Pont Dalle en Béton Précontraint en Zone Sismique

8/18/2019 Pont Dalle en Béton Précontraint en Zone Sismique

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ECOLE MAROCAINE D’INGENIERIE MEMOIRE DE PROJET DE FIN D’ETUDE (RAPPORT)

CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT D’UN OUVRAGED’ART EN ZONE SISMIQUE

Réalisé par :

JEDDI ISMAIL (Elève ingénieur en 5èmeannée)

GENIE CIVIL – OPTION ETUDES –

Exposé le 11 Juillet 2014, devant le jury :

Mr. ERRIDAOUI Abdeslam PDG MAROC SETEC Président

Mr. IDRISSI Youssef Chef de la Division des opérations à ADM Assesseur

Mr. ZOUKAGHE Mimoun Chef du département du génie civilà l’EcoleMohammadia des Ingénieurs (EMI)

Assesseur

Mr. LEBBAR Khaled Directeur KLE ingénierie Assesseur

Mr. AIT IJJOU Abderrazak Chef de projet en Ouvrages d’Arts au CID Assesseur

Mr. ABOUSSALEH Mohamed Professeur à l’Ecole Nationale des Arts et Métiers(ENSAM)

Invité

Mr. RGUIG Mustapha Professeurà l’Ecole Hassania des Travaux Public(EHTP)

Invité

Mme. EL AMMARI Bouchra Chef de service Surveillance et Maintenance des Ou-vrages d’Art à la DRCR

Encadrant externe

Mr. ELOUALIDI Aziz Chef de la division Bâtiment et Ouvrages Arts àADM

Encadrant interne

Année universitaire :2013 – 2014


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Remerciements :

Je tiens à remercier ici toutes les personnes qui ont contribué à rendre mon projet de find’étude intéressant et formateur.Je remercie dieu de m’avoir donné la force, le courage, et la patience pour mener ce travailà son terme.

Je remercie tout particulièrement Mme EL AMMARI Bouchra, Chef de service Surveillance etMaintenance des Ouvrages d’Art à la Direction des Routes et mon encadrant externe, et

Monsieur El OUALIDI Aziz, mon professeur et mon encadrant interne de m’avoir guidé toutau long de ce stage pour atteindre mon projet. Ils ont su m’encadrer et m’ont soutenu avecbeaucoup de sagesse et savoir-faire.

Je remercie également monsieur ABOUSSALEH Mohammed et monsieur RGUIG Mustapha,mes professeurs à l’EMG pour leur soutien et leurs conseils constructifs, et d’avoir acceptémon invitation.

Je remercie Monsieur ERRIDAOUI Abdeslam, PDG du MAROC SETEC pour m’avoir fait l’hon-neur de présider le jury de soutenance. Je tiens aussi à exprimer toute ma gratitude enversMonsieur IDRISSI Youssef, Chef de la Division des opérations à La Société des Auto-

routes du Maroc, Monsieur ZOUKAGHE Mimoun, Chef du département du génie civil àl’Ecole Mohammadia des Ingénieurs , Monsieur LEBBAR Khaled, directeur du bureau d’étudetechnique KLE ingénierie , Et Monsieur AIT IJJOU Abderrazak, Chef de projets au bureaud’ étude CONSEIL, INGENIERIE ET DEVELOPPEMENT (C.I.D) d’avoir accepté de me constituerle jury de ce mémoire.

Sans oublier la générosité de mes chers parents qui m’ont doté des moyens financiers etm’ont encouragé à suivre ce chemin.


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c Conception et dimensionnement d’un ouvrage d’ar t en zone sismique

Mémoire de Projet de Fin d’Etude- JEDDI Ismail2

II. Choix définitif :................................ ................................ ................................. ............................... ............. 63

III. Présentation de la structure : ............................. ................................. ................................. ...................... 63

IV. Plan d’ensemble : ....................................................................................................................................... 63

QUATRIEME PARTIE: ETUDE DU PROJET D’EXECUTION ................................................................................................. 64

CHAPITRE I : Description des charges et des surcharges ............................... ................................. ................................ .... 65

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ................. 65

II. Charges permanentes : ................................ ................................ ................................. ............................ 65

III. Surcharges routières : ................................ ............................... ................................. ................................ . 65

IV. Charges sur les trottoirs : ................................ ................................ ................................. ............................ 70

V. Température : ............................ ................................ ................................. ................................ ................. 70

VI. Le séisme : ................................ ................................. ................................ ................................. ................. 70

CHAPITRE II : Etude de la flexion longitudinale du tablier .............................. ................................. ................................. ... 71

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ................. 71

II. Calcul des efforts longitudinaux : ................................. ................................. ............................... ............. 71

III. Répartition transversale des charges : ............................... ................................ ................................. ...... 76

IV. Enveloppe des efforts sur les 5 fibres sous les différentes combinaisons : ............................. ................. 80

V. Etude de la précontrainte : ............................... ................................. ................................. ...................... 81

CHAPITRE III : Etude de la flexion transversale du tablier ............................... ................................. ................................ .... 93

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ................. 93

II. Principe de calcul : .............................. ................................ ................................ ................................. ...... 93

III. Détermination des moments transversaux : ................................ ................................. ............................ 94

CHAPITRE IV: Etude du cisaillement de l’effort tranchant général ............................... ................................. .................. 100

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ............... 100

II. Calcul de la contrainte de cisaillement maximale : .............................. ................................ ............... 100

III. Eléments de justification des armatures d’effort tranchant : ............................................................... 102

CHAPITRE V: Etude de la diffusion des efforts concentrés dans les zones d’abouts ............................... ....................... 104

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ............... 104

II. Etude de la diffusion dans les zones d’abouts : ........................................................... .......................... 104

CHAPITRE VI : Calcul des encorbellements ........................................................................................................................ 114

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ............... 114

II. Principe du dimensionnement :.................................... ................................. ................................. ......... 114

III. Calcul des moments transversaux – par mètre longitudinal – : ........................................................ .... 114

IV. Calcul des moments longitudinaux – par mètre transversal – : ........................................................ .... 117V. Ferraillage des encorbellements : ................................ ................................. ............................... ........... 117

CHAPITRE VII : Analyse sismique de la structure ............................. ................................ ................................. .................. 119

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ............... 119

II. Principe du calcul sismique :.............................. ................................. ................................. .................... 119

III. Modélisation de la structure : ............................ ................................. ................................. .................... 120

IV. Analyse de la structure : ................................ ................................ ................................. .......................... 123

CHAPITRE VIII : Répartition des efforts horizontaux sur appuis ............................. ................................ ............................. 126

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ............... 126

II. Répartition des efforts horizontaux : ............................. ................................. ................................. ......... 126III. Efforts transmis aux appuis : ............................... ................................. ................................. .................... 127


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CHAPITRE IX : Dimensionnement des équipements .......................................................................................................... 130

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ............... 130

II. Evaluation des déformations : ................................. ................................ ................................. ............... 130

III. Dimensionnement des appareils d’appuis :........................................................................................... 131

IV. Dimensionnement du joint de chaussée : .............................. ................................. ............................... 134

CHAPITRE X : Dimensionnement de la superstructure des culées ................................................................................... 136

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ............... 136

II. Caractéristiques des matériaux de la culée : .............................. ................................ .......................... 136

III. Descente de charges : ............................. ............................... ................................. ............................... 136

IV. Dimensionnement des fûts de la culée : ................................ ................................. ............................... 141

V. Etude des ouvrages annexes à la culée : .............................. ................................. ............................... 143

CHAPITRE XI : Dimensionnement de la superstructure des piles .............................. ................................. ....................... 153

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ............... 153

II. Descente de charges : ............................. ............................... ................................. ............................... 153

III. Dimensionnement du voile : .............................. ................................. ................................. .................... 155

CHAPITRE XII : Etude des fondations profondes ................................................................................................................. 157

I. Introduction : ............................. ................................ ................................. ................................ ............... 157

II. Etude des fondations profondes des culées : .............................. ................................ .......................... 157

III. Etude des fondations profondes des piles : ................................ ................................. .......................... 163

Références bibliographiques : ................................................................................................................................... 165


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Listes des figures :

Figure 1: Vue en plan du site de l'ouvrage par satellite .......................................... ................................. ............................... 12Figure 2 : Ouvrage d'art existant ................................................................................................................................................ 13Figure 3 : Délimitation des bassins versants ............................... ................................. ................................ ............................... 17Figure 4 : Disposition des profils en travers pour HEC-RAS ....................................................................................................... 21Figure 5 : Visualisation tridimensionnelle de la simulation du cours d'eau sous HEC-RAS ................................ ..................... 21Figure 6 : Profil en long du niveau des plus hautes eaux (PHE) ................................ ................................ ............................... 22Figure 7 : Profil en travers du cours d'eau au niveau e l'entrée du pont ............................................................................... 22Figure 8 : Phénomène du remous .............................................................................................................................................. 22Figure 9 : Profil en travers correspondant à la crue centennale ............................................................................................ 23Figure 10 : Situation projetée ................................ ................................. ................................ ................................ ..................... 24Figure 11 : Profondeurs totales d'affouillement sous chaque type d'appuis ............................... ................................. ......... 28

Figure 12 : Enrochement d'une pile intermédiaire ................................................................................................................... 29Figure 13 : Tracé en plan du projet ............................................................................................................................................ 30Figure 14 : Profil en long du projet ............................................................................................................................................. 30Figure 15 : Profil en travers du projet ......................................................................................................................................... 31Figure 16 : Différentes types de tabliers en dalle précontrainte ............................................................................................. 35Figure 17 : Conception de la variante PSI-BA ................................ ................................. ............................... ........................... 37Figure 18 : Conception de la variante VI-PP ............................................................................................................................ 37Figure 19 : Conception de la variante PSI-DP .......................................................................................................................... 37Figure 20 : Profil en travers du projet ......................................................................................................................................... 39Figure 21: Poutre de béton armé............................................................................................................................................... 40Figure 22 : Section d'une poutre de PSI-BA ............................................................................................................................... 41Figure 23 : Conception du tablier PSI-BA .................................................................................................................................. 41Figure 24 : conception du tablier PSI-DP ................................................................................................................................... 43

Figure 25 : Pré-dimensionnement des fûts des piles de la variante PSI-BA .................................. ................................ .......... 48Figure 26 : Dimensions du corbeau ........................................................................................................................................... 51Figure 27 : Pré-dimensionnement des culées de la variante PSI-BA....................................................................................... 52Figure 28 : Pré-dimensionnement des culées de la variante PSI-DP ...................................................................................... 52Figure 29 : Valeurs de q s en fonction de Pl * .............................................................................................................................. 55Figure 30 : Pré-dimensionnement des fondations de la variante PSI-BA ............................................................................... 59Figure 31 : Pré-dimensionnement des fondations de la variante PSI-DP ............................................................................... 60Figure 32 : Calcul de la charge permanente du tablier ......................................................................................................... 65Figure 33 : Caractéristiques du convoi Bc ................................................................................................................................ 67Figure 34 : Caractéristiques du convoi Bt ................................................................................................................................. 67Figure 35 : Caractéristiques de la roue Br ................................................................................................................................. 68Figure 36 : Caractéristiques du convoi E ................................................................................................................................... 70Figure 37: Diagramme du moment fléchissant & de l'effort tranchant dû aux charges permanentes.............................. 71Figure 38 : Lignes d'influence du moment fléchissant ............................................................................................................. 72Figure 39: Modélisation des charges roulantes sur ROBOT ................................. ................................. ............................... ..... 73Figure 40 : Lignes d'influences de la travée de rive ....................................................... ................................. ......................... 79Figure 41: Diagramme des contraintes limites à l'ELS ............................... ................................. ................................ ............... 81Figure 42 : Section transversale brute du tablier ...................................................................................................................... 81Figure 43 : Fuseau de passage .................................................................................................................................................. 83Figure 44 : Poutre continue sous chargement de la précontrainte ................................................... ............................... ..... 84Figure 45 : Tracé du cable concordant .................................................................................................................................... 85Figure 46 : Section transversale nette du tablier ...................................................................................................................... 85Figure 47 : Valeurs des coefficients φ et f ................................................................................................................................. 87Figure 48 : Action du glissement de l’ancrage sur la contrainte initiale ............................................................ .................... 87Figure 49: Superposition des diagrammes des contraintes à l'ELS ................................ ................................ .......................... 91Figure 50 : Diffusion des charges dans la dalle ........................................................................................................................ 94Figure 51: Lignes d'influences du coefficient de flexion transversal ........................................................ ............................... 96Figure 52 : Dispositions de la surcharge A(L) dans le sens transversal ..................................................... ............................... 97Figure 53 : Calcul de la variation de la contrainte du cisaillement dans la section transversale du tablier .................... 100

http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281115http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281116http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281117http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281118http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281119http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281130http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281130http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281132http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281132http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281130http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281119http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281118http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281117http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281116http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281115


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Figure 54: Représentation graphique de la fonction F(y) ..................................................................................................... 101Figure 55 : Modèle du treillis de RITTER-MÖRSCH .................................................................................................................... 102Figure 56: Bielle d'about ........................................................................................................................................................... 103Figure 57 : Disposition des ancrages ....................................................................................................................................... 105Figure 58 : Excentricités et inclinaisons des câbles au niveau des ancrages .............................. ................................. ....... 106Figure 59: Equilibre de la zone d'about ................................................................................................................................... 107

Figure 60 : Coupures horizontales ............................................................................................................................................ 108Figure 61 : Calcul l'effort du cisaillement dû à la diffusion des efforts concentrés ............................................................. 108Figure 62 : Coupures verticales ................................................................................................................................................ 110Figure 63 : Calcul de la résultante des efforts normaux ........................................................................................................ 110Figure 64 : Diffusion des contraintes de cisaillement ............................................................................................................. 112Figure 65 : Schéma statique des encorbellements ............................. ................................ ................................. .................. 114Figure 66 : Encorbellement gauche soumis à la surcharge Bt ................................ ................................. ............................. 116Figure 67 : Encorbellement droit soumis à la surcharge Bt .................................................................................................... 116Figure 68 : Encorbellement gauche soumis à la surcharge Mc120 .............................. ................................. ....................... 116Figure 69 : Modèle masse – ressort .......................................................................................................................................... 123Figure 70 : Spectre élastique conseillé pour un amortissement de 5% ........................ ................................. ....................... 123Figure 71: déplacement dû à la rotation d'appui ................................................................................................................. 130Figure 72 : Rôle du joint de chaussée ...................................................................................................................................... 135Figure 73 : Orientation des moments ...................................................................................................................................... 137Figure 74 : Modélisation de la culée sous ROBOT .................................................................................................................. 138Figure 75 : Point d'application de la force d'inertie due à l'accélération de la culée ................................ ....................... 139Figure 76 : Rectangle d'impact de la charge BT sur la dalle de transition .......................................................................... 145Figure 77 : Modélisation du chevêtre sous ROBOT ................................................................................................................. 149Figure 78 : Valeurs du coefficient rhéologique en fonction des propriétés du sol ................................. ............................. 159Figure 79 : Modélisation du système de fondation par éléments finis.................................................................................. 159Figure 80 : Modélisation de la semelle de liaison par éléments finis ....................... ................................ ............................. 162

http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281148http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281149http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281149http://c/Users/Smail/Desktop/Pont%20dalle%20en%20b%C3%A9ton%20pr%C3%A9contraint%20en%20zone%20sismique.docx%23_Toc392281148


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Tableau 55: Actions verticaux provenant de la culée ....................................................... ................................. .................. 137Tableau 56 : Action horizontaux provenant de la culée ............................... ................................ ................................. ....... 138Tableau 57 : Actions verticales provenant du tablier .............................. ................................. ................................. ............ 138Tableau 58 : Effort sismiques dus aux forces d'inerties horizontales de la culée.......... ................................. ....................... 139Tableau 59 : Efforts sismique dus aux poussées dynamiques du terrain .............................................................................. 140Tableau 60 : Efforts sismiques verticaux provenant du tablier .............................................................................................. 140

Tableau 61 : Combinaison des directions sismiques .............................................................................................................. 141Tableau 62 : Calcul des efforts dus aux actions verticales sur le mur en retour .................................................................. 146Tableau 63 : Calcul des efforts dus aux actions horizontales sur le mur en retour ................................. ............................. 146Tableau 64 : Calcul des sections d'aciers des moments fléchissant dus aux actions verticales sur les murs en retour ... 147Tableau 65 : Calcul des sections d'aciers des efforts tranchants dus aux actions verticales sur les murs en retour ........ 147Tableau 66 : Calcul des sections d'aciers des moments fléchissant dus aux actions verticales sur les murs en retour ... 147Tableau 67 : Calcul des sections d'aciers des efforts tranchants dus aux actions verticales sur les murs en retour ........ 147Tableau 68 : Action verticale agissantes sur le chevêtre .............................. ................................ ................................. ....... 148Tableau 69 : Combinaisons de charges appliquées sur le chevêtre ................................................. ............................... ... 149Tableau 70 : Effort internes développés dans le chevêtre ................................. ................................. ............................... ... 149Tableau 71 : Calcul du ferraillage longitudinal du chevêtre ................................................................................................ 150Tableau 72 : Calcul du ferraillage vertical du chevêtre ................................ ................................ ................................ ........ 150Tableau 73 : Moments de flexion transversale et de torsion dans le chevêtre ............................................................ ....... 151Tableau 74 : Calcul du ferraillage transversal du chevêtre .................................................................................................. 151Tableau 75 : Calcul des armatures verticales du cisaillement du moment de torsion dans le chevêtre ......................... 151Tableau 76 : Ferraillage définitif du chevêtre ......................................................................................................................... 152Tableau 77 : Cas de séismes à prendre en compte dans le calcul des voiles ................................................................... 155Tableau 78 : Valeurs des charges limite et de fluage en traction et en compression ................................ ....................... 163


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Résumé :Ce mémoire de Projet de Fin d’Etudes (PFE) a pour but de synthétiser les connaissances que

j’ai acquis durant ma formation en génie civil à l’Ecole Marocaine d’inGénierie (E.M.G), etceci en réalisant un dossier d’étude technique d’un ouvrage d’arts assurant le franchisse-ment d’Oued Tarmast au PK 23+520 dans le cadre du projet de la voie expresse Taza – Al-Hoceima. La présente étude commence par une étude de définition, dont le but de ras-sembler un ensemble de données pouvant m’orienter vers les solutions qui peuvent êtreadoptés , pour passer ensuite à une étude d’avant -projet qui consiste à pré-dimensionnerchacune des variantes issues de la première phase et estimer leurs coûts, afin de réaliser uneétude technico – économique basés sur ces résultats pour choisir la variante qui s’adapteau mieux à notre projet. Une fois l’ouvrage est choisi, je vais passer à la phase du projetd’exécution, qui consiste à définir les différentes charges et surcharges agissantes sur la struc-

ture de l’ouvrage, et dimensionner les différentes composantes du pont de telle sorte à sup-porter les sollicitations développées sans qu’il y ait risque de rupture, et fournir les plans d’exé-cutions relatifs à chaque élément de structure.

Abstract:The aim of this final project is to synthesize the knowledge that I have acquired during myformation in civil engineering at the Moroccan School of Engineering (E.M.G), and this is byrealizing a technical study of the bridge providing crossing Tarmast River, under the projectof expressway Taza - Al Hoceima. This study begins with a scoping analyze, which aims tocollect a set of data that can guide me to the solutions that can be adopted, then I willmove on to another phase in the project, which handles the coast’s estimation of the differ-ent variants that were concluded in the first phase of this study, thing that will allow the real-ization of a techno - economic study based on those results in other to select the variant thatbest fits our project. Once the item is selected, I will go to a very important phase, which isthe recognition of the different loads and overloads that work on the structure of the bridge,study it’s various components so as to withstand the stresses developed without risk of break-

age, then provide the execution plans according to each structural element.


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PREMIERE PARTIE :PRESENTATION

GENERALE


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I. Présentation de la direction des routes :La Direction des Routesfait partie du ministère de l’équipement, du transport et de la logistique, elle a pour

mission : D’élaborer et mettre en œuvre la politique du Ministère en matière de routes et d’autoroutes. Dans ce cadre

elle : Élaboreet exécute les plans d’équipement routiers pour les travaux neufs, l’adaptation et la mainte-

nance. Applique le règlement garantissant les conditions à la circulation. Veille à l’acquisition des assiettes foncières nécessaires aux projets routiers et autor outiers. Veille à l’identification des besoins du réseau routier, en aménagements de sécurité et en stricte entre-

tien. Veille à l’entretien courant du réseau routier, à sa viabilité et à son exploitation.

D’élaborer les études stratégiques du secteur et les études générales liées à la réglementation. D'élaborer les études spécifiques relatives aux infrastructures routières et autoroutières. D'élaborer les règles technologiques applicables à la construction, la maintenance et l’exploitation des

routes et autoroutes De prendre connaissance des projets routiers dont la réalisation est entreprise par d’autres organismes. Elle

Assure la tutelle technique et le contrôle des travaux dont la maintenance et l’exploitation doivent êtreconfiées au Ministère.

De recueillir, exploiter et diffuser les données relatives aux accidents de la circulation, au trafic routier et àl’état du réseau.

De fournir aux usagers les informations essentielles sur les conditions de circulation. De gérer le Domaine Public routier.

D'organiser, surveiller et contrôler l’activité des carrières. De coordonner les activitéstransversales des directions régionales et provinciales de l’équipement et dutransport et gérer administrativement les directeurs régionaux et provinciaux de l’équipementet du transportde laquelle elles relèvent.

II. Grands projets en cours de réalisation :Parmi les grands projets lancés par le ministère, on citera le projet des voies expresses et des ouvrages d’arts,du fait que notre projet s’inscrit dans leurs cadres :

1. Projet des voies expresses :Le programme des voies express (routes à double chaussée) constituent l’un des projets structurants à fortevaleur ajoutée économique et sociale. Son objectif est de :

constituer une trame d’infrastructures relais entre le réseau autoroutier et le reste du réseau routier

PRESENTATION GENERALE

CHAPITRE I : Présentation de l’organisme du stage


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accompagner l’essor de développement économique des régions adapter le réseau à la progression du trafic et participer à l’aménagement de l’espace réduire les temps de parcours et améliorer les niveaux de service et de la sécurité routière

Ce programme initié depuis les années 90, se réalise en parallèle au programme autoroutier et connaît un rythmede réalisation soutenu et qui a pour objectif la réalisation de 600 Km au cours de la période 2012-2016 pouratteindre 1300Km.

Actuellement, 727 km de voies express sont en service, les travaux sont en cours sur 188 km et environ 385 kmsont programmées pour l’horizon 2016

Parmi les axes importants en service dans les différentes régions du Maroc, on citera les voies express : Rabat – Sidi Allal Al Bahraoui (23 Km) Casablanca – Mohammedia (28 Km) Laâyoune – Al Marsa (23 Km) Agadir – Taroudant (65 Km) Tanger – Tétouan (48 Km) Oujda – Saidia (60 Km) Essaouira – Chichaoua (113 Km) Fès – Séfrou (22 Km) Meknès – Al Hajeb (28 Km)

Pour les axes importants en construction, on citera les voies express :

Al H oceima – Taza 1 (148 Km) Ahfir – Selouane (101 Km) Bourses des primeurs – Tiznit (58 Km) Larache – Ksar Kébir (27 Km)

2. Projets d’ouvrages d’arts :Le Maroc compte plus de7500 ouvrages d’art, dont le tiers date d’avant les années 50. La vétusté du parc etson vieillissement, d’une part, et le développement du trafic et les changements climatiques, de l’autre, font quel’état de conservation de plus du tiers des ouvrages est en dessous de la moyenne avec plus de 200 ouvragesmenaçant ruine. Actuellement, les ponts "menaçant ruine" sont soumis aux mesures nécessaires à ce genre desituations, parmi ces mesures l'interdiction de passage des poids lourds dont le passage risque d'accélérer laruine. Cette bonne connaissance du parc a été rendue possible grâce à la mise en place d’un système de gestiondes ouvrages d’art (SGOAM), qui a permis de définir les différents axes d’intervention pour la réhabilitation du parc des ouvragesd’art et de cerner les besoins urgents pour chaque catégorie et qui s’élèvent à plus de 4Milliards de dirhams dont 1,5 milliards de DH consacrés aux ponts menaçant ruine.

Étant donné l’importance des besoins recensés par rapport aux moyens disponibles, Le Ministère a élaboré unestratégie sur la base de choix clairs et de critères précis pour la hiérarchisation des interventions.

La mise en œuvre de cette stratégie a démarréen 2013 avec la programmation de la reconstruction de 34 ou-vrages d’art menaçantruine pour un montant de 325 Millions dirhams. Les travaux y afférents sont en cours delancement.

1 C’est l’axe comportant l’ouvrage d’art étudié


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I. Cadre général du projet :Le projet s’inscrit dans le cadre du dédoublement de la route régionale n°505 reliant Taza et Al-Hoceima, cetaxe routier est caractérisé par la traversée de plusieurs cours d’eau relativement importants. La conception dudédoublement envisage donc l’élargissement ou la reconstruction des ouvrages d’arts existantsassurant le fran-chissement de ces oueds.

II. Objectif du projet de fin d’étude :Le travail effectué pendant le stage de fin d’étude portait sur l’étude de la reconstruction et le dédoublement del’ouvrage d’art N° 19 situé au PK23+520 de la RR505 :

Figure 1: Vue en plan du site de l'ouvrage par satellite

La largeur de l’ouvrage d’arts existant, ne pourrait pas assurer la continuité de lavoix expresse, c’est ce qui a pousséle maître d’ouvrageà penser à un dédoublement, mais l’état de l’ouvrage existant a posé des pro- blèmes relatifs à l’état de dégradation avancée de sa structure. Donc la solution était de reconstruire carrémentl’ouvrage en le dédoublant

Une vue générale de la traversée en question est présentée dans la photographie ci-jointe :

PRESENTATION GENERALE

CHAPITRE II : Cadre général et objectif du PFE


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Figure 2 : Ouvrage d'art existant

Le tablier du pont existant présente une largeur totale de 6.30 m répartie comme suit :

Une chaussée de 4.90 m Deux trottoirs de 0.70 m de largeur

Les appuis extrêmes (piédroit), ainsi que les murs en aile sont en maçonnerie.

Mon travail était de réaliser un dossier d’étude de la reconstruction de l’ouvrage d’arts 19, comportant troismissions à savoir :

Mission 1 : Etude de définition Mission 2: Etude de l’avant -projet Mission 3: Etude du projet d’exécution


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DEUXIEMEPARTIE :

ETUDE DEDEFINITION

Cette phase d’étude a pour objectif la sélection d’un en-semble de variantes qui sem-blent être les mieux adaptéesaux contraintes naturelles,fonctionnelles et financièresliées à l’ouvrage. Elle porteraessentiellement sur l’étude hy-drologique dans le but de dé-terminer les crues susceptiblesde se produire dans une pé-riode de retour fixée par lemaître d’ouvrage, servant parla suite dans le calcul hydrau-lique pour déterminer le ni-veau des plus hautes eaux et lephénomène du remous dus àl’implantation de l’ouvrage, lecalcul hydraulique étant une

étape très importante lorsd’une étude de définition, en ef-fet elle permet l’implantationdes appuis, le calage l’ouvrageet d’en extraire la portée opti-male du pont.Après avoir récolté suffisam-ment de données (naturelles etfonctionnelles) sur l’ouvragedu franchissement, on s’ap-puiera sur les contraintes ex-traites de cette analyse en plus

des contraintes économique,esthétiques, et techniques afinde proposer les variantes lesmieux adaptés à notre projet.


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I. Donnés naturelles :1. Données topographiques :L’ouvrage étudié assure le franchissement d’Oued Tarmast au niveau du PK 23+520 de laRoute Rurale 505(point kilométrique approximatif du milieu de la brèche).

Cette vallée est caractérisée par une brèche d’environ 120 m de largeur. Elle est encadrée pardeux terrassesculminant respectivement à la cote 685 m et à la cote 690 m.

La zone constituant le berceau du lit principal de l’Oued est large d’environ 65 m et présenteun fond encaisséà la cote 653.61 m.

2. Données géologiques et topographiques :Cadre géologique régional : Introduction :

Le site du projet se situe à l’Est de lazone prérifaine. Ellese présente sous forme d’un croissant à concavitéorientée vers le nord, de longueur 300 Km, et de largeur d’une cinquantaine de kilomètres en son centre et d’unedizaine de kilomètres aux extrémités. La superficie totale est de l’ordre de 10 000 Km2. Structure et tectonique :

La zone prérifaine constitue la partie méridionale du sillon externe de la chaine du Rif.Elle s’inscrit entre la zone intra-rifaine située au nord et qui constitue une partie plus interne du sillon sud-rifain,entre les rides pré rifainesau sud que l’on considère comme parautochtone et qui marquèrent jusqu’au Miocènela limite méridionale du sillon externe.

Cette zone a connu des bouleversements tectoniques. De ces bouleversements résulte un désordre extrême dansl’ordonnancement des différentes formations sédimentaires. D’une manière générale l’ensemble rigide et cas-sant constitué par la série du Jurassique a été fracturé en multiples dalles ou écailles se chevauchant les unes les

autres pour former des rides pseudo-anticlinales qui ont percé le couverture marneuse du Crétacé et du Miocène. Série stratigraphique :

Le Trias, constitué essentiellement d’argiles salifère et de gypse, apparait en d’innombrables pointements qui jalonnent les moindres accidents tectoniques.

Le Lias calcaréo – dolomitiquese représente au affleurement de tailles modestes et toujours très discontinue,constituant dans le paysage des alignements escarpés dénommés « sofs », le Lias inférieur marno-calcaireest peut développer.

Le Jurassique moyen et supérieursont schisto-gréseux et lecrétacé inférieurest marneux et souvent gypsifère ;

LeCénomanien

et leCrétacé

supérieur

sont marneux, plus ou moins armées des minces assises calcaire. L’Eocène se trouve sous forme de marnes et calcaires marneux parfois détritique, blancs à silex.

ETUDE DE DEFINITION

CHAPITRE I : Collecte de données relative s à l’étude de l’ouvrage


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Figure 3 : Délimitation des bassins versants Cours d’eau Aire (Km 2) Longueur (Km) C r Pente (%)

Oued Tarmast 36.29 11.70 0.5 3%

Chaâba 9.42 6.87 0.5 5%Tableau 1 : Caractéristiques des bassins versants

Cr : Coefficient de ruissellement variant en fonction de la couverture végétale, la nature du sol et de la pente du bassin versant.

Période de retour :Compte tenude la taille d’investissement, des raisons économiques obligent d’accepter un certain pourcentage

de risque qu’une structure soit temporairement inutilisable, voire partiellement endommagée, ce risque dépendde la taille de l’investissement et la capacité financière du maitre d’ouvrage.

Conformément aux recommandations du SETRA2, la période de retour retenue pour le projet est de 100 ans.

Il est à noter que dans la suite, on aura recours à des formules empiriques permettant d’estimer le débit de pointe pour une période de référence autre que centennale, notre débit sera dans ce cas obtenu à l’aide de la transfor-mation FULLER I dont l’expression est la suivante :

Q Q1 alog T1 alog T T1 : Période de référence

T2 : Période du projet

a : coefficient dépendant de la superficie du BV et de la pluviosité de la région. On prend a = 1.2 pour cetterégion (région bien arrosée).

Détermination du débit de pointe :La détermination d'un débit de pointe prend en compte plusieurs facteurs traduisant les paramètres d'ordresclimatique et morphologique, se rattachant au bassin d'apport et au cours d'eau drainant. Le débit de projetcorr espondant à une période de retour donnée, de l'événement crue, peut être évalué à l’aide formules empiriquesou semi empiriques fréquemment utilisées dans le domaine des ouvrages de franchissement routier.

2 Service des Etudes Techniques des Routes et Autoroutes


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On choisit entre ces formules en fonction de la superficie du bassin versant, le tableau suivant résume les for-mules et leurs limites d’utilisations :

Formules A < 1 km² 1 < A < 10 km² 10 < A < 25 km² A > 25 km²

Mac – Math Oui – – – Burkli – Ziegler Oui Oui – –

Rationnelle Oui Oui Oui – Mallet – Gauthier – – Oui Oui

Fuller II – – Oui OuiHazan – Lazarevick (Régionale) – – – Oui

Débit retenu Max Max Moyenne MoyenneTableau 2 : Différentes formules empiriques d'évaluation des débits

Dans notre projet les formules utilisées pour le calcul du débit de pointe : Dans le Chaâba (1Km2 < A< 10 Km2) sont :

Formule de BURKLI - ZIEGLER :Q = 0.0039 x C x H 1h x A 0.75 x I 0.25

Où :

Q : Débit maximal en m3/s

A : Surface du bassin versant en ha

H1h : Précipitation maximale tombée en 1 h sur le bassin versant prise égale à 2220 mm.

La valeur de H1h est déterminée à partir de la formuledonnant l’intensité de pluie en fonction du temps de

concentration (courbes IDF). En donnant à tC la valeur de 60mn. et en multipliant la valeur trouvée de I par60mn.

I : Pente moyenne du bassin versant en mm/m

C : Coefficient de Ruissellement

Formule Rationnelle :

Q T = . xC.I.AAvec :

Q : Débit de pointe en m3/s.

I : Intensité de la pluie en mm/h.

A : Surface de BV en Km2

C : Coefficient de Ruissellement

Remarque :

On prend comme débit de pointe la valeur maximale obtenue à l’aide des 2 formules.

Intensité de pluie :


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L’intensité de pluie varie en fonction du temps de concentration d’une région à une autre, et de la période deretour, sa valeur est obtenue à l’aide des courbe IDF(Intensité – Durée – fréquence) de la région considérée.

Estimation du temps de concentration :

A l’aide de la formule de Kirpich, on peut estimer le temps de concentration :

tc = √ .= 55.56 minL : longueur du drain en m

P : Pente en m/m

On en déduit d’après les courbes IDF l’intensité en mm/h :

I (T = 100 ans, tc= 55.56) = 39.5 mm/h Dans Oued Tarmast (25Km2 < A) sont :

Formule de Mallet – Gauthier :Q = 2k log (1+aH) √ Avec :

a = 20 pour le Maroc.

T = période de retour (en ans)

H = pluviométrie annuelle moyenne (m), prise égale 896 mm/an pour la région du projet.

A = surface du bassin versant (en km²)

K = 2 (valeur variant de 0,5 à 6. Il a été décrété de la prendre égale à 2 au Maroc depuis les inondations de1996).

Formule de Fuller II :Q = (1 + a logT) (A 0.8 + A 0.5)

Où :

Q : Débit de pointe (m3/s)

T : Période de retour (Année)

a : Coefficient dépendant de la pluviosité du BV pris égal à 1.2.

A : Superficie du BV (Km2)

N : Coefficient dépendant de la morphologie du BV. Il est pris égal à 100 pour une région montagneuse.

Formule de Hazan-Lazarevic :Q 1000 = α A β

Q1000: Débit de pointe de fréquence millénaire (m3/s)

α & β : Sont des coefficients régionaux variant avec la hauteur moyenne annuelles des pluies, notre projet sesitue au Rif dont H = 896 mm/an, donc :

α = 7.58 β = 0.808


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Résultats :Résultats hydrologiques d’Oued Tarmast :

T (ans) Mallet-Gauthier Fuller II Hazan-Lazarevic Débit retenu

10 100.51 99.02 66 88.51

25 122.32 120.52 80.32 107.72

100 155.33 153 102 136.8

Tableau 3 : Résultats hydrologiques d'Oued Tarmast

Résultats hydrologiques de la chaâba :

T (ans) Rationnelle BURKLI - ZIEGLERDébit retenu

(m 3/s)

10 51.68 54.48 54.48

25 62.9 66.30 66.30

100 79.87 84.2 84.2

Tableau 4 : Résultats hydrologiques de la Chaâba

Le débit centennal du dimensionnement est alors :

Q100 = QTarmast+ QChaâba = 221 m3/s

5. Etude hydraulique :Introduction :Dans tout projet de pont, une étude hydraulique est indispensable pour déterminer le niveau des plus hauteseaux correspondant au débit calculé précédemment, et la surélévation de ce niveau due à la présencede l’ou-vrage. En effet, les PHE etl’étendu simulée d’une crue peuvent avoir un impact décisif sur la variante du pontà adoptée.Détermination de la cote naturelle de l’eau (sans ouvrage) :Dans cette partie on ne tiendra pas compte de la présence de l’ouvrage lors de la détermination du niveau de lacote naturelle de l’eau, l’influence des piles de l’ouvrage sera traitée dans le paragraphe suivant.

L’étude hydraulique sera établie à l’aide d’une simulation du cours d’eau sur HEC RAS (HYDROLOGIC EN-GINEERING CENTER – RIVER ANALYSIS SYSTEM).

Construction du modèle hydraulique :Caractéristiques géométriques du modèle : Longitudinalement :

On dessine directement le tronçonde la rivière qui nous intéresse dans l’interface graphique du logiciel à l’aided’une suite des points allant de l’amont vers l’aval en suivant le centre de la rivièreen se basant sur une imagedécrivant la cartographie de la région.

Tr ansversalement :

Transversalement 12 profils en travers ont été levés et nivelés, leur disposition est montrée dans la figure sui-vante :


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Figure 4 : Disposition des profils en travers pour HEC-RAS

Dans les profils en travers, on tient compte du type des matériaux composants le lit principal ainsi que la plaineinondable, ils sont composés principalement d’alluvions de petites dimensions, et pour cela on opte pour uncoefficient de rugosité 0.04.

Débits et conditions limites :Une fois la géométrie de la rivière est définie, il ne reste que d’introduire les données relatives à l’écoulement :

Tronçon Débit centennal (m 3/s) Pente (m/m) Type d’écoulement

Oued Tarmast (Amont) 136.8 0.013 Infracritique

Chaâba 84.2 0.022 Infracritique

Oued Tarmast (Aval) 221 0.036 Infracritique

Résultats :Visualisation du modèle en perspectif :HEC-RAS permet une visualisation en 3D du cours d’eau modélisé, comme il est montré dans la figure sui-vante :

Figure 5 : Visualisation tridimensionnelle de la simulation du cours d'eau sous HEC-RAS


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Niveau d’eau et vitesse d’écoulement :La variation du niveau le long de la longueur de la rivière est représenté par le profil suivant :

Figure 6 : Profil en long du niveau des plus hautes eaux (PHE)

La cote naturelle de l’eau sous l’ouvrage,correspondant au débit de crue centennal, à prendre en compte est656.23 m (Profil 8).

Figure 7 : Profil en travers du cours d'eau au niveau e l'entrée du pont

La vitesse d’écoulement à l’entrée du pont est 3.11 m/s.

Détermination de la surélévation due à la présence de l’ouvrage :Principe et méthode de calcul :Lors de la mise en place de l’ouvrage et ses remblais d’accès, la section de l’écoulement du cours d’eau connaitun rétrécissement, ce qui donne naissance à des pertes de charges provoquant une surélévation du niveau del’eau.

Figure 8 : Phénomène du remous


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Pour évaluer cette surélévation, on utilise la méthode la plus simple est celle du Bureau Of Public Road (U.S.A),qui a été élaboré d’après des essais sur modèles.

D’après cette méthode, le remous est donné par :

h1 = K *

Avec :

Va : la vitesse moyenne au niveau du pont.

g : constante gravitationnelle.

K * : Coefficient calculé à partir des abaques, selon la décomposition suivante :

K *= K b + K p + K e

Géométrie du terrain naturel :Avant de se lancer dans le calcul il faut d’abordleverle profil en travers à l’amont du pont, afin d’implanter sesappuis, ce qui permettra d’évaluer le remous correspondant.

La figure suivante montre le profil en travers en amont, correspondant à la crue centennale du projet :

Figure 9 : Profil en travers correspondant à la crue centennale

Lit mineur :Désigne tout l'espace occupé, en permanence ou temporairement, par un cours d'eau, limité par les berges. Onl’a obtenu en évaluant la cote naturelle des eaux pour une crue de période de retour d’un an.

Lit majeur : Désigne l'espace occupé par le cours d'eau lors de ses plus grandes crues.

Les caractéristiques de ce profil sont résumées dans le tableau suivant :

Paramètres Lit majeur RG Lit mineur Lit majeur RD Total

Section mouillée (m 2) 3.12 74 7.1043 84.22

Périmètre mouillée (m) 17.33 45.89 22.24 85.46

Largeur (m) 17.29 45.69 22.23 85.21

Tableau 5 : Caractéristiques hydrauliques du profil en travers en absence de l’ouvrage

Hypothèses sur l’ouvrage: On fixe une première hypothèse sur l’ouvrage afin de pouvoir effectuer le calcul de cette surélévation :


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Pont biais de 70 grades (63°). Implantation des appuis :

L’implantation des appuis constitue une étape complexe, mais importante dans la conception des ouvrages, puisque le choix du type d’ouvrage ainsi que son aspect général en dépend pour une large part. L'optimisationde l'implantation des appuis résulte généralement d'un compromis entre plusieurs exigences naturelles (PHE,topographie, géotechnique, …) et fonctionnelles (Tracé en plan, profil en long, profil en travers).

Appuis de rive : Rive gauche :

Le pont se situe dans un coude, la rive gauche étant alors exposée aux problèmes de creusement dues aucourant subissant desforces d’inerties centrifuges, il faut alors éloigner au maximum l’emplacement de laculée afin d’éviter une coupure partielle ou totale du lit mineur, par contre il faut profiter de la faible pro-fondeur dans le lit majeur en le coupant partiellement par les remblais afin de réduire la portée du pont.

Rive droite :Le problème cité précédemment ne concerne pas cette rive, on peut alors s’approcher du lit mineur afin deréduire la portée du pont.

Appuis intermédiaires :

Les piles sont au nombre de 2, chacun comporte 3 futs. Le pont assure une débouchée linéaire B0= 58 m.

Figure 10 : Situation projetée

Les caractéristiques du cours d’eau en situation projetée deviennent :

Paramètres Lit majeur RG Lit mineur Lit majeur RD Total

Section mouillée (m 2) 2.31 74 3.014 79.32

Périmètre mouillée (m) 7.39 45.89 5.26 58.54

Largeur (m) 7.187 45.69 5.02 58

Tableau 6 : Caractéristiques hydrauliques du profil en travers en pré sence de l’ouvrage

Calcul du remous :Maintenant qu’ona implanté les appuis de notre ouvrage, il ne reste que de déterminer le coefficient K * à partirdes abaques présentés dans l’annexe 1.

On commence par la détermination du coefficient K b, dépendant du rapport de contraction M, et ayantle plus grand impact sur le phénomène du remous.


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B0 : étant le débouché linéaire du pont.

B : La largeur du cours d’eau en absence de l’ouvrage.

D’après l’abaque correspondant à notre type de culées, et en injectant la valeur de M =0.68, on trouve uncoefficient K b = 0.48

Le coefficient dépendant du type des piles :

K p = K 0(J). (M)

Pour : M = 0.68 = 0.86

Pour : J = . = 0.045 K 0 = 0.12Avec :

N : Nombre de piles

D : Diamètre des piles (pris égal à 1.3m)On obtient ainsi :

K p = 0.1

Coefficient d’excentrement des culés :

Ce coefficient est donné sous forme d’abaque dépendant du coefficient de contraction M, et de l’excentremente défini par :

e = (1 - )

Avec :

A = Largeur du lit majeur droit sans ouvrage - Largeur du lit majeur droit avec ouvrage = 10.1 m

C = Largeur du lit majeur gauche sans ouvrage - Largeur du lit majeur gauche avec ouvrage =17.2 m

Donc :

e = (1 - ) = 0.41

K e = 0.02

M = 0.68

On obtient finalement le coefficient :

K *

= K b+ K p+ K e = 0.6La vitesse moyenne à l’entrée du pont obtenue à l’aide du modèle numérique sur HEC-RAS est :


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V = 3.11 m/s

D’où:

h1 = K * = 0.30 m

6. Tirant d’air :Au cours d’un événement pluvieux, un cours d’eau charrie très souvent des corps flottants y compris des troncsd’arbres. Ces éléments flottants peuvent, au passage sous des ouvrages, s’accrocher et boucher peu à peu lessections d’écoulement, mettant ainsi le fonctionnant de l’ouvrage en charge, ce qui constitue un véritable danger pour l’ouvrage. C’est pourquoi il est indispensable de prévoir un tirant d’air pour atténuer ce risque de blocage partiel ou totalde l’ouvrage. On opte pour un tirant d’air de 1 m.

7. Calage de l’ouvrage :On aboutit à la côte de l’ouvrage par l’addition des termes suivants évalués précédemment:

Cote ouvrage = cote initiale PHE + Remous + Tirant d’air + Hauteur du tablier = 657.5 m + Hauteur du tablier

8. Calcul d’affouillement :Introduction :L'affouillement est un phénomène qui touche les lits des rivières et qui demeure parmi les actions d'originenaturelle les plus mal connues et les plus dangereuses vis-à-vis de la stabilité des appuis.En effet, le départ de matériaux entraîne un abaissement graduel du lit, mettant en péril, par les fondations, lastabilité de l'ouvrage. Ainsi tout projeteur doit en tenir compte en situant le niveau des fondations sous la pro-fondeur maximale de l'affouillement.Des nombreuses formules sont utilisées pour calculer les affouillements afin de caler les fondations de manièresécuritaire et fiable.

Remarque :Pour le calcul d’affouillement, nous allons considérer un ouvrage ayant 3 travée et reposé sur des piles ayantune largeur B = 1.3 m.Affouillement général :L'affouillement général est une mise en suspension du sol du fond du cours d'eau avec emportement et apportéventuel du sol.

Pour estimer la profondeur d’affouillement général, on utilise les formules suivantes :

Formule de LACY :

H 0.48 x Q.

Ds : Le débouché superficiel sans ouvrage (Ds = 84.22 m2)

Dl : La largeur du miroir au niveau des PHE (Dl = 85.21 m)

Q100 = 221 m3/s

D’où :

HG1 = 2.36 m

Formule de LARRAS :

HG2 = 2 x B0.3 - Heau

B : La largeur du miroir au niveau des PHE (Dl = 85.21 m)


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Heau : Hauteur de la lame d’eau (Heau = 2.62 m)

D’où :

HG2 = 4.96 m

Formule de LPEE :

HG3 = [0.217 x x d] - HeauL : La largeur du miroir au niveau des PHE (L = 85.21 m).

d50 : Le diamètre moyen des matériaux du lit (d50= 7mm).

HG3 = -0.59 m = 0 m

Formule de l’EDF :

HG4 = 0.73 x x

d− - Heau

L : La largeur du miroir au niveau des PHE (L = 85.21 m).

d50 : Le diamètre moyen des matériaux du lit (d50= 7mm).

HG4 = 0.53 m

Formule de CONDOLIOS :

HG5 = [0.177 x x d] - Heau = - 1.59 m = 0 m Formule de LEVY:

HG5 = [0.234 x x d] - Heau

= - 0.82 m = 0 m

Nous prenons alors la profondeur d’affouillement comme étant la moyennedes valeurs obtenus à l’aidedesformules de LACY, LARRASSE, et EDF.

HG = 2.61 m

Affouillement local :L'affouillement local est un phénomène qui affecte les appuis des ponts, il se caractérise par le surcreusementd’une fosse à l’avant des obstacles implantés dans le cours d’eau, il dépend des paramètres suivants :

La vitesse d’écoulement. La forme et la disposition des piles. La nature du sol composant le lit.

Pour estimer la profondeur d’affouillement local, on utilise les formules suivantes :

Formule de BREUSERS :

HL1 = 1.4 BP

BP : Largeur de la pile perpendiculairement au cours d’eau (BP = 1.3 m)

Donc :

HL1 = 1.82 m

Formule de SHEN :


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HL2 = 0.277 x (V x D) 0.619 V : Vitessemoyenne d’écoulement (V = 3.11 m/s). D : Diamètre des piles (D = 1 .3 m).D’où :

HL2 = 0.66 mLa profondeur retenue est la moyenne arithmétique des 2 valeurs obtenues :Soit :

HL = 1.24 mAffouillement dus au rétrécissement de la section :L’affouillement dus au rétrécissement de la section est obtenue à l’aide de la formule suivante : Formule de STRAUB :

HR = 0.48 x Q0.36 x 1 DLNR: Débouché linéaire non rétréci (DLNR= 85.21 m)DLR: Débouché linéaire rétréci (DLR= 58 m)

D’où : HR = 0.94 mAffouillement total :L’affouillement total est la somme de tous les affouillements susceptibles de se produire au voisinage dechaque appui.

Type d’appui Affouillement général Affouillement local Affouillement dus au rétré-cissement

Affouillement total

Pile 2.61 m 1.24 m 0.94 m 4.79 m

Culée 2.61 m Non concerné 0.94 m 3.55 m

Figure 11 : Profondeurs totales d'affouillement sous chaque type d'appuis

9. Protection contre l’affouillement :Protection des piles : Techniques de protection :

La protection contre l'affouillement des piles peut se faire soit par des caissons de fondations, soit par des pilots,soit par des enrochements.Dans notre cas, on utilisera l’enrochement,grâce à la simplicité de la solution et son efficacité vis-à-vis les problèmes des affouillements, cependant il faut veiller à prendre quelques précautions permettant un meilleurrendement de la solution :

Mise en place d’un filtre empêchant l’enfoncement des blocs de pierres dans le lit. Eviter des blocs ayant une grande influence sur l’écoulement.

Dimensions des enrochements :Les enrochements forment une portion d’un cône de révolution autour de la pile, partant du niveau du terrainnaturel vers une profondeur à calculer, et ayant les dimensions suivantes :

En plan :Le diamètre du cône au niveau du terrain naturel étant égal 3 fois le diamètre de la pile, donc :

DEnrochement= 3.9 m


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Figure 12 : Enrochement d'une pile intermédiaire

En profondeur :E Enrochement = Sup {D, 3d}

D : Diamètre de la pile.d50 : Diamètre moyendes blocs d’enrochement. Le diamètre des blocs d’enrochement est déterminé à l’aide de la formule suivante :

V = 1.2 2− V : Vitesse moyenne d’écoulement en cas de crue (3.11 m/s).g : Constante gravitationnelle (9.81 m/s2).

S : Masse spécifique des enrochements (2.6 t/m3). : Masse spécifique de l’eau (1 t/m3).

Alors : d50= 21.4 cmLa profondeur d’enrochement est alors :

E Enrochement = D = 1.3 mEt on adopte des blocsd’enrochement ayant un diamètre moyen :

d50= 21.4 cm

Protection des culées :Les culées peuvent aussi être protégées par enrochement en adoptant le même principe du dimensionnement, etétant donné que les piles sont plus affectées par le problème d’affouillement en adoptera pour les culées lesmêmes dimensions obtenues précédemment par souci de simplification.

II. Données fonctionnelles :Les données fonctionnelles sont considérées comme des contraintes fixées par le maître d’ouvrage, en effet lechoix du tracé a été fixé par les ingénieurs de la direction des routes sur la base de plusieurs contraintes.


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Tracé en plan :Le tracé en plan est la ligne définissant la géométrie de l’axe de la voie porté, dessinée sur un plan de situationet repérée par les coordonnées de ces points caractéristiques.La structure géométrique de l’ouvrage est biaise de 70 grade.

Figure 13 : Tracé en plan du projet

Profil en long :Le profil en long est la ligne située sur l’axe de l’ouvrage, définissant en élévation du tracé en plan, il doit êtredéfini en tenant compte de nombreux paramètres liés aux contraintes fonctionnelles de l’obstacle franchit ouaux contraintes naturelles.

Figure 14 : Profil en long du projet

Profil en travers :Afin d’assurer son fonctionnement, le pont doit être conçu pour épouser le profil en traversfixé par le maîtred’ouvrage :


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Figure 15 : Profil en travers du projet


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I. Introduction :Après avoir récolté suffisamment de données (naturelles et fonctionnelles) sur l’ouvrage du franchissement, le présentchapitre s’appuiera sur les contraintes extraites de cette analyse en plus des contraintes économique,esthétiques, et techniques afin de proposer les variantes les mieux adaptés à notre projet.

II. Les différents types d’ouvrages :1. Ponts en béton armé :Les ponts en béton armé sont des ponts dont les éléments de structure porteuse sont en béton armé, parmi les ponts en béton armé qui peuvent être adoptés pour franchir notre obstacle, on peut citer les variantes suivantes :

Pont à poutre en béton armé (PSI-BA) : Introduction :

Selon SETRA (Service des Etudes Techniques des Routes et Autoroutes), ce type de ponts est nommé PassageSupérieur ou Inférieur à poutres de Béton Armé (PSI-BA),le tablier de cette variante est composé d’une sériede poutres continues ou indépendantes associées à une dalle de couverture, et reliées entre elles par des entre-toises au niveau des appuis et par des entretoises intermédiaires, ces derniers ne sont plus utilisés. Domaine d’emploi :

Le domaine d’emploi de ce type d’ouvrage est celui des portées moyennes allant de 10 m à 20 m

Avantages et inconvénients :Les ponts à poutres en béton arméont l’avantage d’être économiques en termes de matière du béton grâce à laforme en T de leurs poutres porteuses, et dans le cas où les travées sont indépendantes, les poutres peuvent être préfabriquées, ce qui permet de couler le béton en atelier ou sur le chantier à poste fixe, et il est en général demeilleure qualité que celui qui est mis en place sur échafaudage, les conditions de contrôle sont beaucoup plusfaciles. Dans le cas exceptionnel où la valeur souhaitée de la résistance de béton à 28 jours n’est pas atteinte, ilest facile de rejeter l’élément préfabriqué, alors qu’une structure coulée en place exigerait une démolition ourenforcement coûteux, et parallèlement à la construction des poutres, la compagnie de construction peut s’oc-cuper de la réalisation des fondations et des appuis de l’ouvrage, ce qui offre un gain dans le délai d’exécution pouvant aller jusqu’à 20% de la durée totale du projet. Cependantles ponts à poutre en béton armé nécessitent beaucoup de main d’œuvre, ce qui rend leur réalisation plus couteuse, en plus de leurs grands élancements3 donnant naissance à des épaisseurs importantes du tablier,ce qui rend le pont esthétiquement moins appréciés.Et afin de conclure sur le type travée qui sera adopté dans le cas d’un PSI-BA, une petite comparaison entre lestravées indépendantes et continues a été résumée dans le tableau suivant :

3 Elancement de pour des travées indépendantes pour des travées continues

ETUDE DE DEFINITION

CHAPITRE II : Analyse des variantes


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Pont à travées indépendantes Pont à travées continues

Avantages Inconvénients

Préfabrication des poutres Nécessité d’échafaudage

Faible sensibilité vis-à-vis des tassements différentiels Vulnérabilité aux tassements différentiels

Inconvénients Avantages

Epaisseur du tablier Tablier moins épais

Excentricité des charges transmises aux appuis Les charges transmises aux appuis sont centrés

Tableau 7 : Comparaison en l'indépendance et la continuité des travées

Conclusion :Le tablier à poutre en béton armé peut être envisagé dans notre cas, vu que la situation géographique du projet

ne nécessite pas un tablier esthétique, et suite à l’étude comparative effectuée précédemment, il est intéressantde prévoir des travées indépendantes afin de simplifier l’exécution.

Pont dalle en béton armé (PSI-DA) : Introduction :

Le Passage Supérieur ou Inférieur en Dalle Armée (PSI-DA),est un tablier constituéd’une dalle armé longitu-dinalement et transversalement,d’épaisseur constante, avec ou sans encorbellement latéraux. Les travées peu-vent être indépendantes ou continues.

Domaine d’emploi :Ce type de tablier est utilisé pour franchir des obstacles lorsque les portées ne dépassent pas 18 m, avec des biais modérés.

Avantages et inconvénients :Les ponts dallesen béton armé présente l’avantage d’être économique au niveau du coffrage, car leur épaisseurest considérablement mince par rapport aux ponts à poutres, ce qui est un avantage sur le plan esthétique et surle plan terrassement puisqu'une économie notable peut être faite au niveau des remblais d'accès, de plus, il estd'une exécution aisée permettant la réutilisation des coffrages. Et sur le plan technique les ponts dalle ont une bonne résistance au cisaillement et à la torsion, ce qui très utile dans le cas d’une portée biaise.

Par contre les ponts dalle en béton armé ne peuvent pas assurer des portées importantes, ce qui va augmenter lenombre d’appuis intermédiaires, et on risque par la suite de dépenser ce qu’on a gagné dans les remblais d’accèsdans la construction d’une pile supplémentaire avec des fondations profondes.

Conclusion :Si on choisit de franchir l’obstacle avec un pont dalle, il est préférable qu’il soit hyperstatique (continue), dufait que dans les deux cas on aura besoin d’échafaudages, et dans ce cas le pont continue présente plus d’avan-tage en terme d’élancement4.

4 Elancement de pour des travées continues pour des travées indépendantes


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2. Ponts en béton précontraint :Pont à poutre en béton précontraint (VI-PP) : Introduction :

Le tablier en poutre précontraintes, nomméViaduc à travées Indépendantes en Poutres Précontraintes (VI-PP),est composé de travées indépendantes constituées des poutres à talon préfabriquées de hauteur constante, pré-contraintes par post tension ou pré-tension, ils peuvent être entretoisées ou non, solidarisées entre eux par unhourdis coulé sur place en béton armé ou précontraint.

Domaine d’emploi :Ce type d’ouvrage est conçu pour franchir des obstacles non courant, nécessitant des portées pouvant aller jusqu’à 45 m, voire 50 m dans cas exceptionnel.

Avantages et inconvénient :Le tablier VI-PP rassemble tous les avantages d’un pont à poutre en béton armé, et il permet en plus de franchirdes portées importantes, ce qui permet desupprimer un appui intermédiaire, et ceci rend ce type d’ouvrage trèséconomique pour des portées de 30 à 45 mètre.

Le tablier VI-PP présente les avantages cités précédemment au prix d’une complexité au niveau d’exécution,qui nécessite une main d’œuvretr ès qualifiée et un matériel très performant, et d’autre part l’élancement éco-nomique de ces poutres (1/17) donne des hauteurs relativement importantes, ce qui peut générer une hausse nonnégligeable sur le coût des remblais d’accès, et il peut être réduitau 1/22 au prix d’une augmentation de 20%du coût de l’exécution.

Conclusion :La variante VI-PP présentede nombreux avantages d’ordre technique, bien que des avantages facilitant l’exé-cution, ce qui la met parmi les solutions à envisager dans notre projet.

Ponts dalles en béton précontraints (PSI-DP5 / PSI-DN6 / PSI-DE7) : Introduction :

Les tabliers en dalle précontraintes sontconstitué d’une dalle précontrainte longitudinalement etarmé transver-salement, d’épaisseur constante ou variable, avec ou sans encorbellement latéraux. Les travées peuvent êtreindépendantes ou continues.

Domaine d’emploi :Ce type de tablier est largement employé du fait que son domaine d’emploi s’étend du franchissement de simpleobstacle routier ou autoroutier à des obstacles importants nécessitant des portées importantes.

Avantage et inconvénients :Ce type d’ouvrages est venu pour compléter l’insuffisance d’un simple pont en dalle armé en termes de portée,en effet Lorsque la portée dépasse 15 m et jusqu’à 23 m, le tablier en dalle en BP prend la relève de celui en

BA. Il est aussi possible d’envisager ce type de ponts lorsque la portée passe au-delà de 23 m soit en élégissantle tablier soit en lui donnant une épaisseur variable. Comme pour les PSIDA, les longueurs usuelles des travéesdépendent de leur nombre et du type de tabliers.De point de vue capacité, les ponts dalle possèdent une très grande résistance au cisaillement et à la torsion,c’est pourquoi on les utilise souvent en ouvrages biais et en ouvrages courbes.

Parmi les tabliers qui peuvent figurer dans ce type de ponts : Dalle pleines avec ou sans encorbellements latéraux (PSI-DP) :

5 Passage supérieur ou inférieur en dalle précontrainte6 Passage supérieur ou inférieur en dalle nervurée7

Passage supérieur ou inférieur en dalle élégie


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L’allégement apporté par les encorbellements permet d’atteindre des portées de30m. Dalle allégie (PSI-DE) :

Ce type de dalle comporte des vides longitudinaux permettant de gagner énormément en poids propre, il enrésulte des longueurs de portées plus importants qu’une simple dalle pleine, pouvant atteindre les 35m.

Dalle nervurée (PSI-DN) :

La dalle nervurée est une dalle pleineavec de grands encorbellement, et ayant les mêmes caractéristiques d’unedalle allégie, en plus de son aspect esthétique.

Figure 16 : Différentes types de tabliers en dalle précontrainte

Ce type de tabliers a pour inconvénient la complexité de réalisation de la précontrainte sur place, et la nécessitéd’échafaudages sur le lit du Oued.

Afin de pouvoir choisir entre ces types de tabliers précontraints, on va se référer au tableau suivant :

Conclusion :Ce type de tabliers semble être parmi les solutions les plus adaptées à notre projet, vu les nombreux avantages

qu’ils présentent.

Les ponts à poutres caissons : Introduction :

Un pont caisson estun type d'ouvrage dont la rigidité à la torsion est assurée par un tablier constitué par une ou plusieurs caissons creuses, dont la section droite est rectangulaire ou trapézoïdale, ce type d’ouvrage peut êtreréalisé à l’issue de deux procédés décrit ci-après.

Procédé de réalisation : Construction par encorbellement successif : Ce mode de construction consiste à exécuter l'essentiel du

tablier d'un pont sans cintre ni échafaudages au sol, en opérant par tronçons successifs dénommés vous-soirs, chacun de ces éléments étant construit en encorbellement par rapport à celui qui le précède. Après


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exécution d'un voussoir, les câbles de précontrainte qui aboutissent à ses extrémités sont mis en tension,ce qui permet de les plaquer contre les voussoirs précédents et de constituer ainsi une console autoporteuse pouvant servir d'appui pour la suite des opérations.

Construction par poussage : Le principe de la construction par poussage résulte de l'idée de réaliser letablier à proximité de la brèche, puis de le déplacer à son emplacement définitif par poussage. Le domaine

d'emploi de poussage est limité aux ouvrages dont le tablier est de hauteur constante et pour lequel lagamme des portées est comprise entre 35 à 70m. En fait, il convient de distinguer les ponts poussée d'unseul côté où les travées courantes sont comprises entre 35 à 45m, des ponts poussées des deux coté, oùles travées déterminantes, correspondant à la jonction des deux demi-tabliers, atteint des longueurs de 50à 70m.

Afin de distinguer entre ces deux procédés d’exécution, nous allons effectuer une petitecomparaison dont les principaux points sont résumés dans le tableau ci-dessous :

Construction par encorbellement successif

Avantages Inconvénients

Possibilité d’adopter une section variable, permettant des portées allant

jusqu’à 150 m

Tablier lourd conduisant à des appuis importants nécessitant un bon sol de

fondation

Amortissement du coffrage grâce au principe de construction par élémentde 3 à 4 mètre de longueur Difficulté de transport des voussoirs

Optimisation de la main d’œuvre, grâce à la mécanisation du procédé Difficultés au niveau du calcul

Souplesse d'exécution liée à la possibilité d'accélérer la construction enmultipliant le nombre de bases de départ.

Construction par poussage Avantages Inconvénients

Suppression des centres dotés des équipages lourds de lancement des poutres. La hauteur de la section doit être constante : portées limitées à 70 m

Nécessité des longueurs importantes en derrière des culées permettant laconstruction du tablier à pousser

Tableau 8 : Comparaison entre le mode de construction par poussage et par encorbellem

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Pont Dalle en Béton Précontraint en Zone Sismique