Ponts-routesa poutres ,prfabriques^prcontraintespar adhrence

F CONffP ffiService d'tudes Techniques des Routes et Autoroutes

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Ponts-routes poutresprfabriquesprcontraintespar adhrence

GUIDE DESeptembre 1996

Document ralis et diffus par le

ETRA'

SERVICE D'TUDES TECHNIQUES DES ROUTES ET AUTOROUTESCentre des Techniques d'Ouvrages d'Art46, avenue Aristide Briand - B.P. 100 - F-92223 Bagneux Cedex - FRANCETl. : 01 46 1 1 31 31 - Tlcopieur : 01 46 11 31 69

Ce document a t rdig sous la direction deM. A. - L Millan, Ingnieur en Chef des Ponts et Chausses,par :V. Le Khac, IngnieurE.N,P.C., et Y.- M. Jaffr, Ingnieur E.T.P.La prsentation a t assure avec l'aide de M. J.- P. Gilcart.

Division Mthodologie et Logiciels du C.T.O.A. du S.E.T.R.A.Arrondissement Ouvrages courants

La rdaction de ce document a t enrichie par des observationset avis manant de :M. Barbaux (Cofiroute),M. Barraquet (Groupe Bdaricienne-Doras Industrie),M. Boileau (D.D.E. de la Haute Garonne),M. Bousquet (S.N.C.F.),M. Fragnet (S.E.T.R.A.),M. Fuzier (Freyssinet International),M. Labonne (Partek-Morin),M. Maury (S.E.E.E.),M. Nourisson (R/CA - Contrle des autoroutes concdes),M. Paillusseau (D.R.E. de l'Ile-de-France),M. Passeman (Groupe Bdaricienne-Doras Industrie),M. Poineau (S.E.T.R.A.),M. Rouby (S.E.T.R.A.),M. Trouillet (R/CA - Contrle des autoroutes concdes).

Les photos sont issues de la photothque du S.E.T.R.A., l'exceptionde celles : de la couverture, ainsi que des figures 7, 18, 30, 32, 40, 41, 65, 68,

71, 72, appartenant au Groupe B.D.I., de la figure 62, issue de la D.D.E. de la Haute Garonne.

SOMMAIRE

PREAMBULE 5

1 PRSENTATION 71.1 - Description gnrale de la structure 8

1.1.1 -Tablier 81.1.2 - Appuis 10

1.2 - Domaine d'emploi 131.3 - Avantages et inconvnients 14

1.3.1 - Avantages lis au mode de construction 141.3.2 - Avantages lis la prfabrication 151.3.3 - Inconvnients 16

1.4 - Structures concurrentes 17

2 CONCEPTION GNRALE 192.1 - Adaptation aux caractristiques du trac 19

2.1.1 - Profil en long 192.1.2 - Implantation des appuis et choix du type d'ouvrage 202.1.3 - Schma statique longitudinal 20

2.2-Tablier 222.2.1 - Elments longitudinaux (poutres) 232.2.2 - Elments transversaux 262.2.3 - Liaison longitudinale 292.2.4- Dvers 332.2.5 - Incidences de la courbure et du biais 35

2.3 - Appuis, appareils d'appui et vrinage 402.3.1 -Cules 422.3.2 - Piles intermdiaires 44

2.4 - Fondations 462.5 - Esthtique 47

2.5.1 - Silhouette gnrale 472.5.2 - Perception de dtail 50

3 CONCEPTION DTAILLE 573.1 - Paramtres principaux de la poutraison 573.2-Poutres 58

3.2.1 - Choix du type de poutres et de leurs dimensions 583.2.2 - Prcontrainte longitudinale 603.2.3 - Ferraillage longitudinal des poutres 613.2.4 - Ferraillage transversal des poutres 62

3.3- Dallettes de continuit 633.4 - Entretoises et chanages 64

3.4.1 - Cas des traves indpendantes 643.4.2 - Cas des traves rendues continues 653.4.3 - Entretoises des poutres-caissons 75

3.5-Hourdis 773.5.1 - Gnralits 773.5.2 - Epaisseur 773.5.3 - Coffrage des hourdis 773.5.4 - Ferraillage des hourdis centraux 783.5.5 - Ferraillage des hourdis en encorbellement 793.5.6 - Prcontrainte transversale des hourdis 80

3.6 - Equipements 803.6.1 - Dispositifs de retenue 803.6.2 - Etanchit 823.6.3 - Assainissement 843.6.4 - Joints de chausse 843.6.5 - Dalles de transition 843.6.6 - Corniches 85

4 EXCUTION DU TABLIER 914.1 - Prfabrication des poutres en usine 92

4.1.1 - Principe de la prcontrainte par pr-tension 924.1.2-Matriel 924.1.3 - Traitement thermique 954.1.4 - Processus de fabrication 95

4.2 - Stockage, transport, manutention et pose 964.2.1 -Stockage 964.2.2 - Transport et manutention 974.2.3 - Mise en place des poutres 984.2.4 - Stabilit vis--vis du dfiversement latral 99

4.3 - Mise en place des coffrages 1004.3.1 - Coffrage des hourdis centraux 1004.3.2 - Coffrage du hourdis en encorbellement 1004.3.3 - Coffrage des chanages et des entretoises 101

4.4 - Excution du hourdis 102

4.5 - Transfert des poutres sur leurs appuis dfinitifs 102

ANNEXE : ASSURANCE DE LA QUALIT 103A 1 - Fabrication des poutres en usine 104A 2 - Travaux sur le chantier 107

BIBLIOGRAPHIE 109

PREAMBULE

Les ponts poutres prfabriques en bton prcontraint constituent une solution classiquepour les franchissements de portes comprises entre 10 et 50 mtres. On peut distinguer deuxtypes de tabliers, selon la nature de la prcontrainte des poutres, savoir la post-tension ou lapr-tension.

Les poutres prcontraintes par post-tension sont gnralement employes pour les portescomprises entre 30 et 50 mtres. Ce type de tablier fait l'objet d'un document technique duSETRA, appel VIPP, et d'un logiciel de calcul portant le mme nom.

Les poutres prcontraintes par pr-tension (galement dites prcontraintes par adhrence,d'o l'appellation PRAD) recouvrent, quant elles, une gamme de portes allant de 10 35mtres. L'avantage de ce type d'ouvrage rside essentiellement dans :

la matrise de la qualit des poutres, car celles-ci sont fabriques en usine,

l'absence d'chafaudage pour la construction du tablier, qui procure un gain de tempsapprciable, notamment pour les sites difficiles d'accs.

Les ponts poutres prfabriques prcontraintes par adhrence font appel plusieurs tech-niques particulires :

la prcontrainte par pr-tension,

la prfabrication industrielle en usine,

le traitement thermique.

Les progrs acquis en France dans la technologie des btons hautes performances (BHP) ontpermis et permettront sans doute plus largement encore d'utiliser conomiquement ce matriaudans la fabrication des produits industrialiss, les poutres PRAD en particulier. En effet, cesbtons durcissent assez rapidement et leur rsistance peut atteindre, quelques heures aprs lebtonnage, les conditions requises pour la mise en prcontrainte des poutres. Leur emploipourrait permettre d'acclrer le cycle de fabrication des poutres, sans recourir un traitementthermique.

Les BHP prsentent galement d'autres avantages :

Leur rsistance leve permet un dimensionnement optimal des sections (tout en restantdans des limites raisonnables), d'o un allgement des poutres, particulirement intressantvis--vis du transport et de la manutention.

Leur fluidit facilite la mise en uvre dans les coffrages, ce qui est particulirement appr-ciable pour les poutres PRAD dont la section est relativement mince.

Leur compacit confre aux ouvrages une trs bonne durabilit.

Le prsent document constitue un guide de conception de ce type d'ouvrage. Il aborde ga-lement la construction du tablier en faisant entre autres un rappel des techniques particuliresqui conditionnent, la fois et pour une large part, la conception et la ralisation.

Le document initial PRAD 73, dit par le SETRA en 1973, a t depuis complt par unemise jour en 1975, puis par quelques courtes notes d'information. La premire ditionconcidait avec celle de l'IP2 (Instruction provisoire n 2 sur l'emploi du bton prcontraint)qui tait dj un rglement de calcul aux tats-limites et qui servait cette poque de base decalcul pour ce type d'ouvrage.

La ncessit d'un nouveau document est apparue pour les raisons suivantes :

Le document initial tait essentiellement orient vers le calcul et n'accordait pas une placesuffisante la conception.

De plus, il ne traitait que des traves indpendantes, alors que de nombreux motifs plaidenten faveur d'une continuit mcanique entre les traves. Signalons ce propos l'intrt desexpriences acquises par Cofiroute (groupement Socaso) sur A10 et Ail , l'Apel (grou-pement Giea) sur A4, Scetauroute sur A71, ou des DDE comme la Haute-Garonne.

Enfin, ont volu nos connaissances relatives au bton (qu'il s'agisse des btons tradi-tionnels ou des btons hautes performances) et la prcontrainte par pr-tension, ainsique la rglementation de dimensionnement et de calcul.

Le prsent document s'efforce de combler ces lacunes et de rpondre cette volution, entraitant des spcificits de ce type d'ouvrage sous le double aspect :

de la structure ; cet aspect est notamment dvelopp dans le chapitre 2 Conceptiongnrale et dans le chapitre 3 Conception dtaille .

de la technologie de la pr-tension, qui est aborde dans le chapitre 4 Excution dutablier .

CHAPITRE 1

PRESENTATION

Les ponts poutres sous chausse qui utilisent des poutres prfabriques prcontraintesconstituent une solution classique pour le franchissement de traves dont la longueur peuts'chelonner entre 10 et 50 mtres.

On peut distinguer deux familles de poutres prfabriques, selon la nature de la prcontrainteexerce : post-tension ou pr-tension.

La famille des poutres prcontraintes par post-tension est gnralement employe pour desportes comprises entre 30 et 50 mtres. Ces poutres font l'objet du dossier VIPP du SETRA.La seconde famille est constitue des poutres prcontraintes par pr-tension, encore appelespoutres prcontraintes par adhrence. Elles sont dnommes PRAD dans ce qui suit et recou-vrent une gamme de portes allant de 10 35 mtres.

Figure 1 : Vue gnrale d'un ouvrage PRAD.

1.1 - DESCRIPTION GENERALE DE LA STRUCTURE.Les ouvrages peuvent comporter une ou plusieurs traves. Dans le cas de traves multiples,l'ouvrage peut tre conu comme une succession de traves isostatiques, ou au contraireconstituer une structure hyperstatique par la ralisation d'une continuit mcanique entre lestraves.

1.1.1 - Tablier.

Un tablier poutres sous chausse est constitu d'lments longitudinaux, le plus souventparallles : les poutres, relis transversalement par une dalle de bton coul en place rgnantsur toute la longueur de la trave : le hourdis, et par des lments localiss, notamment auniveau des lignes d'appui : les entretoises.

Figure 2 : Coupe transversale du tablier.

Nous indiquons ci-aprs les particularits de ces lments dans le cas des tabliers detype PRAD :

Les poutres, de hauteur constante, sont prfabriques en usine ; leur profil doit donc trechoisi sur un catalogue de produits existants. Leur espacement est modr, gnralement del'ordre du mtre pour les lancements courants.

Le hourdis coul en place est de type "gnral", en ce sens qu'il est btonn au-dessus despoutres, dont le faible espacement permet l'utilisation de coffrages perdus.

Les entretoises sont disposes uniquement aux extrmits des traves. Dans le cas destraves isostatiques, il peut s'agir soit d'entretoises classiques situes au niveau de chaqueligne d'appui (voir figures 3 et 4), soit de chanages transversaux assurant simplement laliaison en arrire des poutres (voir figure 5). Pour les traves mcaniquement continues,c'est le noyau, ou chevtre de continuit incorpor qui joue le rle de raidissage transversalsur les appuis intermdiaires (voir figure 6). Les entretoises et chanages peuvent comporterune partie en saillie par rapport la sous-poutre dont le but principal est de masquer lesreprises de btonnage en dents de scie dans le cas d'ouvrages biais (voir 3.4.2).

Muret garde-grve - Rservation pourjoint de chausse

Appareil -d appui

t Hourdis- Poutre

Entretoise

Figure 3 :Appui d'extrmit.Entretoise dansl'axe d'appui.

Muret garde-grve Rservation pourjoint de chausse

Figure 4 :Appui d'extrmit.Entretoise dans l'axed'appui (variante).

Figure 5 :

Appui d'extrmit.Chanage en arrire

des poutres.

Muret garde-grve- Rservation pourjoint de chausse

V t Hourdis- Poutre

Chanage

Appareil -d'appui

Entretoise decontinuit

Hourdis

- Poutre

Figure 6 :Appui intermdiaire.Noyau de continuit.

Appareil-d'appui

1.1.2 - Appuis.

Il convient de distinguer :

les appuis intermdiaires, qui transmettent aux fondations les efforts apports par le tablier,

les appuis d'extrmit, qui ont eux une fonction supplmentaire : porter le tablier et assurerla jonction entre l'ouvrage et ses accs.

a) - Appuis intermdiaires.Lorsque l'ouvrage comprend plusieurs traves, les appuis intermdiaires sont en gnralconstitus, soit par des piles de type voile (unique ou multiple), soit par des piles de typecolonne ( section circulaire ou polygonale) ou de type poteau. C'est le caractre isostatiqueou hyperstatique de la structure du tablier qui conditionne les dispositions adopter en tte depile.

Une succession de traves indpendantes ncessite deux lignes d'appareils d'appui sur chaqueappui intermdiaire. Cela implique donc la ralisation en tte de pile d'un chevtre suffisam-ment large pour permettre l'implantation des appareils d'appui, ce qui constitue une fortecontrainte architecturale.

En revanche, si les traves prsentent une continuit mcanique, il n'existe qu'une ligned'appareils d'appui, centre sur chaque pile. L'encombrement est ainsi rduit et le tablier peuttre directement appuy sur le voile.

Figure 7 :Voile supportant un

noyau de continuit.

Figure S : Pa/ee colonnes lies en tte par un chevetre.

D'autres types de piles sont encore possibles :

Pour les plus grandes portes, de l'ordre de 30 mtres, on utilise aussi la pile-marteau (voirfigure 9) dont l'allure peut facilement tre rendue esthtique, qui prsente l'avantage d'uneemprise au sol trs limite et qui permet le cas chant de s'affranchir des problmes de biais.

Pour des tabliers particulirement larges, des piles de type portique, constitues de deux ftssurmonts d'un chevtre, se prtent bien diverses interprtations architecturales.

-

Figure 9 : Pile-marteau.

b) - Appuis d'extrmit.Les appuis d'extrmit sont le plus souvent des piles-cules classiques, partiellement ou totale-ment enterres, implantes en crte ou en flanc de talus. Elles comportent gnralement desmurs en retour suspendus.

On peut galement raliser des cules massives remblayes, mur de front apparent,implantes en pied de talus, principalement lorsqu'on souhaite limiter au strict ncessaire lalongueur du tablier. Les murs latraux associs sont soit des murs en aile, soit des murs enretour.

Dans le cas de sols mdiocres, si les solutions classiques s'avrent trop difficiles raliser, ilest possible d'envisager de recourir des cules en terre arme. Cette solution est toutefoisdconseille quand le tablier est rendu hyperstatique (voir chapitre 2).Pour des usages particuliers, tels que des passages souterrains, des tranches couvertes, desestacades ou des couvertures de cours d'eau, ce sont des lments filants, parois moules,murs de soutnement ou rideaux de palplanches couronns par un chevtre qui jouent le rled'appui d'extrmit.

1.2 - DOMAINE D'EMPLOI.Ce type d'ouvrage permet indiffremment la ralisation de franchissements :

en passage infrieur, quand l'ouvrage doit porter la voie nouvelle,

en passage suprieur, quand l'ouvrage doit permettre un rtablissement de communi-cations.

Les poutres sont en gnral disposes dans le sens "naturel", c'est--dire paralllement lacirculation. Cependant, dans certains ouvrages comme les couvertures de cours d'eau ou detranche couverte, les poutres peuvent tre disposes dans la direction perpendiculaire lacirculation.

Dans certains pays europens, Belgique et Pays-Bas notamment, l'emploi des poutres prcon-traintes par pr-tension connat un large dveloppement, dans une gamme de portes trstendue pouvant aller jusqu'au-del de 40 mtres. On constate qu'en France, le domained'emploi le plus courant se situe dans une zone de portes plus restreinte.

Il serait bien sr arbitraire de fixer des bornes prcises. On peut toutefois observer que :

Au-dessous d'une dizaine ou d'une douzaine de mtres de porte, il n'est pas indispensabled'avoir recours la prcontrainte. Si le choix d'une solution poutres prfabriques estdj fait, des poutres de bton arm seraient suffisantes. Sinon, pour les traves uniques, ons'orientera plutt vers des structures coules en place telles que le pont-dalle, le pont-cadreou le portique.

Nous ne connaissons pas en France d'exemple de ralisation dpassant 36 mtres. Cettesituation tient aux possibilits des usines de prfabrication, puisque les poutres sont choisiesdans une gamme de produits existants. Par ailleurs, le transport de poutres de grandelongueur peut prsenter des difficults en fonction des conditions locales. C'est aussi parfoisla difficult matriser la dformation des poutres (cambrure), qui conduit limiter leurlongueur aux environs de cette valeur. En effet, puisque le mode de fabrication des poutresimpose d'avoir un fond de moule horizontal, la cambrure ne peut pas tre compense parune tlche vers le bas du coffrage. Diffrentes possibilits de limiter les effets de cettecambrure sont toutefois exposes au 2.2.3.

Le domaine d'utilisation privilgi de ce type de structure se situe ainsi dans la zone desportes comprises entre 15 et 25 mtres. L'lancement courant du tablier (poutre et hourdisassoci) est de l'ordre du 1/20 pour les traves indpendantes et peut aller jusqu'au 1/25 pourdes traves rendues continues.

Ces lancements correspondent un bton traditionnel. Les progrs accomplis en France dansla technologie des btons hautes performances (BHP) ont permis et permettront sans douteplus largement encore d'utiliser conomiquement ce matriau dans la fabrication des produitsindustrialiss, les poutres PRAD en particulier. Par rapport aux btons traditionnels, l'emploides BHP permet, toutes choses tant gales par ailleurs, soit de rduire le nombre de poutres,soit de diminuer leur hauteur de 15 20 %, et d'allger ainsi leur section, ce qui prsente unintrt certain pour leur transport et leur manutention. Elle permet galement d'largir lesgammes de portes des types de poutres.

A cela s'ajoutent les nombreux autres avantages des BHP :

Leur fluidit facilite notablement la mise en uvre dans les coffrages, ce qui est apprciablecompte tenu de la minceur des sections des poutres PRAD.

Leur compacit confre l'ouvrage une bonne durabilit.

Ces btons durcissent assez rapidement et leur rsistance peut runir, quelques heures aprsle btonnage, les conditions requises pour la mise en prcontrainte des poutres. Leur emploipermettrait par consquent de se passer d'un traitement thermique tout en conservant larapidit du processus de fabrication des poutres.

Leur fluage (dformation axiale sous contrainte unitaire maintenue constante) est plus faibleque celui des btons traditionnels, ce qui prsente un avantage tant que les contraintesnormales dans les poutres restent modres. Dans le cas contraire, les dformations totalespar fluage restent en tout tat de cause comparables celles des poutres en btontraditionnel.

La limitation de la largeur maximale du tablier ne reprsente pas un problme spcifique lastructure puisqu'il suffirait thoriquement de juxtaposer un nombre de poutres suffisant pourparvenir la largeur souhaite. Il convient cependant d'viter la ralisation de tabliers troplarges, car les effets du retrait transversal commencent devenir sensibles pour des largeurs del'ordre de 15 20 mtres. Le fractionnement de l'excution peut alors devenir ncessaire. A cetitre, un ouvrage de type couverture, rgnant sur un linaire important, pourra par exemple treralis par plots d'une vingtaine de mtres.

Dans le cas des ouvrages supportant une plate-forme autoroutire comportant deux chaussesspares par un terre-plein central, il parat aussi prfrable de construire deux tabliers sparspar un joint ou un vide central, plutt qu'un tablier unique.

1.3 - AVANTAGES ET INCONVNIENTS.1.3.1 - Avantages lis au mode de construction.Le recours des structures utilisant des poutres prfabriques est envisager chaque fois quela ralisation de cintres ou de coffrages classiques s'appuyant sur le sol prsente des difficultsou risque d'tre d'un cot prohibitif. Le mode de construction permet en effet de s'affranchirde la plupart des contraintes lies la brche.

Ce type d'ouvrage est donc bien adapt, dans la gamme de portes indique prcdemment, des brches de moyenne importance pouvant aller de la trave unique plusieurs traves. Ils'agit par exemple du franchissement :

de cours d'eau, lorsque les contraintes de navigation le permettent,

d'une succession d'obstacles rapprochs, de prfrence plusieurs ouvrages isols sparspar de faibles tronons de remblai,

de voies ferres,

de routes ou d'autoroutes en service, afin de limiter les restrictions la circulation.

Il peut galement constituer une solution alternative un remblai, dans des zones ol'excution de celui-ci se rvlerait alatoire en raison de la prsence de sols trs compres-sibles, par exemple dans des valles tourbeuses.

Il permet aussi la ralisation de tranches couvertes ou de couvertures phoniques.

^Figure 10 : Structure de couverture constitue de poutres PRAI).

1.3.2 - Avantages lis la prfabrication.Ces avantages rsultent du contexte industriel dans lequel sont fabriques les poutres. La pro-fession est en effet familiarise depuis de nombreuses annes avec les principes et les mthodesvisant la matrise de la qualit. Chaque usine de prfabrication a ainsi tabli un Pland'Assurance de la Qualit (P.A.Q.), qui dfinit les procdures d'excution et les modalits ducontrle interne. Les points importants de ce plan d'assurance de la qualit sont dtaills enannexe du prsent document.

Pour autant que le niveau de rsistance requis pour le bton des poutres soit compatible avec laproduction habituelle de l'usine, on peut s'attendre une rgularit des rsistances mesures,tant aux jeunes ges qu' vingt-huit jours.Certains profils de poutres prsentent des formes labores, visant tirer le meilleur parti de lamatire et bien entendu de la prfabrication. Ils ncessitent des coffrages relativementcomplexes et permettant nanmoins d'obtenir des parements de qualit (forme, texture, respectdes tolrances dimensionnelles).La prfabrication entrane de plus une rduction des dlais d'excution de l'ouvrage puisqueles poutres peuvent tre ralises en temps masqu, indpendamment du reste du chantier.

Ces avantages sont naturellement accrus lorsque l'usine de prfabrication est situe proximitdu chantier. On a toutefois pu constater, pour plusieurs ouvrages, que des distances de trans-port de quelques centaines de kilomtres ne constituaient pas un handicap conomique pourcette solution.

1.3.3 - Inconvnients.L'lancement habituel des ouvrages utilisant des poutres prcontraintes par pr-tension, princi-palement dans le cas des traves isostatiques, conduit des paisseurs de tablier sensiblementplus fortes que celles des ponts-dalles continus. Cela contribue aux reproches frquemmentformuls, concernant l'aspect peu esthtique des tabliers PRAD, notamment lorsque le tirantd'air est limit. De plus, gabarit dgag identique, cette surpaisseur retentit sur le volumedes remblais d'accs l'ouvrage.

Une solution ces problmes consiste, dans le cas d'un ouvrage PRAD plusieurs traves, diminuer l'espacement des poutres, ou rendre le tablier continu, ou encore utiliser un bton hautes performances pour la fabrication des poutres (voir 1.2 et 2.5). Il convient en touttat de cause de faire un bilan conomique global du tablier et de ses accs, lorsque l'oncompare diffrents types d'ouvrages.

Le mode de fabrication des poutres, qui sont ralises sur des bancs de prfabrication degrande longueur, ncessite un fond de moule horizontal, ce qui ne permet pas de compenser lacontreflche due aux effets de la prcontrainte par une flche initiale du coffrage, comme dansle cas des poutres prcontraintes par post-tension. Cela a pour effet d'accrotre, surtout si ladure de stockage est longue, la tendance naturelle des poutres prcontraintes prsenter long terme une forte cambrure due au fluage. Ces dformations sont toutefois compenses enpartie par des renformis et des rechargements de chausse, qui alourdissent cependant lacharge permanente de l'ouvrage.

De ce fait, certains ouvrages PRAD prsentent un aspect esthtique beaucoup moins satis-faisant que des ouvrages continus de mmes portes, les ponts-dalles par exemple. C'taitnotamment le cas des PRAD plusieurs traves indpendantes, spares les unes des autrespar des joints de dilatation. Cette conception a t abandonne partir des annes 1970 auprofit de la dallette de continuit, qui ralisait seulement une continuit de roulement au niveaudu hourdis (voir 1.1.1 et le chapitre 2). L'amlioration tait importante, puisqu'elle per-mettait de supprimer les joints de chausse intermdiaires, mais elle n'tait pas suffisante poursupprimer les dfauts le plus souvent reprochs :

imperfection du profil en long, dj mentionne, due au festonnement des poutres d'unetrave l'autre,

manque d'harmonie et de transparence, en raison d'une prominence des chevtres d'appuiet de leur disproportion avec le tablier.

C'est principalement pour cette raison que les concepteurs s'orientent de plus en plus vers uneliaison longitudinale des traves par continuit mcanique (voir chapitre 2).Par ailleurs, en raison de leur faible rigidit dans le sens horizontal, les tabliers PRAD, commeles autres structures poutres, sont plus sensibles aux chocs de vhicules hors gabarit que desstructures plus massives, telles que les tabliers-dalles. C'est particulirement le cas des poutresde rive qui sont les plus exposes et qui peuvent prsenter des dsordres graves lors de telsaccidents.

Divers palliatifs permettent de minimiser ce risque. On peut par exemple, sur un tronond'itinraire autoroutier, encadrer une srie de passages suprieurs poutres par des tablierscouls en place protgeant le gabarit. La prsence de tels ponts-fusibles est particulire-ment recommande au niveau des cchangeurs.

On peut galement aboutir des rsultats satisfaisants en adoptant certaines dispositionsconstructives particulires, comme celle de mettre en place des poutres de rive plus massivesou encore jumeler deux poutres en rive afin d'augmenter la rigidit transversale. Il est noterque dans certains cas, ces dispositions sont compltes par la ralisation d'un intrados continu,obtenu au moyen de poutres larges talons jointifs, ce qui permet d'viter le coincement entredeux poutres du vhicule hors gabarit ou de son chargement.

Enfin, si ce type d'ouvrage, constitu dans le sens longitudinal de poutres rectilignes, est natu-rellement bien adapt aux franchissements rectilignes, il s'adapte plus difficilement auxfranchissements courbes ou de biais variable. Le recours une continuit mcanique destraves permet toutefois de s'affranchir en grande partie de ces difficults (voir chapitre 2).

1.4 - STRUCTURES CONCURRENTES.Il parat intressant de situer les tabliers de type PRAD parmi les autres structures d'ouvragescourants.

Dans le cas o une structure poutres s'impose, on pourra aussi envisager l'emploi :

pour les trs faibles portes, de poutres de bton arm ;

pour les portes moyennes, de poutrelles enrobes ;

pour les grandes portes, au-del d'environ 25 mtres, de poutres prcontraintes par post-tension (de type VIPP) ou encore d'ossatures mixtes acier-bton, gnralement des bi-poutres, utilisant des profils mtalliques du commerce.

Dans le cas gnral, les petites traves uniques peuvent souvent tre ralises au moyen destructures de bton arm coules en place, du type pont-cadre ou portique. Pour les travesmultiples, il faut naturellement penser aux dalles continues en bton arm ou en bton pr-contraint qui offrent en outre un meilleur aspect esthtique.

CHAPITRE 2

CONCEPTION GENERALE

L'objectif qui prside la conception d'un ouvrage d'art est de lui confrer des qualits fonc-tionnelles, conomiques et esthtiques.

Que l'ouvrage doive tre adapt aux contraintes fonctionnelles (voie porte, obstacles franchis)qui lui sont imposes est une vidence. Qu'il puisse tre ralis au meilleur cot est unencessit d'ordre budgtaire. Il est galement essentiel de veiller lui donner des formes et desproportions permettant une intgration satisfaisante dans le site.

La dmarche de conception consistera donc fixer les choix fondamentaux avant des'intresser aux dtails, en procdant par tapes et affinements successifs. C'est ainsi quel'implantation des appuis et le choix du type de liaison longitudinale, qui relvent de laconception gnrale de l'ouvrage, doivent prcder le dimensionnement dtaill des diffrentslments ainsi que les choix de parti relatifs aux quipements ou aux corniches. Aucun lmentde l'ouvrage ne doit toutefois tre nglig, puisque tous concourent sa prennit.

2.1 - ADAPTATION AUX CARACTRISTIQUES DU TRAC.2.1.1 - Profil en long.Pour parvenir une solution satisfaisante, il est ncessaire d'assurer une bonne coordinationentre les tudes gomtriques de trac et les tudes d'ouvrage d'art. En particulier, la dfi-nition du profil en long doit faire l'objet d'une concertation avec les auteurs du projet routierd'ensemble. Un principe gnral observer pour obtenir une ligne harmonieuse consiste nepas associer sur un mme ouvrage des profils rectilignes et curvilignes.

En tout tat de cause, un profil rectiligne est prfrable lorsque la voie porte prsente unepente longitudinale. Si un profil circulaire est ncessaire, par exemple pour faciliter l'va-cuation des eaux de ruissellement, le profil thorique est approch par une ligne polygonaledont les sommets sont situs sur les appuis. Etant donn que les rayons de courbure habituelssont trs grands vis--vis des portes, cette approximation conduit un profil en long gn-ralement acceptable.

2.1.2 - Implantation des appuis et choix du type d'ouvrage.L'implantation des appuis constitue une tape importante dans la conception de l'ouvrage,puisque la rpartition des traves, la longueur totale de l'ouvrage ainsi que le choix du typed'ouvrage en dpendent pour une trs large part. Cette implantation doit respecter lescontraintes gomtriques et topographiques lies la brche (gabarits routiers ou ferroviaires,obstacles divers, visibilit, etc.), et tenir compte des donnes gotechniques (portance ettassements ventuels du sol de fondation, etc.) ainsi que des donnes hydrologiques dans le casde franchissements de cours d'eau.

Le respect de ces contraintes et de ces donnes permettant d'aboutir une ou plusieurssolutions de rpartition des traves, le choix d'une solution de type PRAD est possible lorsquela longueur des traves est comprise entre une douzaine et une trentaine de mtres.

En raison des spcificits (prfabrication notamment) de ce type de structure, son emploi estparticulirement avantageux dans un certain nombre de situations, comme par exemple dans lecas des ouvrages comportant une trave unique ou plusieurs traves de longueur gale. Eneffet, toutes les poutres de l'ouvrage sont alors identiques, qu'il s'agisse du coffrage, desarmatures de prcontrainte ou du ferraillage. En outre, l'optimum conomique est atteintlorsque les portes se situent dans la plage suprieure du domaine d'emploi de la structure,surtout si les fondations sont coteuses.

Cependant, les caractristiques de la brche ne permettent pas toujours de raliserl'implantation d'appuis quidistants. C'est notamment le cas des passages suprieurs quifranchissent des voies routires ou autoroutires ou encore des voies ferres : les traves derive sont gnralement plus courtes que la ou les traves intermdiaires. Cela ne fait nanmoinspas obstacle l'utilisation d'une solution de type PRAD.

Dans tous les cas, il est impratif, pour des considrations videntes d'aspect gnral del'ouvrage, que le tablier soit d'paisseur constante. Dans le cas des traves ingales, il peutdonc arriver que le profil des poutres, dimensionn pour la trave la plus longue, se rvlesurabondant pour les petites traves. Il n'est toutefois pas difficile d'y remdier. En effet,lorsque les traves sont isostatiques, il est possible d'adapter l'espacement des poutres enfonction de la porte. En revanche, dans le cas des traves rendues continues, un non-alignement des poutres serait susceptible d'engendrer des efforts de torsion parasites dans lenoyau de clavage. Il est alors prfrable de conserver le mme nombre de poutres dans toutesles traves ; les adaptations effectuer concernent le nombre et la position des armatures deprcontrainte ainsi que le ferraillage passif.

2.1.3 - Schma statique longitudinal.Lorsque l'implantation des appuis, donc la rpartition des traves, ainsi que le type d'ouvrageont t dtermins, il importe de complter le schma statique longitudinal en choisissant letype de liaison des traves. En effet, ce choix conditionne non seulement la conception dutablier, mais aussi et pour une large part celle des appuis et des appareils d'appui ainsi que celledes joints de chausse. Pour cela, les deux solutions suivantes peuvent tre envisages :La premire solution est constitue de traves indpendantes, atteles par des dallettes enbton arm.

Continuit du hourdis

. " " . - . " ' ' . ' . ' . ' - ' - - ' . . . ; ' - - ' - - - " - . ' ; . ; ; . - . . . . ; . ' . . . . . . . ;

Coffrage rsistant+ polystyrne

^ ^ - Chanages

Vrinage possibledu tablier sousles chanages Sommier BA

de pile

Appuis en caoutchoucsur bossages

Figure II : Traves indpendantes atteles par dallettes.

De conception diffrente, la seconde solution est forme par des traves continues. Lacontinuit est ralise, aprs pose des poutres sur des appuis provisoires, par un clavage debton coul en place. Cette technique de clavage en bton arm a t notamment dveloppepour les ouvrages de nombreuses sections d'autoroutes depuis vingt-cinq ans. A ce jour, lecomportement en service des tabliers dans la zone de clavage n'a pas pos de problme majeur,dans la mesure o la conception et les dispositions constructives exposes dans le 3.4 sontrespectes.

Entretoise de continuit- - Poutre

Figure 12 : Traves rendues continues.

Ces deux solutions permettent de supprimer les joints de chausse intermdiaires. Il convientcependant de souligner ds prsent les multiples avantages apports par la solution recourant la continuit mcanique (voir dveloppement aux 2.2.3, 2.2.5, 2.5 et 3.4).

Cette solution permet en effet de :

rduire le nombre d'appareils d'appui : une seule file d'appareils qui peuvent en outre ne pastre disposs sous toutes les poutres. De plus, en cas de changement d'appareils d'appui, levrinage du tablier est alors beaucoup plus ais ;

rduire la largeur des piles et, par voie de consquence, de mieux quilibrer les proportionsentre ces dernires, le tablier et le tirant d'air.

Elle permet galement :

un comportement monolithique du tablier dans son ensemble ;

une meilleure souplesse d'adaptation la courbure en plan ou la largeur variable :

En effet, malgr la variation de la porte d'un bord libre l'autre du tablier, il reste possibled'utiliser des poutres de mme longueur, en faisant varier la largeur de l'entretoise, quipouse alors une forme trapzodale selon une vue en plan. Dans le cas des travesindpendantes, cette adaptation ncessite un chevtre d'appui la fois apparent et trs peuesthtique puisqu'il doit suivre la forme trapzodale du vide. En revanche, dans le casd'une continuit mcanique, il est possible de prvoir simplement un chevtre de largeurconstante, comme dans le cas courant.

Elle offre enfin la possibilit de supprimer les chevtres d'appui :

L'avantage procur par cette suppression est double ; en effet, la transparence de l'ouvrageest amliore et il devient possible, le cas chant, de lever les contraintes de gabarit lies la prsence de ces chevtres.

Ces avantages sont donc considrables et permettent d'amliorer le comportement mcaniqueainsi que l'esthtique des ouvrages utilisant des poutres PRAD. Toutes ces raisons conduisentde plus en plus les concepteurs s'orienter vers la continuit mcanique. Cette solutionconsiste, dans le cas d'un franchissement comportant plusieurs traves, les rendre toutescontinues ou, lorsque l'ouvrage est trs long, raliser des tronons de quelques traves,spars par des joints de dilatation. Bien entendu, la longueur des tronons dpend deconsidrations de conception gnrale telles que les longueurs dilatables, les raideurs desappuis, etc. Il convient de noter ds maintenant que l'emploi d'appareils d'appui en caoutchoucfrett est parfaitement adapt cette solution (voir 2.3).

2.2 - TABLIER.Aprs avoir fix le schma statique longitudinal de l'ouvrage, la dmarche de conception duprojeteur consiste dimensionner les lments constitutifs du tablier, en tenant compte descontraintes du projet, notamment celles relatives au gabarit.L'lancement habituel du tablier des traves isostatiques se situe aux environs du 1/20(voir 1.2). L'paisseur relativement forte du tablier qui en dcoule n'est pas trop gnanted'un point de vue esthtique lorsque le tirant d'air dgag est important. En revanche l'aspectvisuel est moins satisfaisant quand l'ouvrage est plus proche du sol. L'utilisation de poutresmoins hautes mais plus resserres permet alors d'affiner l'allure du tablier. D'autres solutionsexistent pour y parvenir (voir 2.5).

Le recours la solution des traves continues entrane la rpartition d'une partie des effortsentre les sections sur appuis et celles en trave, donc une diminution des efforts en trave, etpermet une amlioration des lancements par rapport la solution des traves indpendantes.Les lancements peuvent ainsi aller jusqu'au 1/25 de la porte dterminante.Ces lancements correspondent un bton traditionnel. L'emploi de btons hautes perfor-mances (BHP) permettrait, toutes choses tant gales par ailleurs, de rduire la hauteur despoutres de 15 20 % ou encore d'largir les gammes de portes d'un type de poutre donn.

Rappelons que les BHP permettent :

un btonnage facile, grce leur grande fluidit, ce qui est trs apprciable pour les poutresPRAD ;

une mise en prcontrainte prcoce des poutres, sans avoir besoin de recourir un traitementthermique ;

une meilleure durabilit, en raison de leur compacit ;

une diminution de dformations par fluage, tant que les contraintes normales dans lespoutres restent modres.

Le concepteur dfinit ensuite la poutraison, forme par les poutres, les entretoises ou leschanages, ainsi que le hourdis, selon les indications des paragraphes ci-aprs.

2.2.1 - Elments longitudinaux (poutres).Rappelons en prliminaire qu'en raison du procd de prcontrainte utilis, qui ncessite lamise en uvre d'infrastructures importantes, les poutres prcontraintes par pr-tension sontsystmatiquement fabriques en usine.

Il s'agit le plus souvent d'une usine fixe, qui produit industriellement des lments de profildtermin. Il existe ainsi des gammes de produits prenant place dans un catalogue, propre chaque prfabricant.

En revanche, la prfabrication foraine (dans une usine installe proximit de l'ouvrage construire) est beaucoup moins frquente en France, pour des raisons conomiques.Les productions couramment fabriques en France pour une utilisation dans le domaine desponts permettent de couvrir l'ensemble du domaine d'emploi dfini au 1.2. Lorsque l'ons'lve dans la gamme des portes, on part du profil le plus rustique, la poutre rectangulaire,pour aller vers des profils plus labors tels que par exemple la poutre en double T.

Le projeteur choisit donc un profil de poutre, en fonction de la porte, sur un catalogue deproduits existants. Par ordre de portes croissantes, les types de poutres les plus courants sontles suivants :

Poutre rectangulaire :

C'est bien sr la forme la plus simple. Sile rendement gomtrique de la section(1/3) est mdiocre, le coffrage qui per-met de la raliser est le moins coteux.Ce type de poutres est couramment uti-lis jusqu' des portes d'environ 15 16 mtres. Notons que l'emploi desbtons hautes performances permetd'largir les gammes de portes de cetype de poutres.

Poutre trapzodale :

Sa ralisation ne ncessite pasnon plus de moules compliqus.La petite base peut tre situesoit en fibre infrieure, soit enfibre suprieure de la poutre. Ledomaine d'utilisation est ana-logue celui de la poutre rec-tangulaire.

Poutre en I de section constantesur toute sa longueur :

Constitue de deux membrures (symtriques ou non) solidarises par une me verticale, cettesection prsente un meilleur rendement, pouvant atteindre 0,45 voire 0,50. Ce type de poutresprend le relais de la poutre rectangulaire partir d'une quinzaine de mtres jusqu' des portesd'environ 25 mtres. Il reste nanmoins possible de les choisir pour des portes moindres. Lesmembrures infrieure et suprieure ont le plus souvent la mme largeur, mais parfois,notamment pour raliser une sous-face de tablier continue, on utilise des poutres largemembrure infrieure, disposes de faon jointive. Nous avons dj indiqu que l'emploi desbtons hautes performances permet galement dans ce cas d'largir les gammes de portes.

Poutre en I avec paississementrectangulaire aux abouts (blochets) :

y

II arrive frquemment, par exemple pour les grandes portes, ou encore quand les espacementsde poutres sont importants, que l'paisseur courante de l'me se rvle insuffisante vis--visdes contraintes de cisaillement au voisinage des appuis. Un paississement de l'me dans cettezone est alors ncessaire. Il est obtenu par la ralisation de blocs d'about de sectionrectangulaire, galement appels blochets d'extrmit, qui se raccordent en sifflet (sur une vueen plan) avec la section en I courante.Le domaine d'emploi de ce type de poutres chevauche le prcdent pour des portes comprisesentre 20 et 25 mtres. Ce profil est le seul qui soit envisageable pour les trs grandes portes,jusqu'aux environs de 35 mtres, ce qui constitue actuellement la porte maximale ralise enFrance. L'paississement de l'me aux extrmits permet le cas chant la mise en uvred'armatures dvies en lvation. Notons ici encore que l'emploi des btons hautesperformances permet d'largir les gammes de portes de ce type de poutres.

Il existe aussi d'autres types d'lments prfabriqus, d'usage moins frquent, caractriss parla prsence de deux ou plusieurs mes. L'intrt principal de ces lments, plus larges que despoutres individuelles, tant de diminuer le nombre de manutentions, on y recourt principale-ment quand les surfaces couvrir sont particulirement importantes. On rencontre notammentles formes de sections suivantes :

Poutre de section en auge :

Elle drive de la section trapzodale petite baseinfrieure et comme celle-ci, convient aux petites etmoyennes portes.

Dans ce type de poutres, ainsi que pour les caissons, ilest prudent de mnager des ouvertures pour le drainageen partie infrieure, afin d'viter les risques d'accumu-lation d'eau.

Poutre de section en augerenverse, ou en pi :

Elle peut tre considre comme lejumelage de deux poutres en T.Elle est galement adapte auxportes moyennes.

Pour les ponts-routes, elle estassocie un hourdis coul enplace.

Poutre-caisson :

Les caissons peuvent tre monocellulaires ou multicellulaires ; le bon rendement gomtriquede ce profil, voisin de 0,60, permet de plus la ralisation d'ouvrages particulirement lancs.On les utilise gnralement dans une gamme de portes allant de 15 25 mtres.

Leur particularit rside dans le fait qu'ils peuvent tre utiliss sans hourdis coul en place etpeuvent ainsi recevoir directement, une fois assembls, l'tanchit et le revtement dechausse. Pour cette raison, l'assemblage transversal des caissons revt un caractre primordialet fait l'objet d'un dveloppement dtaill au 3.4.3.Rien ne s'oppose toutefois leur utilisation, comme des poutres classiques, avec un hourdiscoul in situ.

2.2.2 - Elments transversaux.

a) - Entretoisement.Pour les ponts poutres sous chausse, le rle mcanique des entretoises tait initialement deconstituer un raidissement transversal du platelage, contribuant la rpartition des chargesentre les poutres et assurant leur encastrement vis--vis de la torsion sur appuis, hypothsegnralement retenue par les mthodes classiques de calcul de rpartition transversale.

Lorsque les poutres sont prfabriques, la ralisation d'entretoises intermdiaires coules enplace entranerait un ralentissement et une complication (coffrages traditionnels, armatures enattente) de l'excution du tablier. C'est pourquoi les tabliers PRAD sont systmatiquementconstruits sans entretoises intermdiaires. Il convient naturellement de tenir compte, par desmthodes de calcul appropries, de l'accroissement de la souplesse transversale du tablier quien rsulte.

Le maintien des entretoises aux extrmits des traves est en revanche indispensable. Outreleur rle dj cit d'encastrement des poutres la torsion sur appuis, elles doivent en effetpermettre le vrinage du tablier l'occasion du remplacement des appareils d'appui. De plus,pour les appuis extrmes, sur cules notamment, la prsence de ces pices est ncessaire pourassurer une bonne tenue aux joints de chausse.Dans le cas des traves isostatiques, deux dispositions sont possibles. La solution initialementutilise consistait raliser des entretoises classiques, situes dans l'axe des lignes d'appui. Elleprsentait l'inconvnient de ncessiter, sur le banc de prfabrication, la rservation d'armaturesen attente, replies l'intrieur du coffrage mtallique sur le flanc des poutres. Cette solutionest aujourd'hui pratiquement abandonne. Pour des raisons de commodit sur chantier,l'entrctoisement est maintenant constitu par un chanage d'about report en arrire despoutres, beaucoup plus facile raliser.

Muret garde-grve-

Dalle de-ltransition

\

/

s\

f Rservation pourjoint de chausse'Hourdis

-Poutre

Entretoise

Appareil -d appui

ta

Figure 13 :

Entre toise au niveaude la ligne d'appui.

Muret garde-grve- -Rservation pourjoint de chausse

Figure 14 :

Chanage dispos enarrire des poutres.

v-

Dalle de-1transition

) Hourdis Poutre

Chanage

fera

Appareil-d appui

i l !

Les entretoises d'extrmit sont gnralement ralises en bton arm coul en place. Leurpaisseur est comprise entre 25 cm et 40 cm selon les cas (voir 3.4). Les entretoises etchanages peuvent comporter une partie en saillie (appele galement retombe), de 10 20 cm, par rapport la sous-poutre.

b) - Hourdis.A l'exception des tabliers poutres-caissons, dont la conception est expose aux 2.2.1 et3.4.3, les autres tabliers PRAD comportent un hourdis en bton arm, coul en place parl'intermdiaire de coffrages perdus.

Ce hourdis est du type gnral, en ce sens qu'il est plac au-dessus des poutres et n'est doncpas interrompu par ces dernires. Son rle essentiel est d'assurer la liaison transversale entreles poutres, de servir de table de compression aux poutres ainsi que de recevoir l'tanchit etle revtement de chausse.

Le choix du hourdis gnral rsulte des commodits d'excution qu'il apporte. Il est en effetplus facile de disposer les aciers en attente sur la fibre suprieure des poutres plutt que surleurs faces latrales. De plus, le coffrage de la face infrieure de ce type de hourdis estextrmement simple raliser, puisqu'il suffit d'appuyer des coffrages perdus en tte despoutres.

La nature du matriau, le bton arm, s'impose l'vidence : une prcontrainte transversaleserait inutile eu gard aux sollicitations relativement modres, et coteuse (cot des ancrageset sujtions particulires lies la mise en tension) pour la plupart des ouvrages. Elle ne sauraittre envisage que pour des ouvrages particulirement larges. Le cas des tabliers poutres-caissons est un cas particulier pour lequel l'emploi d'une telle prcontrainte devientindispensable (voir 3.4.3).Il est tentant de conserver le parti de simplicit choisi pour le coffrage du hourdis en vitant laconception des hourdis en encorbellement de grande largeur, ce qui prsente toujours dessujtions d'excution et par consquent une augmentation du cot de l'ouvrage. Les hourdisne comportent dans ces conditions qu'un faible dbord au-del des poutres de rive. Cettedisposition ne favorise toutefois gure l'esthtique de l'ouvrage, car elle ne contribue pas masquer le flanc des poutres par effet d'ombre. Nanmoins, des solutions ce problmeexistent (voir 2.5) pour amliorer l'aspect de l'ouvrage.Dans le cas des ouvrages courbes en plan, il est ncessaire de rattraper la courbure au niveaudu hourdis par un dbord de largeur variable. Les bords libres du tablier ainsi que les cornichespeuvent suivre la courbure en plan du trac.

Il est rappel que, par dfinition, les coffrages perdus ne participent pas la rsistance de lastructure ; ils doivent seulement tre considrs comme une charge permanente.

Ils sont constitus gnralement de plaques minces en libre-ciment. Les paisseurs disponibles,25 mm au maximum, limitent toutefois leur porte 0,80 ou 0,90 mtre. Il convient de refuserles coffrages perdus onduls, susceptibles de retenir des dtritus divers difficiles vacuer, etqui conduisent des variations d'paisseur non fonctionnelles du hourdis. La lgret dumatriau, qui prsente l'avantage de faciliter la manutention et la pose des coffrages, impose encontrepartie, tant que le hourdis n'est pas coul, des prcautions particulires de fixation pourgarantir la scurit du personnel et des tiers.

Lorsque l'espacement des poutres est important et que la porte libre du coffrage perdudpasse les valeurs prcites, il devient indispensable de recourir des coffrages perdus enbton arm ou ventuellement prcontraint. Leur paisseur minimale est de 6 centimtres pourpermettre un enrobage satisfaisant des armatures, sauf recours des aciers galvaniss.

L'utilisation de prdalles dites participantes n'est possible que sous certaines conditions,prcises au 3.5.

2.2.3 - Liaison longitudinale.

Une conception ancienne consistait disposer des joints de chausse au niveau de chaque ligned'appui dans le cas d'une succession de traves. Cette solution est aujourd'hui compltementabandonne car elle suscitait, juste titre, de nombreuses critiques.En premier lieu, les joints de chausse sont onreux la pose et surtout l'entretien. Ensuite,ils sont source d'inconfort pour les usagers et des points faibles pour l'tanchit du tablier. Iln'est donc pas souhaitable d'en multiplier le nombre.

Par ailleurs les poutres prcontraintes prfabriques ont une propension manifester unecambrure plus ou moins prononce sous l'effet du fluage, ce qui entrane un festonnement duprofil en long des ouvrages traves multiples. Il est donc ncessaire de procder priodi-quement des rechargements de chausse qui impliquent la dpose puis le remontage desjoints. Ces oprations engendrent un cot d'entretien important.Pour pallier ces inconvnients, deux solutions principales sont utilises :

la continuit apparente au niveau du hourdis par dallette de bton arm,

la continuit mcanique des traves.

On peut galement citer, pour mmoire, les attelages de traves, raliss par exemple au moyende plats mtalliques boulonns dans le hourdis, ou par l'intermdiaire de dispositifs tirants-butons .

Signalons enfin que d'autres techniques ont pu tre mises en uvre, notamment l'occasiondu confortement de certains ouvrages existants en France ou l'tranger. La solidarisation destraves a t ralise par une prcontrainte longitudinale constitue de cbles placs l'extrieur des poutres et dont le trac est, soit polygonal avec des entretoises servant dedviatcurs, soit rectiligne et centr. Prcisons qu'une prcontrainte rectiligne exerce au niveaudu hourdis serait peu efficace en raison des moments hyperstatiques de prcontrainte ngatifsengendrs.

a) - Continuit apparente au niveau du hourdis.Cette solution est aujourd'hui devenue classique et on y a recours trs frquemment pour lesouvrages neufs. Si on la compare une succession de traves indpendantes, elle prsentel'avantage :

de procurer une continuit de roulement et donc un meilleur confort pour l'usager ;

de supprimer les joints de chausse intermdiaires ainsi que leurs problmes (dfautsd'tanchit, entretien) ;

d'assurer la transmission des dplacements et des efforts horizontaux d'une trave l'autre.

La liaison entre traves adjacentes est obtenue en ralisant une dallette de continuit en btonarm, dans le prolongement du hourdis de chaque trave. La conception de la dallette doit luipermettre d'tre suffisamment simple afin que les rotations dos traves adjacentes puissent seproduire assez librement. Pour y parvenir, il convient de lui donner une porte suffisante, del'ordre du mtre, et une paisseur rduite par rapport celle du hourdis courant.

Continuit du hourdis -> ^Coffrage rsistant+ polystyrne

__^ ~^- Chanages

Vrinage possibledu tablier sousles chanages Sommier BA

de pile

Appuis en caoutchoucsur bossages

Figure 15 : Principe de la continuit apparente par dallette en bton arm.

Figure 16 : Aspect d'ouvrage rsultant de la continuit par dallette.

Dans la zone intresse par la dallette, les extrmits des poutres prfabriques sontdsolidarises du bton coul en place au moyen de plaques en matriau souple (polystyrnepar exemple) qui permettent par ailleurs la rduction d'paisseur de la dallette. Vis--vis durisque de poinonnement, il est conseill de ne pas descendre au-dessous d'une paisseur de 15ou 16 centimtres.

En dpit de la souplesse recherche pour la dallette, il existe un fort risque de fissuration sousl'effet des dformations qui lui sont imposes. Son ferraillage doit donc tre suffisant etconstitu d'armatures de petit diamtre et de faible espacement, de manire bien rpartir lafissuration. Pour limiter les risques de corrosion, on a parfois utilis des armatures galvanisespour ferrailler les dallettcs. Il est noter toutefois que le comportement d'armatures nontraites a galement reu la sanction de l'exprience. Il semble que le critre dterminant cetgard rside dans le soin apport l'excution de l'tanchit, particulirement dans cettezone.

Les appareils d'appui peuvent tre des appareils ordinaires en caoutchouc frett, lorsque lalongueur totale des traves atteles ne dpasse pas une limite de l'ordre de 150 mtres. Au-del de cette valeur, le recours des appareils d'appui glissants devient indispensable, ce quilimite l'intrt de l'attelage sur de telles longueurs.

b) - Continuit mcanique.La continuit mcanique entre traves adjacentes est obtenue par la ralisation d'uneentretoise, galement appele noyau de clavage. Il s'agit d'une pice en bton arm, coule au-dessus des appuis intermdiaires en mme temps que le hourdis, et dans laquelle sontencastres les poutres des traves adjacentes.

Entretoise de continuit - - Poutre

Figure 17 : Principe de la continuit mcanique.

Le principe du ferraillage longitudinal de cette zone consiste prvoir des armatures enchapeau dans le hourdis et, l'about des poutres prfabriques, des armatures en attenterparties sur toute la hauteur et comportant des crochets ou retours d'querre au niveau de lafibre infrieure (voir dveloppement au 3.4).

Figure 18 : Aspect d'ouvrage rsultant de la continuit mcanique.

Deux modes de fonctionnement de la structure apparaissent successivement au cours de laconstruction.

Dans la premire phase, la structure est isostatique vis--vis du poids propre des poutres, decelui des coffrages perdus et du coulage du hourdis. La section rsistante transversale dutablier est uniquement constitue par les poutres. La porte de calcul est compte entre axesd'appuis provisoires.

Dans la seconde phase, la structure devient hyperstatique pour les actions appliquesultrieurement : transferts d'appuis, poids des superstructures et charges de service. Lasection transversale rsistante est alors celle de l'ensemble poutre et hourdis associs et laporte de chaque trave est prendre entre axes des appuis intermdiaires dfinitifs.

En raison de la diminution des moments en trave engendre par la continuit (concernant lessuperstructures et les charges d'exploitation), il est possible d'envisager une rduction del'paisseur du tablier. L'lancement courant du tablier passerait ainsi de la plage 1/18 - 1/20 la plage 1/23 - 1/25. L'conomie de prcontrainte longitudinale peut tre value quant elleaux environs de 10%. Ces lancements correspondent un bton traditionnel, notons quel'emploi des btons hautes performances permettrait de rduire, toutes choses gales parailleurs, la hauteur des poutres de 15 20 c/< (voir 2.2).On bnficie de plus, en situation dfinitive, de l'existence sur les appuis intermdiaires d'uneseule file d'appareils d'appui dispose sous le chevtre de continuit, au lieu de deux filesdisposes sous les poutres dans le cas des traves indpendantes (voir 2.3.1). Il est doncpossible de rduire la largeur du chevtre et ainsi d'amliorer la proportion entre celle-ci et lahauteur du tablier.

En revanche, la ralisation d'une continuit mcanique ncessite de prendre des prcautions l'excution lors du transfert du tablier sur ses appuis dfinitifs (voir 4.5).

Par ailleurs, comme dans tout ouvrage continu, cette conception rend la structure sensible des dformations imposes (tassements d'appui, gradients thermiques...).Dans le mme ordre d'ides, la prise en compte dans les calculs des effets des dformationsdiffres du bton, qui peuvent jouer dans un sens favorable ou dans un sens dfavorable,ncessite enfin une analyse dtaille des phnomnes qui se produisent.

Comme pour les traves isostatiques, le retrait du bton du hourdis est gn par les poutres etle hourdis s'oppose aux libres dformations par fluage des poutres ; des contraintes suppl-mentaires en rsultent la fois dans le hourdis et dans les poutres. Mais la continuit bloque deplus la rotation des extrmits de poutres ; il apparat donc dans chaque section de l'ouvragedes moments hyperstatiques dus au retrait et au fluage qui doivent tre pris en compte dans ladtermination des armatures. Ces diffrents points, qui dpendent galement du calendrierd'excution, font l'objet d'un dveloppement au 3.4.Il a longtemps sembl prfrable de rserver la solution comportant une continuit mcanique certaines situations particulires o elle apportait des avantages indniables. Il s'agit natu-rellement en premier lieu des ouvrages pour lesquels des contraintes de gabarit ne permettentpas la ralisation de traves isostatiques. On rencontre une autre indication d'emploi videntelorsqu'il est ncessaire de centrer les descentes de charges, par exemple dans le cas d'unouvrage de franchissement d'une autoroute en service, avec un terre-plein central de largeurrduite limitant l'emprise des fondations. De mme, pour les ouvrages situs en zone sismique,l'hypcrstaticit est bien plus intressante que les traves indpendantes, car elle rend le tablier :

plus rsistant, particulirement vis--vis de la composante verticale du sisme ;

plus ductile, ce qui lui confre une meilleure capacit pour dissiper l'nergie du sisme, laductilit d'une section du tablier tant caractrise par le rapport de ses dformations(flches et courbures) de rupture celles correspondant au dbut de sa plastification.

En outre, cette solution offre davantage de liberts dans la conception technique et esthtiquedes ouvrages (voir 2.2.5, 2.5 et 3.4), tout en facilitant l'entretien (lors du vrinage du tablierpour remplacer les appareils d'appui, par exemple). Pour toutes ces raisons, elle est de plus enplus retenue par les concepteurs.

2.2.4 - Dvers.

Pour faciliter l'coulement des eaux pluviales, il est ncessaire de donner un dvers transversalaux tabliers. La pente de ce dvers est en gnral de 2,5% quand l'ouvrage est situ en aligne-ment droit ; elle varie en fonction de la courbure et peut atteindre 6% pour les rayons les plusfaibles.

Lorsque l'ouvrage supporte une circulation unidirectionnelle ou qu'il est courbe en plan, letablier prsente une pente transversale unique. Le hourdis est parallle au profil de la chausseet son paisseur est lgrement variable car la table suprieure des poutres est gnralementralise horizontale la prfabrication. Les poutres ayant toutes la mme hauteur, leurs appuisdoivent tre dcals en altitude. Naturellement, le plan mdian des poutres doit rester verticalet les appuis horizontaux. Il en rsulte que :

soit le chevtre est horizontal et les ds d'appui sont de hauteur variable,

soit le sommier d'appui est parallle au dvers et les ds d'appui sont tous identiques.

Figure 19 : Sommier horizontal, bossages de hauteur variable.

Figure 20 : Sommier dvers, bossages identiques.

Lorsque l'ouvrage supporte une circulation double sens, le profil en travers du tablierprsente une double pente ; ce profil est galement appel profil en toit .

Figure 21 : Profil en toit.

Ce profil est obtenu le plus souvent avec un hourdis d'paisseur sensiblement constante,pousant le profil en toit du tablier fini. Comme il est indiqu prcdemment, les appuis despoutres sont dcals en lvation.

Plus rarement, et seulement pour des ouvrages particulirement troits, on peut envisager deraliser ce profil en faisant varier l'paisseur du hourdis. La surpaisseur non fonctionnelle quien rsulte prsente toutefois l'inconvnient d'alourdir la charge permanente de l'ouvrage. Il esten revanche dconseill de jouer sur l'paisseur du revtement de chausse pour parvenir cersultat, en raison du risque d'ornirage.

2.2.5 - Incidences de la courbure et du biais.

a) - Courbure.L'utilisation naturelle des ponts poutres sous chausse, constitus d'lments rectilignes,concerne en premier lieu les franchissements rectilignes. Il est toutefois possible d'adapter lastructure pour raliser des ouvrages prsentant une courbure en plan.

Les poutres de rive sont disposes selon des lignes polygonales inscrites l'intrieur du tracet l'arrondi du tablier est obtenu en coulant le hourdis, en lger encorbellement de largeurvariable, au-del des poutres de rive. On droge ainsi au parti habituel de simplicitd'excution qui consiste arrter le hourdis au nu extrieur des poutres de rive.

En tout tat de cause, la valeur maximale de ce dbord reste limite. Si le rayon de courburedescend 15 fois la porte, ce qui est trs faible compte tenu de la gamme habituelle desportes, l'encorbellement maximal atteint respectivement des valeurs de 12 et 20 cm pour desportes de 15 et 25 mtres.

Etant donn que, pour des raisons conomiques, toutes les poutres d'une mme trave ont engnral la mme longueur, les lignes d'appui de cette trave sont donc parallles ; en revanche,sur pile intermdiaire, les lignes d'appui des traves voisines prsentent une dviation angulairegale L/R.

lignes d'appui des poutres

Axe de la pile

Figure 22 : Pont courbe : disposition des poutres sur un appui.

Le sommier d'appui doit alors avoir une forme trapzodale en plan et la dallette de continuitqui assure la liaison entre traves adjacentes est de porte variable. Pour amliorer l'aspectvisuel de la zone de jonction entre deux traves, notamment du ct convexe, il paratopportun de masquer le vide existant entre abouts de poutres par un traitement appropri del'extrmit du chevtre.

Sur ce point, la continuit mcanique permet de prvoir simplement un chevtre de largeurconstante comme dans le cas courant. Il est en effet possible, grce la continuit, desupprimer tout chevtre d'appui dans le double but d'amliorer la transparence de l'ouvrage et,le cas chant, de lever les contraintes de gabarit lies la prsence de ces chevtres.

Dans un tel cas, le cheminement des charges entre le tablier et les appuis est assur par lesentretoises elles-mmes. Il est donc ncessaire de dimensionner et de renforcer ces dernirespour reprendre notamment les ractions des poutres situes en porte--faux par rapport auxpiles (voir figure 23).

Demi-coupe en trave Demi-coupe sur pile

Figure 23 : Suppression du sommier d'appui dans le cas des poutres rendues continues.

Figure 24 : Aspect d'ouvrage fini sans sommier d'appui.

b) - Biais.La plupart des franchissements ne se font pas angle droit, mais prsentent un certain biaisgomtrique.

Tant que le biais reste modr, c'est--dire pour des angles de biais compris entre 70 et 100grades, la conception de l'ouvrage, tant pour le tablier que pour les appuis, ne diffrepratiquement pas de celle d'un ouvrage droit. On choisit le plus souvent de raliser l'ouvragebiais, ce qui permet de conserver les lignes d'appui parallles aux voies franchies, dispositionrecommande du point de vue esthtique.

Lorsque le biais est plus prononc (angle de biais infrieur 70 grades), la conception est pluscomplexe et il n'est plus acceptable de ngliger son influence sur la structure. Cela concernenotamment l'accroissement des efforts de torsion dans les poutres (et donc de flexion dans lesentretoises), l'valuation des efforts de flexion transversale dans le hourdis (en particulier dansles angles), la rpartition transversale des ractions d'appui ainsi que celle des efforts entre lespoutres d'une mme trave. Pour pouvoir prendre en compte de manire satisfaisante cesdiffrents effets, il est ncessaire d'avoir recours des moyens de calcul adquats (programmesgnraux de calcul de grillage de poutres ou lments finis).Pour que le fonctionnement des appareils d'appui en caoutchouc frett demeure satisfaisant, ilconvient que leur grand ct reste perpendiculaire l'axe des poutres, ce qui a pour effetd'augmenter l'encombrement du sommier d'appui (voir figure 25).Cependant, il est possible de limiter cette augmentation en fabriquant les poutres avec unesection d'about biaise.

Entretoise

Muretgarde-grve

Appareil d'appuien caoutchouc

Figure 25 :

Dispositions d'appui dans le casd'un ouvrage biais.

(Les appareils d'appui peuventgalement tre disposs sous lesentretoises)

Poutre

u Coffrage

Cette solution devient toutefois impraticable pour les biais trs importants (angle de biaisinfrieur environ 50 grades). Il est alors prfrable de s'orienter : soit vers le choix d'une structure de tablier en dalle biaise coule en place, dans la mesure

o le site le permet ;

soit vers une rectification du biais de la structure ; la porte des poutres diminue mais lasurface de tablier est alors surabondante par rapport au strict ncessaire.

Figure 26 : About biais.

Figure 27 : Passage infrieur form par deux demi-ouvrages biais.

Une solution aux problmes lis des franchissements de biais prononc consiste raliser unouvrage droit, si les conditions de gabarit le permettent, en disposant les appuis perpendi-culairement l'axe longitudinal du pont, par l'emploi des piles-marteaux. Pour les cules, cettesolution ne pose pas de problme particulier, mais elle prsente nanmoins l'inconvnientd'allonger les traves de rive, d'autant que, pour des raisons de transparence de l'ouvrage, lescules ne peuvent pas se situer trop prs de la voie franchie.

L'attention est enfin attire sur l'importance de la conception dtaille dans le cas de pontsbiais (voir 3.2.3, 3.2.4 et 3.4).

c) - Largeur variable.La disposition en plan des poutres ne pose pas de problme particulier dans le cas des tabliersde largeur constante. Mais certains ouvrages peuvent prsenter, sur une zone plus ou moinsimportante, une variation de la largeur du tablier ; c'est notamment le cas de l'insertion d'unevoie supplmentaire sur l'ouvrage.

Si l'largissement est modr et ne rgne que sur une faible longueur, il peut tre simplementralis en faisant varier la largeur du hourdis en encorbellement au-del des poutres de rive.L'espacement des poutres reste alors constant.

Encorbellement constant1

Encorbellement variable -

Figure 28 : Elargissement par le hourdis en encorbellement.

Pour des largissements plus importants, la solution prcdente risquerait de conduire desencorbellements excessifs. Il est alors prfrable de rpartir le supplment de largeur surl'ensemble du tablier en disposant les poutres en ventail.

Dans cette dernire disposition, il peut tre avantageux de conserver dans chaque trave unelongueur constante pour toutes les poutres, ou du moins pour une grande partie d'entre elles,en adaptant, selon les cas, les dimensions des dallettes ou des entretoises de continuit ; decette faon, le nombre de prdalles de largeur variable reste limit.

Encorbellement constant1

Encorbellement constant-

Figure 29 : Elargissement par une disposition des poutres en ventail.

En tout tat de cause, les possibilits d'adaptation sont conditionnes par l'espacement despoutres l'extrmit la plus large, qui doit rester compatible avec les caractristiques duhourdis en zone courante.

Dans le cas des ouvrages pour lesquels une continuit mcanique est ralise, les poutresdoivent tre disposes dans le prolongement l'une de l'autre dans les traves successives ; leurnombre demeure donc inchang sur tout le pont. Lorsqu'on est en prsence d'une successionde traves indpendantes, une autre solution peut consister ajouter une poutre la travelargie.

2.3 - APPUIS, APPAREILS D'APPUI ET VERINAGE.La conception gnrale des appuis, piles intermdiaires et cules, prsente de nombreux pointscommuns diffrents types d'ouvrages de portes moyennes. Nous insisterons donc surtoutsur les particularits spcifiques aux tabliers PRAD.

Dans le cas des traves isostatiques, les poutres sont en gnral appuyes individuellement surdes appareils d'appui paralllpipdiques en caoutchouc frett. Les dimensions de ces appareilssont dtermines classiquement partir des ractions d'appui verticales, des rotations et desdplacements horizontaux en extrmit de poutre (aux abouts de l'ouvrage ou sur appui decontinuit). Ces valeurs sont susceptibles de varier d'une poutre l'autre en raison de laflexion transversale. Quel que soit le biais, le grand axe des appareils d'appui reste perpen-diculaire l'axe longitudinal des poutres.

Dans le cas des traves continues, les poutres sont tout d'abord appuyes individuellement enphase provisoire, par exemple sur des corbeaux mtalliques brls en tte de pile. Aprs laralisation du clavage en bton arm, on procde au transfert des descentes de charge sur lesappuis dfinitifs disposs en une seule file sous le noyau de continuit. Il s'agit encore icid'appareils d'appui en caoutchouc frett, mais dont les dimensions sont en gnral plusgrandes que dans le cas prcdent. On cherche en effet en rduire le nombre, en adoptant desdistances entre axes de l'ordre de 3 mtres.

Dans le cas d'emploi d'appareils d'appui en caoutchouc frett ne comportant pas de plan deglissement, les conditions relatives la distorsion admissible du caoutchouc conduisent limiter la longueur d'un groupe de traves relies aux environs de 150 mtres.

Au del de cette longueur limite, qui reste peu frquente pour les ponts courants, le mono-lithisme peut galement tre maintenu par l'emploi d'appareils d'appui en caoutchouc frett,sauf pour les appuis d'extrmit o il peut tre ncessaire d'utiliser des appareils d'appuiglissants. Ceux-ci sont des appareils en caoutchouc frett comportant un plan de glissement oudes appareils pot glissants. Dans ce dernier cas, en raison du cot unitaire lev des appareils pot, il est avantageux d'en limiter le nombre en les rpartissant sur la longueur de l'entre -toise, avec un espacement compris entre 3 mtres et 5 mtres, donc sensiblement suprieur celui des poutres.

Dans les dtails, les appareils d'appui en caoutchouc frett, qui doivent tre conformes lanorme NF T 47-815, sont choisir dans une gamme de dimensions normalises.

Ils sont poss horizontalement sur des bossages gnralement couls en place. Pour conserverl'horizontalit du plan de contact sur la face suprieure, en cas de pente longitudinalesubstantielle, plusieurs possibilits sont offertes. On peut raliser un mplat en sous-face dutalon la prfabrication, ou interposer un d prfabriqu entre l'appareil d'appui et le talon dela poutre et raliser un calage par bton mat sous la poutre afin de compenser les dfauts depose.

Figure 30 : Interface tablier - appui :(sous-poutre, appareils d'appui, bossages, niches pour vrins).

Le mode de ralisation de ces diffrents dispositifs est dcrit en dtail dans le document duSETRA Environnement des appareils d'appui en lastomre frett .

2.3.1 - Cules.

Nous distinguerons le cas des ouvrages trave unique et celui des ouvrages travesmultiples.

Comme il est indiqu au paragraphe 1.1.2.b, on peut souhaiter, notamment si la voie franchieest en dblai, limiter au strict ncessaire la porte d'une trave unique. A cette fin, on ralisedes cules apparentes ou semi-apparentes constitues d'un mur de front soutenant les terres,associ des murs en aile ou des murs en retour. L'attention est cependant attire sur l'intrt placer ces cules suffisamment en retrait par rapport la brche franchie, de faon vitertout effet de goulet d'tranglement, prjudiciable la transparence sous l'ouvrage, ou faciliter l'entretien, ou encore assurer l'coulement dans de bonnes conditions. Certainsouvrages hydrauliques sont de cette conception, comme le montre la figure 31.

Figure 31 : Cule apparente.

Cette solution peut aussi se rencontrer dans certains ouvrages particuliers tels que des passagessouterrains ou des couvertures diverses. Les cules sont alors parfois ralises au moyen deparois moules ou encore de rideaux de palplanches surmonts d'un chevetre.

Pour les ouvrages traves multiples, le souci de dgager la visibilit de l'usager de la voiefranchie d'une part et d'quilibrer les traves de rive par rapport aux traves centrales d'autrepart conduit loigner les cules des abords de la plate-forme. On s'oriente alors vers despiles-cules semi-enterres, implantes en crte ou en flanc de talus. Elles sont gnralementconstitues de fts couronns par un chevetre et associes des murs en retour suspendus(voir figure 32).

Figure 32 : Cule perche en tte de talus.

Les lments principaux d'une cule sont le sommier d'appui et le mur garde-grcvc. Leursdispositions constructives sont reprsentes sur la figure 33.

20 cm mini

15 cm mini

Figure 33 : Amnagement d'une cule.

La dimension du sommier d'appui selon le sens longitudinal de l'ouvrage est conditionne parles impratifs suivants :

respecter la distance minimale du bossage ou d d'appui au parement du sommier ;

permettre la mise en place des poutres avec une longueur d'about suffisante. Une valeurcourante de cette longueur d'about est de 30 centimtres mesurs entre l'axe d'appui etl'extrmit de la poutre, auxquels il faut ajouter l'paisseur du chanage arrire ventuel,soit environ 25 centimtres ;

loigner la face avant du mur garde-grve de l'extrmit du tablier pour viter l'accumu-lation de dtritus, ce qui est obtenu ds lors que la rservation pour le joint de chausse estprvue sur un corbeau du garde-grve.

Dans le sens transversal, lorsque les poutres sont appuyes individuellement, le sommier a unelargeur peine infrieure celle du tablier puisque, le plus souvent, le hourdis ne comporte pasd'encorbellement au-del des poutres de rive.

2.3.2 - Piles intermdiaires.Les appuis intermdiaires d'un ouvrage traves multiples sont constitus en gnral par despiles de type voile ou des piles de type colonne.

Les poutres sont appuyes en tte de pile sur des chevtres ou sommiers d'appui, parl'intermdiaire d'appareils d'appui en caoutchouc frett. La dimension du chevtre selon lesens longitudinal de l'ouvrage est particulirement importante dans le cas des travesisostatiques, puisqu'il faut disposer les deux lignes d'appui des traves adjacentes.L'encombrement total est obtenu en tenant compte des distances minimales aux parements, deslongueurs d'about des poutres, des chanages arrire ventuels et en rservant un espacesuffisant entre faces d'about en regard.

La figure 34 montre la disposition en tte de pile pour des traves isostatiques.

Figure 34 : Dispositions en tte de pile pour des traves isostatiques.

Lorsque les traves sont lies par continuit mcanique, une seule ligne d'appui est suffisanteen phase dfinitive. Le vrinage des appuis, en cas de remplacement d'appareils d'appui, s'entrouve notablement facilit. En outre, la dimension du chevtre peut tre rduite, ce qui est trsfavorable pour l'esthtique, comme le montre la figure 35. Cette conception ouvre enfin lapossibilit d'autres avantages, dans le cas d'ouvrages biais ou courbes (voir 2.2.5).

Figure 35 : Dispositions en tte de pile pour des traves continues.

Pour des ouvrages peu larges, jusqu' environ huit mtres (l'effet d'cran, viter, se feraitsentir au-del de cette limite), il est possible de se dispenser de chevtre et d'appuyer direc-tement le tablier sur un voile unique en bton arm, ventuellement largi en tte. C'estgalement possible dans le cas d'une continuit mcanique, en faisant porter le tablier par lesentretoises de continuit qui jouent le rle de chevtres incorpors au tablier.

Figure 36 : Piles constitues de voiles rectangulaires.

Dans le cas d'un franchissement routier ou autoroutier, on prfre en gnral utiliser des pilesconstitues de voiles rectangulaires, plus rsistants aux chocs de vhicules que les colonnes.Pour tre efficace cet gard, il est conseill de donner aux voiles une paisseur minimale de0,50 mtre ; leur longueur minimale est en ce cas de 2 mtres (voir figure 36). Le seul renfor-cement, sur une hauteur limite, du soubassement des piles n'est pas suffisant. Au demeurant,une telle disposition n'est pas souhaitable pour l'aspect de l'ouvrage.

D'autres formes de piles, l'architecture plus labore, peuvent galement tre envisages,notamment en zone urbaine, lorsque la perception de l'ouvrage s'effectue principalement distance rapproche (voir 2.5.2).

2.4 - FONDATIONS.Le sol de fondation est un des facteurs de choix de l'implantation des appuis et donc de larpartition des traves. C'est en outre le principal facteur de dtermination du type defondation. De ce fait, il importe de veiller intgrer dans son choix non seulement lesconclusions de l'tude de sol mais galement toutes les contraintes de ralisation desfondations (blindages de fouilles, rabattement de nappe, ...), ou celles provenant d'autresouvrages ou parties d'ouvrage situs proximit de l'ouvrage construire. C'est en particulierle cas du doublement d'un ouvrage existant ou celui de la construction d'un ouvragelargissable terme. Il s'agit en clair d'orienter le choix vers un type de fondation qui, dans lepremier cas, n'occasionne pas de gne aux fondations existantes ou qui facilite au mieux laconstruction des fondations terme, dans le second.

En fonction de ces conclusions et de ces contraintes, le choix s'effectue entre la fondation sursemelles superficielles ou la fondation profonde (pieux, puits ou barrettes).Le type de fondation le plus simple est bien entendu la fondation superficielle lorsque le bon solest peu profond. La semelle, qui repose alors sur une couche de gros bton non arm d'environ10 centimtres d'paisseur, doit tre suffisamment paisse pour rsister au poinonnement,sans que des armatures verticales (cadres et triers) soient ncessaires. La base de la semelledoit se situer un niveau plus bas que la profondeur de pntration du gel (profondeur horsgel), c'est--dire une profondeur comprise entre 0,50 et 1,50 mtre dans les rgions climattempr de la France mtropolitaine.

Lorsque le bon sol est profond, la fondation sur pieux s'impose. En fonction de leur portance,les pieux peuvent tre soit battus, pour des portances de l'ordre de 1000 kN, soit fors, pourdes portances allant jusqu' 5000 kN environ.Le cas des sols affouillables mrite une attention particulire. Dans un tel cas, qu'il s'agisse desemelles ou de pieux, il est impratif d'asseoir les fondations un niveau suffisant pour queleur stabilit soit prserve dans l'hypothse d'un affouillement maximal. Le choix du niveaudes fondations revt donc en ce cas une grande importance. Des enrochements peuvent treprvus, mais malgr le caractre favorable de cette protection, elle ne doit pas modifier le choixdu niveau de fondation.

On peut signaler que si la fondation est susceptible de supporter des tais, il convient de sur-dimensionner la largeur des semelles comme le montre la figure 37.

Sur largeurpour t a l ement

Figure 37 : Semelle largie pour supporter des tais.

De mme, il y a lieu de tenir compte, dans le dimensionnement des fondations, de la dis-symtrie des descentes de charges apportes par les poutres en cours de pose (ouvrage enphase de construction), ou par les charges d'exploitation (ouvrage plusieurs traves ind-pendantes en phase de service).

2.5 - ESTHTIQUE.L'esthtique d'un ouvrage est un facteur indispensable dont il faut tenir compte ds lespremires phases de l'tude, et notamment dans la conception gnrale.

Comme pour les autres ouvrages, l'aspect global des PRAD est conditionn par leur silhouettegnrale, c'est--dire la toute premire image de l'ouvrage perue par un observateur situ distance. Cette silhouette se caractrise en particulier par la rgularit du profil en long, lesproportions et l'harmonie gnrale des lignes dgages, l'intgration de l'ouvrage dansl'environnement...

Lorsque l'observateur s'approche de l'ouvrage, cette perception globale s'estompe pour cderla place la perception des dtails, tels que la disposition et l'architecture des appuis, l'aspectdes parements, ou encore la forme, la couleur, la proportion des corniches et des dispositifs deretenue par rapport la face vue du tablier.

2.5.1 - Silhouette gnrale.L'il est trs sensible des discontinuits observes sur les lignes principales d'un ouvrage. Ilen est ainsi du profil en long, qui ne devrait jamais comporter de cassure marque. Largularit peut tre obtenue simplement ; par exemple au moyen d'un profil rectiligne dans lecas d'un ouvrage en pente, ou bien par un profil circulaire grand rayon. Il est noter, danscette seconde ventualit, que les profils convexes donnent un aspect bien prfrable celuides profils concaves, qu'il convient donc d'viter. Rappelons qu'en l'espce, pour les PRAD,ce profil thorique ne peut tre qu'approch par une ligne polygonale, ce qui reste acceptabledans le cas gnral, en raison de l'importance du rayon de courbure du profil en long parrapport aux portes.

Par ailleurs, l'esthtique d'un ouvrage tient aussi et dans une large mesure aux relations quiexistent entre ses dimensions gomtriques, aux rapports entre les zones d'ombre et delumire, aux contrastes entre surfaces pleines et ajoures, aux proportions entre les masses deslments qui le composent.

A cet gard, il parat opportun de rappeler ici quelques dfauts constats sur certains ouvragesdj construits et qu'il convient de trouver la faon d'y remdier. Ces dfauts sont l'imper-fection du profil en long et le manque d'harmonie de certaines parties d'ouvrage.

Dans le cas des traves indpendantes, l'imperfection du profil en long rsulte d'un feston-nement du tablier, d pour l'essentiel des dformations par fluage du bton des poutres, etqui rend difficile le maintien d'un profil en long satisfaisant dans le temps, malgr lesreprofilages et rechargements de chausse qu'on est amen effectuer pendant la vie del'ouvrage (voir la figure 38).

" ' H.

Figure 38 : Imperfections du profil en long, dans le cas d'une succession longitudinale depoutres prcontraintes indpendantes (dformations amplifies).

Des prcautions sont donc prendre pour viter que la continuit longitudinale des faces vueslatrales du tablier ne soit altre dans le temps par ces dformations diffres. Le recours lacontinuit mcanique et le choix de corniches appropries peuvent apporter une solution ceproblme.

Quant au manque d'harmonie, le ddoublement des appareils d'appui de part et d'autre d'unjoint intermdiaire impose une largeur relativement importante en tte des piles, soit pour lesfts eux-mmes, soit pour les chevtres qui les coiffent, et cette largeur est trop souventdisproportionne la hauteur du tablier et celle du tirant d'air.

Ce manque d'harmonie est mis en vidence sur la figure 39, qui prsente un ouvrage dont lespiles comportent deux lignes d'appui.

Figure 39 : Aspect d'ouvrage form de plusieurs traves indpendantes.

La silhouette d'un autre ouvrage rendu continu (voir figure 40) est manifestement plus satis-faisante. La continuit mcanique apporte donc une solution pertinente ces problmes.

Figure 40 : Aspect d'ouvrage form de plusieurs traves continues.

Le fonctionnement structurel des ouvrages de type PRAD est immdiatement comprhensible,puisqu'on est en prsence de poutres droites de hauteur constante, simplement appuyes surdes appuis verticaux. La forme de la structure est simple et le cheminement des charges paratclair, mme au profane. Il suffit donc de donner aux ttes de piles et au tablier des paisseursproportionnes pour que l'ouvrage dgage une impression de stabilit et de sobrit.

Les proportions des ouvertures dgages sous l'ouvrage dpendent du rapport existant :

entre le tirant d'air et la longueur (ou la porte) de chacune des traves, d'une part, entre les diffrentes portes, d'autre part.

Elles rsultent donc directement des choix retenus pour l'implantation des appuis. Chacuns'accorde considrer que la forme la plus harmonieuse est reprsente par une ouverturerectangulaire allonge de faon proportionne dans le sens horizontal. Il convient naturellementd'viter l'excs : un tirant d'air minimal, associ une grande porte et un tablier pais,conduirait un manque de transparence et donnerait une impression d'crasement. A l'inverse,si une ouverture de forme carre parat dj maladroite, un rectangle allong dans le sensvertical est absolument disgracieux.

Dans la mesure o les ouvrages PRAD, en raison de leurs dimensions modres, ne marquentgnralement pas la nature comme les grands ouvrages, il importe de bien russir leur insertiondans le site. Pour ce faire, il convient de veiller assurer la meilleure transparence del'ouvrage, ce qui va de pair avec la visibilit et donc la scurit pour l'usager. Afin d'aboutir ce rsultat, on vitera la multiplication des appuis intermdiaires ainsi que la prsence de culestrop massives proximit de la voie franchie, qui risqueraint de crer une impressiond'tranglement.

2.5.2 - Perception de dtail.

a) Disposition des appuis.A l'approche de l'ouvrage, l'observateur prend conscience plus prcisment de la dispositiondes appuis par rapport la voie franchie. Il vient d'tre dit qu'il convenait de les loigner de laplate-forme. Pour des raisons de transparence sous l'ouvrage, il est en outre souhaitable de lesdisposer paralllement cette voie. Ils sont donc perpendiculaires l'axe du pont dans le casdes franchissements droits et disposs selon le biais dans le cas contraire. Si le biais est trsimportant (voir 2.2.5.b), il peut tre avantageux de s'orienter vers d'autres dispositions, parexemple une rectification du biais ou le recours des piles-marteaux, condition que cela nenuise pas la proportion entre le tirant d'air et les portes (voir ci-dessus).

b) Hauteur vue du tablier.Les tabliers PRAD sont relativement pais et donc plus massifs que d'autres types de tablierscourants tels que les tabliers-dalles.

Si cet aspect massif s'accommode assez bien des tirants d'air importants, il n'en va pas demme pour les faibles tirants d'air. Dans ce dernier cas, il est souhaitable d'amliorer latransparence et l'harmonie de l'ouvrage en diminuant la hauteur vue du tablier. A celaplusieurs solutions sont possibles :

diminution de l'espacement des poutres afin de pouvoir rduire leur hauteur ;

diminution de la longueur des traves : la marge de manuvre reste limite, puisqu'elledpend des possibilits d'implantation des appuis et qu'elle ne doit rompre en aucunemanire l'harmonie gnrale (voir 2.5.1) ;

ralisation d'une continuit mcanique, solution qui peut rduire d'environ 10 % la hauteurdu tablier, par rapport la solution de traves indpendantes ;

emploi de btons hautes performances (BHP) qui permet de rduire de 15 20 % lahauteur du tablier par rapport aux btons traditionnels. Une telle dmarche peut se trouverpleinement justifie en raison des multiples autres atouts des BHP (voir 2.2) ;

ralisation d'encorbellements suffisamment larges pour rduire, par l'effet d'ombre, lahauteur vue du tablier. Un exemple d'ouvrage PRAD ralis selon cette conception estprsent au 4.3.

Dans tous les cas, il convient d'adapter le choix des quipements pour amliorer l'aspect desfaces vues du tablier (voir c et d ci-aprs).

c) Dispositifs de retenue.Les dispositifs de retenue sont choisir parmi la panoplie des solutions prsentes dans ledossier GC du SETRA. Leur incidence sur l'aspect de l'ouvrage est importante puisqu'ilscompltent la face vue du tablier.

Les garde-corps et la barrire BN4, en raison de l