Conference EPF: Réalisation de la Passerelle de La Roche sur Yon

Réalisation de la Passerelle de La Roche sur Yon

Vendée, France

EPF – Jeudi 6 Mai 2010

Photo : Christian Richters

Principaux intervenants dans le projet


• Maître d’Ouvrage : Ville de La Roche sur Yon

• Maître d’Œuvre Général / Exécution: SNCF Ingénierie Centre Ouest

• Architectes et Concepteurs : - Hugh Dutton Associés (HDA)- Bernard Tschumi urbanistes Architectes (BTuA)

• Etudes / Calculs : Hugh Dutton Associés (HDA)

• Entreprise Mandataire et Constructeur Métallique : Renaudat C.C.

• Divers sous traitants (béton, habillage, éclairage, ascenseurs, montage…)

• Contrôleur : APAVE

Contexte


Plan de situation

Contexte


Ancienne Passerelle de 1890

Contexte


Implantation

Conception Architecturale et Structurelle


• Patrimoine intellectuel : Robert Le Ricolais

Etude de Robert Le Ricolais sur les structures réticulées



• Connexion entre Architecture et Structure :

« une résille métallique à géométrie variable »

Répartition des sollicitations dans un cylindre

Une résille métallique à géométrie variable



• Poutre reconstituée sur 3 appuis (diaphragmes + diagonales)

• Stabilité :- latérale par croix de contreventement- longitudinale par escalier côté gare

Schéma Statique



• Génération de la géométrie par optimisation successive :

1) Variation de l’espacement des diaphragmes sur la longueur




2) Répartition des diagonales internes

Diagonales de Compression (PRS, 3 sections différentes)

Diagonales de Traction (ronds pleins, 2 diamètres différents)




3) Concentration des efforts sur l’appui central : tôle pleine


Fabrication en Usine


• Préfabrication complète de la structure acier

• Multitude de soudures

• Complexité de certains assemblages

Fabrication en Usine


• Transport : découpage de la structure en 5 tronçons boulonnables

Etude de Conception et Dimensionnement


• Dimensionnement aux Eurocodes

1) Combinaisons selon Eurocode 0 « Bases de calcul des structures »

• Hypothèses de chargement :

Charge de Vent (Eurocode 1.1.4) Charge de train (Eurocode 1.2)

2) Charges selon Eurocodes 1 + Fascicules SNCF :- Charge de foule : 500 kg/m²- Charge de neige : 60 kg/m²- Charge de vent sur un cylindre : +75 à -110 kg/m²- Actions aérodynamiques résultant du passage d’un train : +/-

30kg/m²



• Méthodes de Calcul basées sur l’Eurocode 3.1.1. "Structures en Acier" :

1) Vérification des équations 6.61 et 6.62 du chapitre 6.3

- élancement < 250

- vérification de la capacité résistante en compression / flexion (instabilités)

- éléments isolés du système + efforts extérieurs

- pas d’imperfection initiale




1) Vérification des équations 6.61 et 6.62 du chapitre 6.3

→ Méthode 2 de l’EC3 avec imperfections initiales sur les ronds de 20mm

- Mais nécessité de vérifier 1ère hypothèse pour l’ensemble des ronds pleins :

▪ ronds de 40 mm selon EC3 : Fmax,comp < Rd,max,comp = 70kN

▪ ronds de 20 mm selon EC3 : max = 360 >>250 !!!

- 1ère hypothèse modèle : ronds élancés ne pouvant être comprimées (« cut-off »)

- Justification de l’ensemble des éléments avec max<250




2) Application d’imperfections géométriques initiales en arc

- Estimation du risque de perception des déformations sous ELS → risque faible

- Méthode 2 : rigidité K mieux estimée → barre étudiée dans le système global

- Simulation instabilités latérales : imperfections en arc de L/200

- Méthode 1 : surestime la rigidité K des barres de 20mm et donc des Fext réels

- Calcul élastique : < 50% de fy → déformations élastiques réversibles



Effort axiaux dans les ronds de 20mm (calcul linéaire) avec imperfections initiales



Comparaison effort max avec et sans imperfections initiales

Etude de Confort


• Etude du comportement dynamique passerelle piétonne :

▪ Effet de la fréquence de marche des piétons

▪ Guide du SETRA : « Evaluation du comportement vibratoire sous l’action des piétons »

▪ Classe d’utilisation : Classe III (utilisation normale)

▪ Confort à garantir → Niveau de vibration : Amplitude f (Hz) et acc. (m.s-2)

Etude de Confort


• Etude des fréquences :

2 premiers modes de vibration (élévation, vue en plan)


• Etude des fréquences :

▪ Fréquences verticales de marche piétons : 2Hz

▪ Fréquences horizontales de marche piétons : 1Hz

▪ Résultats Fréquences Propres de l’ouvrage : Pas de nécessité de calcul des acc.

→ Confort garanti

Etude de Confort


▪ Niveaux de confort selon l’accélération :

• Etude de l’accélération verticale (2ème mode) :

Etude de Confort

▪ Modélisations dynamiques : sollicitations sinusoïdales (selon fHz, direction), ξacier = 0.4%

Résultats calculs dynamiques Straus7

Ay=0.13m.s-2

Ay << 0.50 m.s-2

→ Confort Max garanti

Etude des Phases Provisoires


• Ouvrage en 5 tronçons boulonnables

• Levage et montage sur site délicats :- 3 nuits- différentes phases- sollicitations mécaniques nouvelles dans la structure : inversion des

moments!- ajout de renforts et butons provisoires



Levage tronçons 123 boulonnés (1ère nuit)



Aboutage tronçons 123 et tronçons 45 (2ème nuit)



• Modélisation complète des phases provisoires



• Modélisation des renforts



• Prédiction de flambement global → préconisation de renforts

Résultats calculs Straus7 (déformations amplifiées)

Epreuves


• Chargements statiques :

- différentes configurations- mesure des flèches

• Sollicitations dynamiques :

- impulsion par saut- mesure des vitesses et fréquences

→ Flèches réelles < Flèches simulées : mesures/calcul = 70%

→ Changement conditions de liaisons des diagonales : mesures/calcul = 99%

→ Fréquences réelles légèrement > Fréquences simulées : confort assuré→ Raideur surestimée dans les calculs : conditions de liaisons

→ Comportement de l’ouvrage validée

Quantités et Délais


• Portées libres : 35m + 32m

• Montant des travaux : 3.2 Millions € HT

• Tablier : - Largeur utile : 3m- Surface : 200m²

• Structure : Acier de Nuance S355- Résille tube : 130 T (4km300 de profilés)- Poteaux : 4 T- Escaliers : 20 T

• Durée des travaux (usine + montage sur site) : 1 an et 4 mois

• Mise en place passerelle : nuits du 30/11/2010 au 3/12/2010

• Ouverture au public : 6 février 2010




Photo

: C

hri

stia

n R

ichte

rs



HDA | Hugh Dutton Associés

hda-paris.comcomplexitys.comtwitter.com/hda_paris

Documents

Conference EPF: Réalisation de la Passerelle de La Roche sur Yon