Réalisation de la Passerelle de La Roche sur Yon
Vendée, France
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
Photo : Christian Richters
Principaux intervenants dans le projet
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• 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
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
Plan de situation
Contexte
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
Ancienne Passerelle de 1890
Contexte
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
Implantation
Conception Architecturale et Structurelle
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Patrimoine intellectuel : Robert Le Ricolais
Etude de Robert Le Ricolais sur les structures réticulées
Conception Architecturale et Structurelle
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Connexion entre Architecture et Structure :
« une résille métallique à géométrie variable »
Répartition des sollicitations dans un cylindre
Une résille métallique à géométrie variable
Conception Architecturale et Structurelle
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Poutre reconstituée sur 3 appuis (diaphragmes + diagonales)
• Stabilité :- latérale par croix de contreventement- longitudinale par escalier côté gare
Schéma Statique
Conception Architecturale et Structurelle
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Génération de la géométrie par optimisation successive :
1) Variation de l’espacement des diaphragmes sur la longueur
Conception Architecturale et Structurelle
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Génération de la géométrie par optimisation successive :
2) Répartition des diagonales internes
Diagonales de Compression (PRS, 3 sections différentes)
Diagonales de Traction (ronds pleins, 2 diamètres différents)
Conception Architecturale et Structurelle
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Génération de la géométrie par optimisation successive :
3) Concentration des efforts sur l’appui central : tôle pleine
Photo : Christian Richters
Fabrication en Usine
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Préfabrication complète de la structure acier
• Multitude de soudures
• Complexité de certains assemblages
Fabrication en Usine
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Transport : découpage de la structure en 5 tronçons boulonnables
Etude de Conception et Dimensionnement
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• 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
Etude de Conception et Dimensionnement
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• 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
Etude de Conception et Dimensionnement
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• 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
→ 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
Etude de Conception et Dimensionnement
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Méthodes de Calcul basées sur l’Eurocode 3.1.1. "Structures en Acier" :
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
Etude de Conception et Dimensionnement
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
Effort axiaux dans les ronds de 20mm (calcul linéaire) avec imperfections initiales
Etude de Conception et Dimensionnement
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
Comparaison effort max avec et sans imperfections initiales
Etude de Confort
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• 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
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Etude des fréquences :
2 premiers modes de vibration (élévation, vue en plan)
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• 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
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
▪ 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
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• 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
Etude des Phases Provisoires
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
Levage tronçons 123 boulonnés (1ère nuit)
Etude des Phases Provisoires
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
Aboutage tronçons 123 et tronçons 45 (2ème nuit)
Etude des Phases Provisoires
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Modélisation complète des phases provisoires
Etude des Phases Provisoires
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Modélisation des renforts
Etude des Phases Provisoires
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• Prédiction de flambement global → préconisation de renforts
Résultats calculs Straus7 (déformations amplifiées)
Epreuves
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• 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
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
• 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
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
Photo : Christian Richters
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
Photo
: C
hri
stia
n R
ichte
rs
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
EPF – Jeudi 6 Mai 2010
HDA | Hugh Dutton Associés
hda-paris.comcomplexitys.comtwitter.com/hda_paris