Séance n° 9 - educnet.enpc.fr

Séance n° 9

VSPVSCAA

conceptions

T. DUCLOS - VCGP

sommaire

• VSP – Conditions d’appuis et entretoises– Têtes de pile non encastrée

• Clouage• Conception transversale du clouage

– Câblage extérieur et ses conséquences– Effets de certaines sollicitations– Méthodes de calcul du cadre

Les conditions d’appui

• Ces coupes montrent les types d ’appui possibles:– encastré– appuis dédoublés– encastrement souple– appuis simples

Rodez: encastré sur 2 voiles souples

Appui non encastré

• Les conditions d’appui provisoires – impact sur la tête de pile – conception de l’entretoisement

• Principes de fonctionnement du VSP• assurer le passage des bielles• Lignes d’épure• Les poussées au vide doivent être accrochées ou

s’appuyer sur du béton

Le clouage est en général réalisé depuis le VSP

Chevêtre de la pile

Cales provisoires

Fût de la pile

Appareil d'appui définitif

Câbles de clouageLes câbles sont ancrés au dessus du hourdis supérieur, les efforts étant ramenés sur les âmes

ils sont provisoires, démontables

clouage

Impact mécanique du- talon du VSP- hourdis supérieur

Impact géométrique- règle du débord- passage direct des bielles

clouage

B

0,25 B 0,25 B0,5 B

entretoise

cales

pile

clouage

Le clouage peut être appuyé directement sur l’entretoise, ou rapporté vers l’âme par l’intermédiaire d’une poutre de répartition

Sur l’entretoise

clouage

B

0,25 B 0,25 B0,5 B

entretoise

cales

pile

clouage

Le clouage peut être rapporté vers l’âme par l’intermédiaire d’une poutre de répartition

Poutre de répartition

Les câbles de clouage sont ancrés soit sous le chevêtre, dans la pile ou dans la semelle – plus un câble est court et moins il est ductile.

dispositions en tête de pile• dimensionner les têtes de pile pour contenir

– les appuis– les vérins– les cales et le clouage

• Impact sur le talon et l’entretoise

Vue de face (sans cales, ni câbles)

Bossages

Cale Cale

CaleCale

A.A.définitifA.A.

de l'ouvrageAxe Longitudinal

Vérins

Câbles de clou

Tête de la pile, vue de dessus

définitif

Exemple des têtes de pile du viaduc de l ’Arret Darré

Clouage – aménagement de la tête de pile => talon du VSP

Câblage extérieur

• câblage extérieur d’un 3 travées• Actions sur l’entretoise• Impact sur ses dimensions

Famille 1

Famille 2

Famille 3

entretoises déviateurs

0,2 à 0,25 l

• VSP

Exemples dedispositions

constructives(câbles 19T15 dans un pont construit en

encorbellements)

• VSP - câbles extérieurs

• VSP -

• Réactions d’appui• Torsion• Accrochage des bielles• Traverse supérieure• Traverse inférieure

Effets de certaines sollicitations-impact sur les coffrages

0

Risque d’instabilité

solution

1. Élargir

2. Créer un plus grand espacement

δ

Mt

N

MtNR

MtNR

B

A

2

2

B A

AA trop proches

REACTIONS D’APPUIS

1. Élargir

majMtNR

majMtNR BA

22

maj δ

Disposition des AA

2. Créer un plus grand espacement en modifiant le coffrage du VSP

maj δ

Mt

N

B A

majMtNR

majMtNR BA

22

Disposition des AA

Créer un treillis avec bielles et tirants

maj δ=δ’

Mt

N

B A

Passer la torsion

entretoise

ou

F hMtF /

Mt

Le démontrer!

h

Torsion

Inverser la triangulation

d

ou

Torsion

Créer un cadre

d

Fonctionnement avec des flux suivants un cadre

Torsion

d

descentes de charges: Tg et Td / âme

Ta=(α+β)Ta

αTa

βTa

α+β=1

Traverse supérieure

Effort à coudre Fcosα

-Fsinα

F/R

LF/R’

L’

F/R est équilibréF/R’ ne l’est que par la résistance interne du béton

=> Règles de diffusion à appliquer

Spécificité de la hauteur variable: Effet Résal

• Sur le hourdis inférieur, sur une facette droite

MtN

V

+

-

2

0

n

)2sin(2

)2cos(22

• On tire alors

)2cos(1)2sin(

)2cos(12

• Pour obtenir l ’effet, il suffit d ’intégrer les cisaillements sur l ’aire du hourdis inférieur

TRAVERSE INFERIEURE

Traverse inférieure

– Pour obtenir l’effet Résal, il suffit alors d ’intégrer les cisaillements sur l’aire de hourdis inférieur

– d ’où la réduction inf

infinf )2cos(1

)2sin( Nddhinh

Coupe transversale en partie basse du caisson

âmes

Hourdis inférieur

une géométrie à hauteur variable permet d ’orienter favorablement la compression du hourdis inférieur près des appuis et conduit à une réduction du tranchant

Traverse inférieure – L’effet résal met en évidence un autre phénomène qui est l’effet de poussée au vide

– La poussée au vide est introduite par la variation fortement parabolique de la hauteur du caisson près de l ’appui

– F développée dans le hourdis inférieur, génère une poussée au vide

– La poussée au vide crée des flexions parasites pouvant provoquer des risques d ’instabilité au flambement

MtF/R

N

R, courbure de l ’intrados

F

La courbure est fournie par l ’équation y=x2/(2R)

Hourdis inférieur

Compression et flexion

Action Concourante hors du béton: créer un talon

Action des compressions du hourdis inférieur

Traverse inférieure

d

action du hourdis inférieur sur la traverse inférieure

Poutre encastrée sur les âmes

Zone externe à l’AA à suspendre aux âmes

d

action du hourdis inférieur sur la traverse inférieure

Zone d’appui hors âme

Zone d’appui sous l’âme

Action locale du hourdis supérieur On a 2 poutres, celle du hourdis inférieur, voir

précédemment et celle du hourdis supérieur

Les actions sont longitudinales et transversales => les repérer spatialement

Bétonnage du VSP

• Le bétonnage en grande masse nécessite de prendre quelques précautions pour éviter des effets liés à la prise de la grande masse de béton mise en œuvre– Thermique – exothermie lors de la prise– Bridage sur les coffrages – fissuration

• Phasage de bétonnage• Refroidissement – température sur site – période de

travail• Mise en œuvre du béton• Attention aux reprises de bétonnage (les prévoir) renfort

d’armatures

Voussoir sur culée

L’entretoise comme sur le VSP servira à bloquer les torsions

Elle servira aussi à ancrer les câbles de précontrainte extérieure, en rendant cet élément indéformable

Voussoir sur culée

Vers déviateur

Diffusion des efforts: couture (règles de diffusion)

Clouage de la bielle d’about

Entretoise épaisse pour permettre d’assurer l’appui aux efforts concentrés

Appareils d’appui

• Point fixe et direction des déplacements• Orientation des AA• Recherche du point fixe• Calculs des déplacements• Calculs des efforts• méthodo

Appareils d’appui

Point fixe P

R’ < RA

A’

)1(' TRR α=α’, conservation

'AA T

R

R’

En conclusion disposer les AA suivant le point fixe

Cas du retrait thermique

Appareils d’appui

Mobile, multi directionnel

Mobile, mono directionnel

Point fixe

Choix du point fixe: privilégier des déplacements à peu près identiques aux 2 extrémités

Cas particulier OA ferroviaire: point fixe en extrémité –AD – dispo para sismique

• On exprime les variations de longueur/travée

• ΔL1=Tr1 x ε = u1 – u0

• ΔLi=Tri x ε = ui – ui-1

• Si on somme sur l’ensemble il reste ui et u0

• ΣΔLi = ui-u0 => ε x ΣTri= ε x di= ui-u0

• On pose di= ΣTri

Appareils d’appui – retrait/dilatation

0 1

i

n

Tr 1 Tr n

Méconnaissance du point fixe

u1u0 ui-1


• Équations: on introduit la raideur ki

• ki est la raideur de l’appui i (pile+fond+AA)

• On aura ε x di x ki=ki ui – ki u0

• Sachant que ΣHi=0 avec Hi=ui x ki

• ε Σ di x ki= Σ ki ui – Σki u0

• comme Σ ki ui=0

• u0 = -ε Σ di x ki/ Σki

• d’où les ui, d’où les Hi


• Si Hi > 0,03 (conventionnel) Ni => glissement• De o à k-1 les appuis glissent, Hj=0.03 x Nj=H*j

• Coeff frottement variable voir règles du document guide du SETRA: « AA à pot »

• Il faut déplacer le point de référence 0 à l’appui k, premier appui ne glissant pas. Les calculs se réitèrent de la même manière entre l’appui k et l’appui n-p, p étant le dernier appui ne glissant pas

• Par contre on a toujours ΣHi=0 pour i= 0 à n

0 1 i n

Tr 1Tr n

L2L1

• Rappel: raideur ki• 1/ki=1/ki(pile)+1/ki(fond)+1/ki(AA)• Ceci revient à écrire que les souplesses

se cumulent les déplacements s’ajoutent

• Cas du freinage: les déplacements sont égaux ui=u0=u


• Si point fixe imposé les calculs se déroulent en analysant l’équilibre des efforts à gauche et à droite

• Sous effort imposé tous les appuis réagissent (freinage)

• Les appuis glissants agissent jusqu’au palier égal au seuil de glissement.


Choix des AA

• Néoprènes• Appareils d’appui à pots• Appareils spéciaux métalliques

On trouve 2 types d’équipages mobiles

Les équipages accrochés par au dessus

Les équipages accrochés par en dessous

Equipage mobile

Ces types sont accrochés aux voussoirs par des tiges d’ancrage: tiges filetées ou cannelées de précontrainte

Equipage mobile

Reprise du moment: équipage + béton coulé en place

P=Peq+ Pcp

Appui de l’équipage

Poutre mobile :A

Coffrage pouvant glisser sur la poutre A : B

A A

B

ces structures métalliques sont souvent lourdes et coûteuses:

40 à 60 tonnes, 0,4 à 0,6 MN par équipage

Prix de 150 k€ à 300 k€ la paire

À ces équipages, il faut aussi ajouter des équipements auxiliaires, pompes à béton, grues à tour, voir des bungalows sur les fléaux….

Equipage mobile

Le cycle d’avancement de l’équipage mobile est le suivant pour un équipage par en dessous

1- accrochage du coffrage au voussoir i qui vient d’être coulé, puis libération de la poutre A

2- dégagement et avancement de la poutre A, puis fixation

3- dégagement du coffrage et ripage sur la poutre A, le bétonnage du voussoir i+1 est possible

Equipage mobile

Le cycle d’avancement de construction est le suivant après mise en place de l’équipage:

1. Préparation des coffrages: ½ journée

2. Mise en place de la cage d’armatures: ½ journée

3. Bétonnage: ½ journée par voussoir soit 1 jour pour une paire

4. Mise en tension le lendemain, 20h après environ

5. Déplacement de l’équipage: ½ journée à 1 journée

Le cycle minimal est ainsi de 3 jours à 3,5 jours. Ce cycle s’est sensiblement réduit depuis la mise en place d’adjuvant dans les bétons, et l’organisation optimale du travail dans les équipages.

Equipage mobile

L’évolution est constatable sur le tableau suivant:

Mise en place du ferraillage + câbles 2 à 3 jours

Bétonnage, environ 1 à 2 jours

Durcissement du béton 1 jour

Mise en tension, déplacement de l’équipage 1 jour

D’où total: 6 à 7 jours.

Equipage mobile

Bétonnage –hauteur cheminées et vibration

1

22

3

Leg: coffrage

Bétonnage de 1 -> 3

Le cycle de bétonnage se décompose de la manière suivante

La formulation du béton est calée pour offrir une durée de maniabilité permettant de réaliser d’abord le hourdis inférieur avec son gousset sans que le béton de cette zone refoule vers la partie plane centrale

Bétonnage

1

22

3

Leg: coffrage

Exemple de préparation du bétonnage du hourdis inférieur

Bétonnage

La formulation du béton est aussi calée pour offrir une maniabilité importante dans les parties verticales du caisson (les âmes) du fait de l’encombrement: gaines, armatures passives

Bétonnage

1

22

3

Leg: coffrage

La formulation du béton doit aussi offrir des caractéristiques particulières de durabilité gel/dégel sur la zone supportant les superstructures et les couches de roulement.

Bétonnage

1

3

Leg: coffrage

2 2

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