.

Mthodologie

la mthodologie de ltude du risque karstique a t la suivante:

a- Recueil des donnes partir dune recherche bibliographique, de lanalyse des orthophotographies, de visites et denqute de terrain. Ce recueil a permis de recenser 93 vnements dont 18 parfaitement renseigns laide dune fiche de collecte de donnes (nature et type de phnomne, dimension, priode dactivit, nature des dgts, etc. ). 72% de ces vnements (recenss par des fiches de collecte), sont localiss dans la plaine alluviale de la Tardoire, zone fortement soumise la mise en place dun gradient hydraulique lors des inondations et au soutirage des terrains superficiels dans les karsts sous-jacents.

b- Report des donnes sur une carte informative. Cette carte contient les diffrents types dvnements naturels (gouffres, effondrements, dolines et grottes), les indices dvnements naturels (photo-interprtation) ainsi que la tectonique et les accidents locaux (fractures, diaclases, etc. , zone dextension prfrentielle du karst).

c- Qualification et dlimitation des alas mouvements de terrain dorigine karstique. Dans cette phase, lvnement de rfrence choisi est lala de plus grand diamtre rpertori dans ltude et apparu lors des inondations davril 2007 (fin des phases dtudes), cest--dire leffondrement de la Gravire (voir chapitre 2.5.1).



Niveaux dintensit des phnomnes:il ressort que les dimensions des phnomnes inventoris sont variables de 3 un peu plus de 6m. lala de la Gravire dont le diamtre est de 15m apparat donc dune ampleur unique en regard des phnomnes courants.

Niveaux doccurrence (dfinis selon 2 approches) - lapproche classiquement utilise en prvision des risques et dite qualitative correspond dfinir la prdisposition dun site aux phnomnes karstiques. le site prsente de nombreux phnomnes actifs, cest dire en cours dvolution (circulations deaux souterraines, dissolution importante par les eaux de ruissellement) sur les deux rives de la Tardoire et des informations historiques rparties sur la zone dtude de louvrage. ainsi, la probabilit doccurrence a t considre comme leve dans la zone dtude de 1km de diamtre; - lapproche statistique ou quantitative recense un nombre dvnements sur une zone homogne et pendant une priode dfinie. sur une zone homogne de 5,4ha autour de louvrage, 4 vnements sont apparus entre 1990 et 2008 (fiches de collecte), soit lapparition dun vnement tous les 4,5 ans (0,22 vnement par an).sur lemprise de louvrage (15 fois plus petite), la probabilit dapparition dun vnement dorigine karstique sur une anne est de 1,46%, soit lapparition dun phnomne tous les 68 ans.

Ce rsultat est obtenu pour lensemble des phnomnes observs. la priode de retour dun phnomne de diamtre suprieur 7m est, elle, bien plus faible puisquun seul vnement de cet ampleur a t observ.

d- Cartographie de lala: la carte dala permet de visualiser la bande de terrain susceptible dtre affecte par un mouvement de terrain, compte-tenu des connaissances actuelles dans la zone dtude. au droit de louvrage, lala (tous phnomnes confondus sans prsumer de leur intensit) est class comme fort.

Bilan

lanalyse du risque karstique ralise en septembre 2008 par le lRPC de Bordeaux a conduit dfinir lala karstique comme fort au droit de louvrage, cest--dire que la probabilit dapparition dun mouvement de terrain dorigine karstique, dans la dure de vie de louvrage, est forte.

il convient donc de considrer quun tel vnement peut survenir tout moment proximit des fondations de louvrage, et dintgrer le risque karstique dans la conception et le dimensionnement de louvrage et des fondations en particulier.

Bien que les alas de faibles diamtres sont les plus frquents au vu de ltude, il a t tabli dtalonner la robustesse vis--vis du risque karstique, de faon reprendre lala de rfrence, cest--dire celui de la Gravire (15m de diamtre).

Modle gotechnique

en raison de la grande htrognit du sol et du sous-sol (forte problmatique karstique et risque de fractures et de cavits au droit de chacun des appuis de louvrage), la ralisation du modle gotechnique a ncessit 4 campagnes de sondages effectues entre 2005 et 2008, soit au total en phase tude:

- 5 sondages de reconnaissance au carottier triple enveloppe 116 mm, compris entre 16 et 30m de profondeur - 13 profils pressiomtriques avec essais tous les mtres, compris entre 8 et 37 m de profondeur - 8 sondages destructifs de reconnaissance 63 mm avec enregistrement des paramtres de forage, compris entre 3 et 20 m de profondeur

le profil en long gotechnique dans laxe de louvrage et les profils en travers de la cule Co (rive gauche) et C2 (rive droite) sont joints ci-aprs:


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Figure 14: profil en long gotechnique (lRPC de Bordeaux juin 2008)

Figure 15.2: profil en travers gotechnique de C2(lRPC de Bordeaux - juin 2008)

Figure 15.1: profil en travers gotechnique de Co

(lRPC de Bordeaux - juin 2008)

Pour la cule Co situe sur le versant calcaire, les diffrentes reconnaissances gotechniques ont montr puis confirm la prsence dune zone chaotique trs htrogne marque par la prsence de fractures et de karsts remplissage argileux.

Pour la pile P1 et la cule C2 implantes dans le lit majeur de la Tardoire, les sondages ont montr la prsence dune paisse couche dalluvions gravelo-argileuses (15 20 m) homogne et de bonne caractristique mcanique intrinsque. Ces alluvions reposent sur 1 2 m dargiles molles (altrites) puis le sous-sol calcaire plus ou moins karstique. la prsence dalluvions gravelo-argileuses favorise la remonte de fontis depuis les calcaires et les effondrements de surface.



Conception des fondations

il est acquis que les principaux facteurs conduisant la karstification sont au nombre de trois, savoir une masse carbonate pourvue de discontinuits (joints de stratification, fractures, failles, etc.), une quantit deau renouvelable et agressive, un gradient hydraulique pour faire transiter cette eau travers la masse carbonate(2).

Ces trois facteurs sont prsents au droit de la pile P1 et de la cule C2, mais nont pas t observs au droit de la cule C0. en consquence, la prise en compte du risque karstique a t adapte chaque appui.

Cule C0

la cule Co est implante sur des formations riches en blocs et en argiles, alternant rapidement avec le substratum calcaire. Cette zone trs htrogne est marque par la prsence de fractures et de karsts plus ou moins combls (argiles, blocs).

les investigations de terrain montrent la prsence dune zone chaotique de roches calcaires, riche en karsts, convenant mal une fondation superficielle. en revanche, cette zone constituant le versant dominant la valle de la Tardoire, nest pas expose au phnomne dinondation. les risques de suffosion et de soutirage des matriaux fins gorgs deau dans des karsts profonds sont donc faibles, lactivit karstique est limite et les mouvements de terrain seront restreints un effet trs local.

Pile P1 et cule C2

Pour la pile P1 et la cule C2, implantes dans le lit majeur du cours deau, et malgr de bonnes caractristiques mcaniques intrinsques des alluvions, lanalyse de risque conduit la ncessit de prendre en compte un mouvement de terrain identique lvnement de la Gravire au droit des appuis (zones homognes du point de vue gologique et gomorphologique).

solutions retenues

Pour la cule C0, la solution technique retenue en zone chaotique est la ralisation de fondations profondes de type micropieux. Cette solution est en effet mieux adapte aux htrognits mcaniques du sol support quune solution en pieux fors, dont les forages savreraient en outre beaucoup plus agressifs dans les calcaires karstiques. elle limite galement les pertes de bton (qui posent des problmes de modification des coulements souterrains et de pollution).

Pour la pile P1 et la cule C2, une conception par fondations superficielles a t adopte pour reprendre lala karstique de rfrence (largeur des semelles de 10 m au lieu de 4,5m initialement prvue, mise en place de pieux H sous les semelles, surdimensionnement du tablier pour reprise des tassements ventuels, etc.).

2 KARSTOLOGIA MEMOIRES n 12 Le Barrois et son karst couvert chapitre 2: organisation spatiale de lexokarst Stphane Jaillet 2005


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Figure 16: le choix des types de fondations

Dautres solutions ont t envisages en cours dtude : ces dernires sont prsentes pour mmoire dans la partie 3.2.2

Prise en compte de lala - Robustesseltude de risque a dcrit lala karstique comme fort dans la zone de ltude et confirm lactivit persistante du phnomne dans la zone de ralisation de louvrage de la Tardoire. Ds lors, sa prise en compte dans la conception et le dimensionnement de louvrage et plus particulirement des appuis sest avre indispensable pour rendre le risque acceptable(3). en effet, le risque rsulte du niveau de lala considr (karstique en loccurrence), de la robustesse de la structure et des enjeux (conomiques et de scurit). lala et les enjeux tant forts, la diminution du risque karstique ncessite de diminuer la vulnrabilit de la structure, en agissant principalement sur la conception et le dimensionnement des appuis.

Dfinition dune action karstique accidentelle

avant denvisager quelque renforcement que ce soit, la premire difficult a t de dfinir une action karstique accidentelle, reprsentative de lala rencontr. Cette dernire nest pas prvue par les eurocodes; et lanalyse de risques ralise ne permet pas de dfinir une action caractristique, au sens semi-probabiliste du terme, telle que dfinie par les eurocodes pour chacune des actions quelle dcrit.

3 Pour plus dinformations, se rfrer : Guide Mthodologique Matrise des risques Application aux ouvrages dArt De la collection les outils dite par le Stra



De ce fait, nous avons dcid de nous placer en scurit en retenant laction karstique de rfrence, celle correspondant lvnement davril 2007, cest--dire un trou de 15m de diamtre et 5m de profondeur, soit des dimensions bien suprieures tous les autres karsts documents.

les karsts les plus courants sont plutt de lordre de 6 7m, mais leur priode de retour est trs courte; la prise en compte de lala de rfrence nous garantit dune priode de retour plus grande, et dont on espre quelle se rapproche de celle dvnements accidentels destructeurs tels que le sisme (pour lequel T=475 ans aux eurocodes).

Ce choix est galement justifi par le fait que limportance du diamtre de lvnement de 2007 peut tre due la prsence dun gradient hydraulique entre les eaux de surface (inondation de la valle) et la nappe alluviale ; on suppose en effet que ce dernier a pu amplifier la formation dun effondrement karstique, par un phnomne de suffosion et soutirage des matriaux vers le bas. Nous avons jug que cest aussi ce qui pourrait se passer proximit immdiate de la Tardoire.

Modlisation Combinaison

action karstique accidentelle retenue

lala de rfrence considr est un trou de 15m de diamtre comme explicit ci-avant. Ce dernier est ramen un vide de 10x12m pour tenir compte des dimensions des semelles de lappui.

Ce phnomne peut se produire nimporte o, on envisage donc les situations les plus dfavorables suivantes:

vide au centre de la semelle,vide en bord de semelle (semelle en console devant supporter son poids propre).

Cette action se dfinit comme une absence de sol et donc une rduction de la surface de portance de la structure.

Combinaison de charges

Dans les situations accidentelles, les paragraphes sur la fiabilit des structures dfinis dans leurocode indiquent que la structure doit conserver une robustesse suffisante pour garantir la scurit des usagers. en revanche, les critres els et elu ne sont pas requis pour ces situations exceptionnelles.

Nous dfinissons donc une combinaison karstique unique, de type accidentelle, permettant de procder ces justifications.

la combinaison envisage est la suivante:

G + R + D + lm1fq + eak

eak dfinissant la configuration karstique (vide sous la semelle).

Principales justifications

la prise en compte dune remonte karstique correspond un cas exceptionnel non prvu par les rglements. il y a donc un vide rglementaire sur les justifications. Nous avons dcid de btir les justifications en conservant une forme rglementaire identique celle du fascicule 62 titre V.

les justifications particulires relatives la combinaison karstique sont dcrites ci-aprs:

stabilit de lappui

la stabilit de lappui ncessite de justifier

lquilibre statique. Ce dernier na pu tre garanti quen ralisant des semelles uniques (30m de long) en P1 et C2.


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ltat limite de mobilisation du sol:

3/4 q

q'u - q'0 i

- le critre est celui dune justification rglementaire elu - en considrant un coefficient g

q=1,5 correspondant la valeur accidentelle sismique recommande

- ib nglig malgr le vide - il sagit l dun choix convenu avec le stra pour donner une forme rglementaire la justification.

Justifications des appuis en bton arm

les appuis ont t dimensionns en situation accidentelle avec cette combinaison.pour les semelles, la situation la plus dfavorable correspond au cas o lappui est en console

sur 12m de long. Tout le poids propre et une partie des descentes de charges sont retenus par la section dencastrement => ferraillage suprieur de la semelle.

lautre configuration (trou au centre) dimensionne le ferraillage infrieur.

Simplifications considres pour ces justifications

aprs discussion avec le stra notamment, le parti pris pour la justification de cette situation accidentelle particulire a t de saligner le plus possible sur les critres rglementaires habituels.

Toutefois, le critre de mobilisation du sol pose problme car il est impossible de dimensionner quoi que ce soit avec le trou tel quil a t dfini. en effet, le terme ib serait nul du fait de la prsence dune paroi verticale.

en contrepartie, de nombreux lments favorables la stabilit de lappui sont trs difficiles quantifier:

moment rsistant d aux frottements du sol sur les batardeaux et le bouchon de gros bton en P1;effet portique en C2.

la justification finalement retenue repose sur le raisonnement suivant:

le terme ib est nglig;en contrepartie, les effets favorables sont ngligs galement;on considre que les effets favorables sont suprieurs aux effets dfavorables car:

- court terme le sol a une cohsion, non prise en compte par le terme ib, - les choix de conception sont faits dans ce sens:

- des pieux H permettent de solidariser le sol avec la structure pour un fonctionnement densemble (effet peigne), - accrochage de la semelle au batardeau en P1, - accrochage des pieux H la semelle avec des barres Ha40 en C2, - plus les effets favorables dcrits ci-avant, - finalement, la mise en rotation de lappui concerne une paisseur de sol trs importante (environ 7m avec les pieux H) ce qui mobilise des frottements trs importants pour empcher tout mouvement de lappui.

enfin, on a considr que mme si leffet dfavorable lemportait sur le reste moyen terme, la mise en rotation dun appui serait trs fortement ralentie, et laisserait le temps aux usagers dvacuer louvrage et aux quipes techniques dintervenir pour couper laccs au pont: la scurit des usagers reste alors parfaitement assure, ce qui est bien le principal objectif de toutes les mesures prises.

Impact sur la structure

Appuis

les fondations retenues pour chacun des appuis et les raisons qui ont conduit ces choix sont exposes dans le paragraphe 1.2.3. le contexte karstique a galement eu des impacts sur la conception et les dimensions des appuis.



appui C0

en C0, le contexte karstique se traduit par un substratum calcaire affleurant trs altr et la prsence de fractures profondes affectant le toit du substratum (zone deffondrement remplissage argileux appele zone chaotique).

Figure 17: interprtation des sondages destructifs en phase dexcution

Profil en travers de la ligne arrire (lRPC de Bordeaux - juin 2009)

lappui C0 repose sur des micropieux de type iii; la dtermination des longueurs de chacun des micropieux a fait lobjet dune dmarche complexe:

dimensionnement sur la base des sondages;un sondage destructif 73mm par pieu avant ralisation (identification des sols et vrification de la qualit du substratum sous la pointe), soit un total de 24 sondages destructifs dont 6 inclins 30;

recalibrage des longueurs de micropieux en fonction de ces sondages (longueur minimum par pieu en fonction des sols rencontrs et des efforts thoriques reprendre + homognisation des longueurs des micropieux entre eux);

ralisation des micropieux avec injection iRs ventuelle effectue en plusieurs passes (prsence de calcaire en partie basse ou pertes de coulis).

Pile P1

la pile P1 se situe dans un site expos un ala karstique fort, amplifi par la prsence de la nappe proximit des appuis. Cela nous a conduit carter les solutions de type fondations profondes et retenir des semelles superficielles puisque les caractristiques gotechniques de la couche superficielle sont bonnes par ailleurs.

Dautres solutions techniques ont t envisages (renforcements des sols, parois moules), mais les fondations superficielles sont apparues comme la meilleure solution technico-conomique:

laction karstique retenue pour le dimensionnement impose le choix dune semelle unique de 32m de long pour assurer lquilibre statique de lappui;

la semelle a pour dimensions 32 x 10 x 1,5m alors que deux semelles de 4 x 13m auraient suffi sans la contrainte karstique!

cette dernire a t ralise sur un bouchon de gros bton de 1,5mde hauteur, et lintrieur dun batardeau pour protger la Tardoire et travailler au sec. Ce bouchon a t maintenu, en labsence deau pendant le chantier, pour leffet indirect sur la stabilit de lappui quil est susceptible dengendrer (mobilisation de frottements) en cas de remonte de fontis;

par ailleurs, des pieux H sont ancrs dans le bouchon de gros bton de faon ce que lensemble batardeaux - sol - bton - pieux forme un ensemble monolithique en cas de mise en rotation de la fondation sous leffet dun karst (effet peigne);

la base du ft, de largeur importante, participe la reprise des efforts (fonctionnement en T) dans le cas dune remonte karstique, ce qui a permis de conserver une hauteur de semelle raisonnable;

le ferraillage ncessaire la reprise des efforts de la combinaison karstique est trs important; la prise en compte des dispositions constructives sismiques sest avre dautant plus contraignante

que les longueurs de recouvrement et les quantits minimales dans les zones tendues dpendent respectivement du diamtre des aciers et des surfaces de bton, ce qui a gnr un ferraillage extrmement dense.


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Cule C2

la situation de la cule C2 est tout fait comparable P1. Nous avons donc retenu le mme type de fondations pour les mmes raisons; lexception du batardeau et du bouchon de gros bton qui ne se justifient pas du fait de lloignement plus important avec le lit de la rivire.

laction karstique retenue pour le dimensionnement impose le choix dune semelle unique de de 30m de long pour assurer lquilibre statique de lappui;

la semelle a pour dimensions 30 x 10 x 1m alors que deux semelles de 6 x 9m auraient suffi sans la contrainte karstique!

par ailleurs, des pieux H sont ancrs dans la semelle de faon mobiliser leffet peigne, en cas de survenue dun karst;

un raidisseur de 5m de largeur et 2m de hauteur a t ralis sur toute la longueur de la semelle pour reprendre les efforts engendrs dans la structure par la remonte dun fontis. lensemble fonctionne en effet comme une semelle en T, ce qui permet de rduire lpaisseur de la semelle 1m.

la prise en compte des dispositions constructives sismiques coupl au dimensionnement karstique a gnr, comme en P1, des quantits de ferraillage trs importantes.

Tablier

Comme nous lavons vu dans le paragraphe prcdent, les appuis sont dimensionns pour un ala de rfrence bien suprieur aux remontes karstiques les plus courantes. un karst de 6 7m de diamtre na alors aucun impact sur la structure. Dans le cas du karst de rfrence, les semelles sont dimensionnes pour reprendre la remonte de fontis sans dplacement, court terme au moins; un tassement ou la mise en rotation des appuis tant empch par toutes les dispositions prises. le tablier nest donc pas impact a priori par le risque karstique.

Toutefois, compte tenu du contexte et du ct qualitatif de la justification du sol (ib nglig), la survenue dun tassement forfaitaire de 20cm au niveau de la pile P1 ou de la cule C2 a t prise en compte dans le dimensionnement de la charpente. limpact de ces tassements sur les paisseurs de tle (et donc sur le prix de la charpente) est de lordre de 5%.

Cette disposition a t prise, en accord avec le stra, car elle permet de donner une rserve structurelle la charpente dans le cas o les appuis seraient lgrement dplacs par un effet karstique, malgr la conception retenue. le cot supplmentaire est relativement faible en regard du prix total de louvrage, pour un gain de robustesse gnrale trs sensible.

au niveau tude, la modlisation des tassements diffrentiels nest pas prvue avec linterface dom3. le problme a t contourn par le recours un calcul en fourchettes sur la valeur de la dnivellation dappui.

Ceci est rendu possible par le fait que louvrage est un deux traves: le tassement dune cule est ainsi quivalent, en terme defforts, un tassement sur pile (de sens oppos et dintensit diffrente).

lassimilation dun tassement une dnivellation savre quelque peu scuritaire, mais la prise en compte dun tassement est une disposition qualitative qui vise donner une rserve structurelle la charpente: le calcul en fourchettes va donc dans le mme sens.

Concrtement, le tassement de 20cm sur pile est donc assimil une dnivellation supplmentaire de 20cm (17 + 20 = 37cm) et le tassement de 20cm en C2 correspond une dnivellation de -9cm en P1 (17 - 9 = 8cm), compte tenu des longueurs de traves.

Finalement, la flexion longitudinale a donc fait lobjet dun calcul en fourchettes sur la valeur de la dnivellation, avec les valeurs extrmes 8 et 37cm.

les descentes de charges ayant fait lobjet dun modle barres 3D (sT1) spcifique, elles ont t dtermines prcisment sur la base dune dnivellation de 17cm et de tassements indpendants.



volution de la conception du projetContexte

Louvrage dans la dviation routire, premiers enjeux

la traverse de la Rochefoucauld par la route nationale tait devenue difficile, pour les usagers comme pour les habitants. la dviation supprime donc un point noir de la RCea et rend un cadre de vie plus satisfaisant aux Rupificaldiens, en mme temps quelle favorise le dveloppement conomique local.

sur lemprise de la dviation, les enjeux sont galement importants. il sagit dviter des impacts dfavorables sur les milieux fragiles quelle traverse. les objectifs de prservation de lactivit socio-conomique (agricole) et de lenvironnement (mergences de nuisances, milieux naturels sensibles) sont clairement identifis. le pont sur la Tardoire est particulirement concern par le respect des contraintes hydrauliques, la prservation de lacquire karstique et la qualit paysagre et architecturale.

Contexte hydraulique

le contexte hydraulique constitue une contrainte forte du projet.

la Tardoire est un petit cours deau puisque le lit mineur est large denviron 20 m. il est sec plusieurs mois par an, mais la zone dexpansion de ses crues - la valle entire, 600 m- est inonde sous 60cm deau en crue centennale.

louvrage de franchissement de la rivire est donc un ouvrage hydraulique et il est requis que son ouverture, hors appuis, soit de plus de 50 mtres et quelle soit sensiblement centre sur le lit mineur. Ce dbouch est respecter galement pendant les travaux.

Prservation de la ressource en eau

le lit de la Tardoire communique avec laquifre karstique. lune de ces communications, le gouffre de Pelle-Buze, est situe laval immdiat de louvrage.

il est impratif que les travaux de construction ne prsentent aucun moment un risque quelconque de pollution de la ressource en eau dangoulme quil contient.

insertion paysagre et architecture

la qualit de larchitecture de louvrage sur la Tardoire, difi dans un site trs prserv et principal ouvrage dart de la dviation doit valoriser le patrimoine, li un enjeu culturel et conomique important.

larchitecte des cinq ouvrages hydrauliques de la valle est dsign lissue dun concours.

la valle de la Tardoire est trs tendue. Cest une vaste plaine, constitue de prairies et de champs, sans haie, ni arbre, ni habitation. elle est domine louest par un plateau situ une dizaine de mtres de hauteur. la Tardoire coule au pied du versant raide et bois de ce plateau, situ en rive gauche. en rive droite la rivire est spare de la plaine par une unique range darbres.

la longueur de louvrage principal est modeste: entre 60 et 90 m selon les solutions envisageables, il sera peu visible, y compris pour les usagers, puisque situ contre le coteau louest, parmi les arbres sauf conception particulire.


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Premire phase dtudes

les tudes prliminaires ont t entreprises alors que la connaissance du contexte karstique tait encore limite, en particulier dans les alas qui lui sont associs.

en labsence dautre contrainte que celles qui viennent dtre indiques, ces tudes avaient pu sorienter vers des solutions prsentant un caractre remarquable, pour larchitecture comme pour la technique. Pour louvrage principal de la dviation, le parti tait ainsi pris de concevoir un ouvrage exceptionnel dans un site qui ne lest pas moins.

Ces premires intentions ont port sur des solutions tablier unique en caisson mtallique, dclin dans un arc surbaiss, un bow-string, une poutre de hauteur variable et un pont haubans. Cette dernire solution a fait lobjet dune tude particulire.

il sagit dun ouvrage une trave, avec une nappe centrale de haubans fixe en tte dun pylne inclin, autour duquel est dessine la cule rive gauche de la Tardoire. les cbles de retenue du mt sont ancrs, hors ouvrage, dans un massif en bton arm dont la stabilit est renforce par des tirants dancrage.

Le contexte gologique, nouvelle contrainte

(la gologie complexe du site est dcrite dans le chapitre 2)

lexistence de remontes de fontis dans les alluvions et limportance du dveloppement du caractre karstique du substratum, ont t mises en vidence en cours dtudes.

la solution initialement projete savre alors inadapte et inadaptable dans ce nouveau contexte et doit tre abandonne. en effet, les ponts haubans sont sensibles des mouvements dappuis mme de faible amplitude, ils noffrent donc aucune robustesse; et celui-ci tout particulirement, en raison de sa conception sophistique du pylne, des cules et du massif dancrage. .

la conception de louvrage de franchissement de la Tardoire doit dsormais tre adapte pour que les consquences de la manifestation dun ala ne compromette pas la scurit des usagers et perturbe le moins possible lexploitation de la dviation. Cet ala est devenu la contrainte principale de ce projet.

Positionnement dune analyse de risques

les dplacements internes et la dcompression du sol qui accompagnent la propagation dun fontis, la dpression ou leffondrement qui signe son dbouch la surface du sol, peuvent avoir, dans le site, une ampleur suffisante (pouvant atteindre 10 15 mtres) pour provoquer des dplacements dappuis importants, assez pour endommager la structure quils supportent, voire pour provoquer sa ruine.

De telles consquences interrompraient lexploitation de la dviation. les enjeux socio-conomiques de la RCea et du secteur de la Rochefoucauld alors mis en cause sont considrables. elles pourraient aussi comporter des victimes, en particulier en cas de ruine soudaine du tablier, et cette ventualit nest videmment pas admise.

la possibilit de rencontrer lala dans la zone de construction de louvrage et pendant sa dure de vie impose que celui-ci soit intgr dans la conception de louvrage. Cette conception doit assurer la mme fiabilit pour lusager que tout autre ouvrage.

une tude de risques a t ralise, en fin dtude prliminaire. elle confirme la dimension de lala de rfrence (diamtre de 15 m). elle a galement indiqu quun ouvrage deux voies multi-traves ne prenant pas en compte lala dorigine karstique serait expos un risque fort.



en raison de la nature du phnomne, il doit tre considr la manifestation la plus dfavorable de lala, tant dans ses dimensions que dans sa localisation par rapport aux fondations. Cest donc lala le plus important inventori qui doit tre retenu pour ltude de ce projet.

Le processus de choix au regard de lala gologique

la prise en compte de lexposition de louvrage un ala gologique, nest pas couvert par les principes gnraux de conception des ouvrages ni par la normalisation.

la conception est commande par la prise en compte de cet ala puisque toute solution envisage sera vrifie avec le crible de la grande robustesse qui simpose dans ce contexte. elle tablit un cadre de travail en interdisant pour certains - ou admettant pour dautres - a priori certains matriaux, techniques ou structures.

Cependant, les autres contraintes sont maintenues, avec le mme niveau dexigence. ainsi, les enjeux hydrauliques et environnementaux ne sont pas ngociables.

Dans ce projet, la contrainte hydraulique a fortement influenc la recherche de solutions et les contraintes environnementales ont radicalement interdit denvisager des travaux de fondation ou de traitement de sol, par le risque de pollution des nappes.

Principes de la dmarche de recherches de solutions

la recherche de solutions en prsence dun ala gologique fort, a t conduite dans lobjectif de dfinir des ouvrages de conceptions simples, rustiques pour que la qualit de ralisation soit facile obtenir et ne pas ncessiter un entretien particulier. ils doivent tre avant tout trs robustes.

les chances de mise en service de la dviation, potentiellement impactes par la reprise des tudes et les dlais dexcution des solutions, de mme que le cot de louvrage, ont t intgres dans les critres de management de lopration par le matre douvrage.

la dmarche ncessite lassistance permanente de larchitecte dans lquipe projet pour inspirer des solutions, en liminer dautres et mettre au point les meilleures candidates.

les principes ainsi poss, quelques options de conception ont t tablis dans un premier temps:

le tablier a t tudi en mme temps que les appuis, chaque partie apportant ses contributions la solidit et la robustesse de louvrage; la redondance de ces dispositions est effectivement recherche;

la dviation sera porte non plus par un tablier unique mais par deux tabliers parallles et indpendants. Cette disposition permet de recourir des structures dont la conception et la ralisation sont plus simples, ainsi que souvent la surveillance et lentretien. elle facilite par ailleurs les oprations dentretien et dexploitation, chaque tablier pouvant le cas chant tre exploit sous circulation alterne;

les fondations sont par contre, communes pour les appuis des deux tabliers. en effet, il nest pas possible, compte tenu de lventualit de fontis de plus de dix mtres de diamtre, de raliser des fondations indpendantes. on peut mme dire que si la dviation navait que deux voies de circulation et donc un tablier unique, les fondations devraient tre semblables celles qui correspondent deux tabliers voisins.

Conception des fondations

lala rupture du toit rocheux dune cavitkarstique ne concerne que de rares ouvrages et dans des circonstances diffrentes du cas de ce pont. elles se distinguent par exemple par lorigine - les causes - du phnomne, par son ampleur, la nature des sols, la profondeur des cavits par rapport la surface, les dimensions de ces cavits, par le contexte hydrogologique, la sensibilit de


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lenvironnement, etc. il ntait pas possible, pour ce projet, de reconduire ou sinspirer de solutions prcdemment ralises et les dispositions retenues ici sont en cela originales.

Dans le cas de ce site, plusieurs campagnes de sondages ont t effectues, mettant en uvre des techniques courantes: pressiomtre et carottage en particulier. les donnes ainsi recueillies ont t juges suffisantes.

il na donc pas t ralis dautres types de reconnaissances gophysiques en particulier comme cela est parfois le cas en zone karstique. en effet, les informations recueillies nauraient pas constitu des lments dterminants pour la recherche et la mise au point de solutions. Des travaux dintervention sur les cavits (comblement, etc.) ou de fondation sur ou dans les calcaires sont demble exclus: ces travaux comportent des risques datteinte lenvironnement (aquifre) et de fragilisation ou de rupture de cavits.

Notons dailleurs que, la zone tudier tant situe plus de vingt mtres de profondeur, les reconnaissances gophysiques sont complexes et dune prcision insuffisante pour le projet.

lexamen des solutions habituelles de conception des fondations montre quelles ne peuvent pas tre adaptes au contexte de site karstique de cet ouvrage, elles sont donc exclues:

Fondations sur pieux.lhypothse de rupture du toit calcaire ne permet pas de prendre en compte un effort de pointe dans le dimensionnement dune fondation sur pieux. Cest une hypothse pnalisante.

Par ailleurs, lentranement des matriaux alluvionnaires dans le dveloppement dun phnomne de fontis provoquerait des efforts horizontaux (cisaillement, flexion) et des frottements ngatifs qui pourraient ruiner le pieu.

la ralisation des pieux peut, par elle-mme, provoquer ou initier la rupture de la couverture dune cavit.

Fondations superficiellesla remonte dun fontis sous une semelle de fondation superficielle annule localement la portance (pas de contact sol/semelle). elle est dailleurs rduite proximit du phnomne, le sol tant dcomprim ou moins apte rsister aux contraintes qui lui sont transmises. le dfaut de portance se traduira par des tassements et des rotations qui entraneront lappui et le tablier.

Dautres types de solution se sont galement avrs inadapts:

Fondations sur parois moulesles barrettes offrent une bonne rsistance aux problmes de fontis puisquelles rsistent mieux aux mouvements de sols (cisaillements, flexions, frottements ngatifs). elles prsentaient cependant tous les inconvnients associs linterface avec le substratum: si lapport de charges concentres sur le toit calcaire est moins problmatique que dans le cas de pieux, elle conserve cependant une part de risques. en outre, les travaux mettant en uvre des boues de forage et du bton, il existe un risque de pollution de la nappe karstique.

Renforcement du solles tudes ont act galement quil ntait pas possible de supprimer lala (!) en intervenant sur le massif karstique ni de raliser des traitements de sol (jet-grouting par exemple) qui pourraient soit sopposer au dveloppement de fontis soit lui donner des proprits mcaniques qui le rendent non sensible ces fontis. Des fondations superficielles auraient alors t ralises dans des conditions habituelles de scurit.



Cela est cit pour mmoire puisqu lvidence les contraintes environnementales, lampleur des travaux, la faisabilit technique et le cot taient rdhibitoires par nature ou parce que hors dchelle pour ce projet.

Figure 18: exemple de solutions cartes

la solution, finalement retenue, est constitue dun assemblage de plusieurs mthodes:

une semelle superficielle unique pour la mme ligne dappui, ce qui permet de lui donner des dimensions telles que dans tous les cas de manifestation dun ala, la surface du contact rsiduel avec le sol, soit suprieure celle de lala (critre de stabilit) et que la portance du sol soit suffisante;

la semelle est ralise lintrieur dun batardeau, sur un massif en bton qui permet la ralisation des travaux en prsence de la nappe phratique (compense la pousse hydrostatique);

il coiffe un ensemble de pieux mtalliques (pieux H). lensemble semelle - massif - pieux H - batardeau est ainsi largement surabondant et redondant en termes de portance dans les diffrentes manifestations de lala dans le sol support;

le batardeau et les pieux assurent galement la rsistance aux mouvements dinclinaison de lappui en prsence dun fontis.

Cette solution ne prsente aucun contact avec le substratum calcaire et ne met jamais en uvre de matriaux dans des conditions qui prsenteraient un risque de pollution de la nappe karstique.

Recherche de solutions pour le tablier

Plusieurs critres se croisent mais les impratifs de structure robuste, simple, de construction aise, permettent dtablir ds le dbut des rflexions deux principes qui facilitent la recherche de solutions:

la souplesse du tablier, donc son aptitude supporter des tassements diffrentiels des appuis, est indispensable, pour ne pas faire porter toute la robustesse aux seules fondations.Cette contrainte de conception exclut de fait les solutions en bton, trop fragiles. Celles qui offriraient les meilleures aptitudes sont dun cot de ralisation trs lev, parce que situes au-del de leur domaine demploi. les mthodes de construction ne sont dailleurs pas compatibles avec les contraintes du site, la plus importante tant limpossibilit ddifier des chafaudages provisoires (en raison du risque inondation).les solutions tudies seront ds lors des structures poutres mixtes. le recours des caissons mixtes est une complication qui napporterait pas davantage significatif dans le contexte, ni pour le comportement ni pour lesthtique. le cot et les contraintes de chantier seraient par contre trs sensibles.

les traves isostatiques pourraient prsenter des facilits de construction par rapport des tabliers continus et sont en principe moins sensibles des dnivellations dappuis selon un axe vertical que des tabliers traves continues, car ces dplacements nengendrent pas deffort


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supplmentaire dans le tablier. Cette caractristique pourrait paratre intressante compte tenu du contexte, mais elle nest que thorique: les mouvements dappuis ne sont pas idalement verticaux et lon nobtient pas une robustesse du tablier satisfaisante.

en outre, dans le cas douvrages isostatiques plusieurs traves, ceux-ci comportent des joints de chausse et une ligne supplmentaire dappareils dappuis au droit des piles. Ce sont des contraintes pour lentretien. De plus, llargissement des piles nest pas favorable lvacuation des crues et nuit laspect de louvrage.

enfin, les hauteurs de poutres sont plus importantes que dans le cas de traves continues, ce qui est pnalisant pour lintgration dans le site.

un tablier une seule trave comporterait les inconvnients ci-dessus mais prsenterait lavantage de ne pas avoir dappui intermdiaire avec les problmes de fondation qui lui sont associs.

Dans le cadre de ce projet, la longueur de la trave (en ossature mixte) serait de 72 mtres, avec une hauteur de poutres de 3,50 m, proche des limites du domaine demploi.

la reconstitution des poutres et leur mise en place (qui ncessite des pales intermdiaires provisoires) serait trs complique et louvrage aurait une allure trs massive. laspect de louvrage pourrait dans une certaine mesure tre amlior par une poutre de hauteur variable ou un caisson mais au prix dune complication de ralisation et dun surcot. les cules seraient trs compliques (grandes dimensions) et reevraient des efforts importants, peu opportuns dans le contexte.

ce stade davancement de ltude, il est dcid dcarter la solution une trave et de raliser un ouvrage plusieurs traves, continu.

la distribution des portes rsulte de plusieurs contraintes:

le dbouch hydraulique de 50 mtres de largeur, obtenir avec au plus deux traves (un seul appui intermdiaire);

la gographie du site, avec la Tardoire qui coule en pied de coteau, ne permet pas de concevoir un ouvrage symtrique;

les cules ne peuvent pas tre des cules mur de front en raison des conditions de fondations plus complexes que celles des cules enterres du fait de lala dorigine karstique. les talus des remblais, de plus de huit mtres de hauteur, allongent la porte des traves.

larchitecte et le technicien, chacun pour son compte, souhaitent limiter la dissymtrie de louvrage, le dsquilibre des traves successives. Dans cet objectif, le technicien souhaite raidir le talus de la cule C2 pour limiter la longueur de la trave situe ct plaine, la plus longue. larchitecte propose un habillage du talus dress 1/1 par des gabions disposs en terrasses.

Finalement, deux distributions de traves sont retenues. elles conduisent une longueur totale de franchissement de 85 mtres: deux traves continues de 35 et 50m et trois traves continues de 20, 40 et 25 mtres.

les tudes prliminaires tablissent que les cots des deux solutions sont semblables, en faveur du deux traves.

larchitecte met en avant la qualit de la perception de la solution deux traves dont la transparence est bien suprieure aux trois traves dont le tablier est pourtant plus fin.

Pour lquipe du matre duvre, le tablier de louvrage trois traves dispose dun plus haut niveau hyperstatique mais le gain de robustesse est nuanc par la cration dune ligne dappui supplmentaire.



le comportement du tablier deux traves a t amlior en dimensionnant la charpente pour supporter des dnivellations dappuis trs importantes sur la pile et sur la cule C2 (la cule C0 est ancre au rocher), toutes deux situes dans la zone o lala peut se produire.

au terme de linstruction de ltude prliminaire, le matre douvrage a retenu la solution deux traves.

louvrage a t ralis conformment aux dispositions projetes. les conditions rencontres par le chantier ont t conformes aux hypothses tablies lors de la conception.

Suivi de louvrage - Instrumentation

louvrage est ralis dans un site dans lequel les manifestations dun ala dorigine gologique peuvent tre importantes. Certaines peuvent affecter les fondations de louvrage.

il est important que, malgr les dispositions prises pour la conception et la ralisation de cet ouvrage, ces manifestations gologiques particulires soient identifies. Cela permettra, le cas chant, dintervenir pour rtablir un environnement plus sain des fondations, ou adapter les mesures dexploitation de la route, par prcaution.

la dtection des alas est idalement simple quand ces derniers se manifestent la surface du sol. la rflexion ralise pour savoir sil tait utile et possible de les identifier avant quils ne dbouchent en surface a conclu que, pour cet ouvrage, trs robuste, un tel dispositif nest pas pertinent. en effet, la connaissance du phnomne ne pourra tre que trs fragmentaire et non exploitable. Quant aux matriels de dtection, les tassomtres, inclinomtres, etc. qui pourraient tre mis en uvre lors de la construction, ils seraient hors dusage en quelques annes, et non remplaables. or, lventualit du phnomne nest pas concentre sur les premires annes de mise en service de louvrage.

les incidences du phnomne sur louvrage consisteraient, sil tait suffisamment intense, en des mouvements des fondations et, par suite, de lappui et des tabliers.

De tels mouvements signeraient un ala de trs forte ampleur compte-tenu de la conception et de la qualit de ralisation des fondations. il se situerait proximit immdiate de lappui - il est alors visible- ou entirement sous la fondation.

la dtection de phnomnes de cette importance est possible par plusieurs moyens simples qui sont en cours dinstallation:

lobservation du site, loccasion des patrouilles rgulires des personnels dexploitation, des visites iQoa et des visites dinspection de louvrage;

le contrle visuel des quipements: alignement des barrires et glissires de scurit, joints de chausse, ralis dans les mmes circonstances;

levs topographiques, en coordonnes relatives, effectu avec les moyens actuels qui permettent une grande prcision, de lordre de quelques diximes de millimtre. il faut observer les mouvements de chaque appui dans toutes les directions et les mouvements des appuis entre eux;

mesures la nivelle micromtrique des rotations des appuis (pile et cule C2) si les moyens topographiques ne sont pas concurrents (prcision de 10-4 rad). les mesures trs faciles raliser peuvent tre faites par le personnel dexploitation.

la dtection de phnomnes de moindre amplitude qui ne dbouchent pas en surface et ne provoquent pas de mouvements dappuis, est impossible; sauf peut-tre par la mise en place dun dispositif que nous avons appel tuyaux dorgue: les deux appuis P1et C2 ont ainsi t dots de ces dispositifs permettant de constater la prsence ventuelle dun vide sous les massifs de fondation. Cela consiste simplement disposer des tubes de 120 mm de diamtre sur le pourtour de la semelle. Ces tubes traversent la semelle et le bton dassise jusquau sol; des barres en


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acier Ha50 quipent ces tubes et permettent de sonder la prsence du sol ou son enfoncement ventuel par mouvement diffrentiel par rapport aux tubes. la valeur de telles observations est assez modeste, mais elles offrent des informations fiables, rapides et en temps rel. en outre, les tubes permettent, en cas de doute, de glisser un endoscope, de procder des sondages sous la fondation elle-mme ou de raliser des injections, etc

Toutes ces mesures font appel des moyens simples, fiables, peu coteux et dune mise en uvre aise. il est important cependant de raliser rgulirement les diffrentes observations et de noter prcisment les rsultats. elles seront exploites par recoupements des rsultats. le plus difficile sera de ne pas renoncer ces vrifications sous prtexte quaucune volution nait t dtecte les premires annes!



Autres particularits de louvrageEurocodes

louvrage de la Tardoire a t dimensionn et justifi aux eurocodes. au sein du ministre, la transition vers le rglement eurocodes sest opre depuis environ six ans. Des formations internes ont en effet t organises par le stra en 2004, et la prise en compte dans la conception des projets sest mise en place progressivement depuis. le dbut des tudes de la Tardoire a dbut en 2007, ce qui en fait un des premiers ouvrages dimensionns aux eurocodes par le CeTe du sud-ouest.

les tudes aux eurocodes ont cot un peu de temps, mais globalement, elles se sont droules sans difficult particulire. la transition est en effet largement facilite par lutilisation des guides mis en place par le stra.

Sismicit

louvrage de la Tardoire est implant dans une zone de sismicit 0 au sens de la carte sismique franaise, encore en vigueur au moment du projet. Toutefois, lapplication des eurocodes nous a incits utiliser par anticipation la nouvelle carte sismique recommande par les eurocodes et dont la prise en compte entre en vigueur en 2011.

avec cette carte, louvrage se situe alors sur une zone de sismicit faible, ce qui ncessite de procder aux justifications relatives au sisme avec une acclration nominale de 0,7 m/s2. Concrtement, les consquences de ce dimensionnement sont faibles, ce sont surtout les dispositions constructives qui se sont avres contraignantes, notamment les sections minimales des armatures tendues dans les appuis et les longueurs de recouvrement

en effet, compte tenu des efforts importants lis au risque karstique, les diamtres des armatures sont importants, les longueurs de recouvrement de 100 en face suprieure des semelles sont donc trs grandes: 3,20m!

Des butes longitudinales et latrales ont galement t ralises sur les chevtres des appuis.

cobilan

loH de la Tardoire a fait lobjet dun cobilan, ce qui en fait un ouvrage pionnier dans ce domaine.

lcobilan est le nom donn lvaluation du cot carbone dun ouvrage.

Cette opration sinscrit dans la volont de pouvoir estimer la consommation en carbone ncessaire la ralisation dun ouvrage (construction + destruction), afin dajouter cette donne dans le champ des critres de choix dune structure, au mme titre que le cot, lesthtique et les critres environnementaux.

Cet objectif ambitieux ncessite une phase transitoire de collecte des donnes afin de prciser la consommation en carbone de chacune des phases de chantier. Cest le stra qui se charge de cette tche, en concertation avec les CeTe et les DiR, pour lapplication sur des chantiers en cours.

le stra fournit des recommandations pour procder cette collecte de la manire la plus complte, mais aussi la plus simple possible. lattention est porte sur les donnes propres du chantier et particulirement sur des matriaux et techniques encore peu rfrencs. Par contre, nentre pas dans le cadre des prestations de recherche des cots carbone dlments tels que le laminage des poutres ou la fabrication du bton, connus par ailleurs.


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Ce travail a abouti la mise au point dun document de type tableur, dfinissant lensemble des six champs de recueil de donnes.

Ce document qui a t optimis sur la base dune discussion avec lentreprise, sest avr relativement simple renseigner pour lentreprise, qui bnficie dj, de la majorit des informations requises, dans ses bilans personnels.

Par exemple, le kilomtrage et la consommation des poids lourds qui ont t utiliss sur le chantier sont parfaitement connus.

Ce travail napparat donc pas comme une contrainte importante pour lentreprise, qui est elle-mme soucieuse de ces questions vertes, pour le compte de son activit.

Rcapitulatiflala dorigine gologique qui sest manifest dernirement en 2007 par un effondrement de plus de dix mtres de diamtre nest pas couvert par les calibrages des rgles et normes de conception et de calcul des ouvrages dart.

il nest pas frquent de rencontrer des alas dus des karsts dans lenvironnement dun pont et ceux du type qui se produisent dans la valle de la Tardoire sont un cas despce.

Pour pallier labsence de norme et assurer ce pont, donc ses usagers, le niveau de scurit de tous les ouvrages, sa conception intgre lala en dfinissant des conceptions dotes de la plus grande robustesse, largement redondantes dans les fondations et dans les tabliers.

les techniques de construction ne sont pas nouvelles, les matriaux utiliss non plus. le parti tait pris en effet dutiliser des moyens connus et bien matriss pour ne pas ajouter un facteur dincertitude en faisant appel des conceptions ou des moyens innovants.

la prise en compte de ce contexte inhabituel a eu une incidence sur les quantits de matriaux mises en uvre pour les fondations et pour la charpente mtallique; pour le reste louvrage est identique aux ouvrages du mme type. les enjeux de la dviation sont ainsi prservs, y compris celui dajouter nouvel difice au patrimoine de la Rochefoucauld.

Intervenantsmatrise douvrage:

DReal Poitou-Charentes reprsente par la Division matrise douvrage (Dmo)

matrise duvre gnrale:

DiR atlantique reprsente par le siR Poitou-Charentes assist du Ple ouvrages dart du siR aquitaine.

architecte:

Fabrice Nel, architecture Nel (Paris)

assistant la matrise duvre:

CeTe du sud-ouest (Division ouvrages dart, laboratoire)

Contrle extrieur des tudes:

CeTe du sud-ouest (Doa)

Contrle extrieur des travaux:

CeTe du sud-ouest, cellule locale danalyse DDT16



Chiffres - quantitsCharpente:

longueur totale de poutres: 340m (= 4 x 85m)longueur des lments de poutres assembles sur place: 5m 15mlongueur de lavant bec: 10m

Quantits et ratios:

Hourdis amont et aval: - Bton: 682m3 - 154tonnes darmatures, soit 225kg/m3

Cule C0: - Bton: 265m3 - 30,04 t darmatures soit, 113kg/m3

Pile P1: - Bton: 840m3 - armatures: 107tonnes, soit 127kg/m3 - Bton de bouchon: 463m3

Cule C2: - Bton: 868m3 - armatures: 125tonnes, soit 144 kg/m3

Dalles de frottement et de transition: - Bton: 69m3 - armatures: 11,7tonnes soit 170 kg/m3

Charpente mtallique: - Poids: 376tonnes, - Peinture: 2955m

Batardeau P1: - 85ml de palplanches de type Pu8 battus, soit 734m (longueur initiale: 8,9m) - Poids total: 92tonnes

Dure des travaux:

Batardeau P1: 1 moisCharpente amont: 1,5 mois (assemblage et lanage)Charpente aval: 1 mois (assemblage et lanage)Hourdis amont: 2,5 moisHourdis aval: 2 mois


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Le nouveau guide de conception des ponts mixtes acier-btonseconde partie : Dimensionnement des bipoutres aux eurocodes

Daniel le FauCHeuR (stra/CToa/DGo, dsormais retrait)

PrliminaireCet article fait suite larticle de Daniel de matteis et Renaud lglise publi dans le prcdent numro de cette revue sur le nouveau guide de conception des ponts mixtes acier-bton du stra. il commente les rgles de prdimensionnement des bipoutres mixtes donnes dans le chapitre 3 de ce guide.

La problmatique de

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