Soutenance mémoire
Introduction
L’objectif d’une conception d’un pont est de rechercher la solution la plus économique respectant l’ensemble des contraintes ; naturelles et fonctionnelles imposées, tout en prenant Compte la durabilité et la qualité architecturale.
Afin d’étudier un projet, nous devons définir d’abord la présentation sommaire de l’ouvrage, les données fonctionnelles et les données naturelles.
PRESENTATION GENERALE DU SITE
Le viaduc « V8 » est un ouvrage qui relie le PK: 154+125 avec le PK: 154+325 de la nouvelle ligne ferroviaire à grande vitesse Tlemcen / Akkid Abbas ,notre objectif est de construire cette ouvrage avec des poutre en béton précontraint qui constitue une longueur de 200m avec 6 travées et 9 poutre .
La portée de chaque travée est de 33.4 m et Les pile sont en forme de H de dimension « 7.5m × 4.0 m et 7.5m × 3.0 m ». [1]
Les données géologique
Le trajet du chemin de fer passe une surface d’un cône alluviale ancien. Dans cette région la surface de ce cône est inclinée vers le nord-ouest. L’inclinaison de la surface est constante pour toute la surface du cône.
La faille inverse active en coupant le cône a provoqué la croissance de ce cône. Par conséquent, les deux côtés du cône sont limités par deux rivières et la surface du cône s’est exposé par des forces d’érosion qui a produit une usure trop faible.
La faille est située sur une zone de déformation de calcaire bréchique. Dans cette endroit bien que la zone de la faille principale soit situé entre les calcaires et marnes d’âge Miocène, dans les calcaires les zones secondaires de déformation sont développé. Les zones écrasées et bréchique qui sont développé dans l’unité de calcaires bréchique et marne intercalé les roches ont complètement perdu leur propriétés principales. Les zones bréchiques présentent la propriété d’une roche cimentée par les carbonates et faible – moyen solide roche. Dans cette section les calcaires ont des structures d’un degré levé et avec des diffèrent taille de structures karstiques. La zone de melt est avancée surtout le long de la zone de fracture.
Les données géotechnique
Les essais géotechnique du sol est une opération délicate. Il faut se rendre compte, avant d’établir les fondations, il permettre de savoir la nature du sol, sa résistance, la profondeur à laquelle on devra descendre pour construire les fondations. Ces essais sont à la base des sondages carottés : sol intacte, qui a pour but de prélever des échantillons de sol, non seulement des Couches sur lesquelles on doit établir une fondation, mais également des couches plus profond qu’ils peuvent provoquer des tassements dans l’ouvrage.
Profil en long
Il est composé de 6 travées continues de 33.4 m contiens des poutres en béton précontraint, une dalle en béton arme coulée sur place ,5 piles et deux culé.
Au niveau des axes il y a des appareils d’appuis. Ces appareils d’appuis empêchent les mouvements dans les deux directions. Ces appareils d’appuis à pot permettant un mouvement longitudinal et empêchant le mouvement transversal, de ce fait la stabilité transversale du rail est assurée. La résistance aux efforts de freinage et d’accélération est assurée grâce aux appareils d’appuis et les piles en dessous. Tous les appareils d’appuis doivent permettre une rotation minimale ≥0.02 rad Les axes 2, 3,4 et 5 sont fondés sur des pieux de 120cm de diamètre et l’axe 6 sur une semelle superficiel.
ETUDE DE LA PRÉCONTRAINTE
Historique
Le mot précontraint, néologisme crée par E. FREYSSINET, a été imprimé la première fois en janvier 1933, dans un article de revue travaux (sciences et industries) sous le titre : ≪ Idées et vois nouvelles ≫. Ce mot signifie d’après lui contrainte avant. Le béton précontraint est soumis, préalablement à toutes charges extérieures, à un effort de compression qui permettra de supprimer les contraintes de traction qui apparaîtraient dans un élément en béton armé. On évite ainsi les inconvénients du béton armé tels que fissuration, corrosion des aciers, béton tendue inutile.
Principe de la précontrainte
Dans le béton armé l’acier subit l’action ; il est passif , le fait que le béton soit tendue ,il ne peut résister et donc les hypothèse de béton armé font une considération de négliger tout béton tendu ceci n’est pas économique , du point de vu conception béton précontraint qui vie a éliminer la traction ce qui aura pour l’effet de faire travailler tout le béton du moins a l’état limite service ELS.
Calcul des pertes de précontraintes par post- tension
On appelle perte de précontrainte toute différence entre la force de précontrainte exercée par le vérin lors de sa mise en tension des câbles et de la force réelle de précontrainte qui régnera dans l’ouvrage. Cependant, les pertes de précontrainte varient en fonction de l’espace et de temps. Le calcul des valeurs initiales et finales de la force précontrainte exige donc une évolution précise des pertes de précontrainte.
On distingue deux types des pertes :
• Pertes instantanées.
• Pertes différées.
ETUDE DE L’HOURDIS
Évaluation des sollicitations
L’hourdis est constitué d’une dalle en béton armé de 30 cm d’épaisseur, recouverte d’une couche de revêtement de 5cm ; reposant sur des poutres en béton précontrainte. Les valeurs des moments présentées dans la figure sont obtenues d’après par le SAP2000 v 1 .2, et on a pris la valeur maximum.
ETUDE DE L’ENTRETOISE
Les entretoises sont des éléments transversaux destinés principalement à rigidifier le tablier vis-à-vis des déformations et des déplacements latéraux.
Dans notre cas, nous prévoyons seulement des entretoises d’about qui ont pour rôle :
• D’éviter le déversement des poutres lors du coulage de l’hourdis
• Elles sont indispensables pour soulever le tablier en vue d’un changement des appareils d’appuis.
ETUDE DE L’APPAREIL D’APPUIS
Les appareils d’appuis assurent la liaison mécanique entre les éléments porteurs principaux « Les poutres » et les appuis « piles et culées ».ils contribuent au fonctionnement d’ensemble de l’ouvrage et transmettent aux appuis les actions provenant les charges permanentes, surcharges d’exploitation, effets thermiques, actions sismiques, vent et tassement d’appuis :
• Les forces verticales et horizontales ;
• Les déplacements de translation et de rotation.
Il existe quatre (04) types d’appareil d’appui :
– Articulation en béton armé
– Appareil d’appui en élastomère fretté
– Appareil d’appui métallique
– Appareil d’appuis spéciaux
Notre choix s’est porté sur un appareil d’appui en élastomère fretté Ils sont constitués par un empilage de feuilles d’élastomère (néoprène) et de tôles d’acier ayant le rôle de frettes, la liaison entre les tôles et le néoprène étant obtenu par « adhérisation » au moment de la vulcanisation ils pressentent une meilleurs déformabilité en effet ils reprennent élastiquement les efforts verticaux et horizontaux ainsi que les rotations.
ETUDE DES PILES
La pile est un appui intermédiaire d’un pont Son rôle principal est de supporter le tablier et de transmettre les charges au sol par le biais des fondations Elle se compose d’un chevêtre d’un corps de pile, et d’une semelle liant les pieux .La pile peut être de type voile, colonne ou poteau.
Critères de dimensionnement de la pile
La morphologie d’une pile dépend de nombreux facteurs, en particuliers :
✓ La profondeur de la brèche à franchir
✓ Le type de tablier a porté
✓ Résistance mécanique et robustesse
✓ Facteur d’esthétique
Etude du chevêtre
Le chevêtre est un élément porteur joue un rôle actif dans le transfert des descentes des Charges et éventuellement des efforts horizontaux transmis par le tablier.
Il permet également de placer des vérins pour soulever le tablier en cas de changement des appareils d’appuis.
ETUDE DES CULEES
Les culées sont des appuis extrêmes ; ont un double rôle : assurer l’appui du tablier et le Soutènement de terre.
Les culées sont constituées en générale :
D’un mur de front sur le quelle s’appuie leur tablier et qui soutient les terres et des murs latéraux
Les murs latéraux est d’assurer le soutènement des terres des remblais accès au pont.
La partie arrière du mur garde grève pour isolé le tablier du remblai.
Il est prévu derrière la culée des dalles de transition en B.A pour lutter contre le tassement éventuelle des remblais.
On distingue différents types culées :
Culées apparentes ou semi-enterrées (culées remblayées) ;
Culées enterrées ;
Culées creuses.
Dans notre projet en choisit la culée remblayée qui joue le double rôle de soutènement des terres et de structure porteuse.
Pré dimensionnement de la culée
Mur de garde grève
Le mur garde grève doit résister aux efforts de poussée des terres, aux efforts de freinage dus à la charge d’exploitation et aux efforts transmis par la dalle de transition, et il a pour fonction de séparer physiquement le remblai de l’ouvrage.
ÉTUDE COMPARATIVE TECHNICO-ECONOMIQUE
INTRODUCTION
Notre but dans cette étude est de déterminer le type d’ouvrage le plus économique capable de satisfaire le mieux possible à toutes les conditions imposées.
Il faut pour cela connaître à la fois l’ensemble des contraintes à respecter et l’ensemble des types d’ouvrages qui peuvent être envisagés.
Dans ce chapitre on a essayé de comparer entre 2 variantes :
• 1er variante: un pont mixte
• 2ème variante: un pont à poutre en béton précontrainte.
Définition d’un projet
Un projet peut être défini comme un « ensemble d’activités qui sont prises en charge, dans un délai donné et dans les limites de ressources imparties, par des personnes qui y sont affectées dans le but d’atteindre des objectifs définis » (AFNOR)
Management de projet
le management de projet est né au début des années 1950, bien que ses racines remontent beaucoup plus loin dans le temps, à la fin du 19ème siècle. Dès lors que les entreprises ont découvert les avantages de l’organisation du travail autour de projets, en reconnaissant l’importance fondamentale de communiquer et de coordonner efficacement le travail entre les individus
Un projet est généralement considéré comme réussi s’il atteint les objectifs prédéfinis dans les délais et avec le budget convenu. Souvent, un triangle, communément appelé la « triple contrainte », est utilisé pour résumer ce que représente un management de projet.
Les trois facteurs les plus importants sont : le temps (le projet doit être livré à temps), le coût (le budget alloué doit être respecté) la qualité ( le projet doit répondre aux exigences de qualité imposé par client).
Gestion d’équilibre
• Qualité: il faut être transparent avec le client, optimiser les processus de production (versioning des sources, intégration continue etc.) et mettre en place une réelle phase de recette en prévoyant également une période de garantie et de TMA (Tierce Maintenance Applicative).
• Coût: tout le monde doit être satisfait, si un geste commercial est envisagé, il ne doit surtout pas impacter le nombre de jours estimé et donc le planning. Outre le geste commercial, la simplification du cahier des charges (souvent très vaste) peut être envisagée : moins de développement, moins de test, moins de suivi donc forcément un coût moins élevé.
• Délai : dans le cadre d’un projet conséquent, le découpage en lots ainsi que les méthodologies agiles peuvent permettre de respecter les délais. De plus, il ne faut pas se tirer une balle dans le pied en avant-vente, les clients sont comme les enfants, ils sont impatients de voir leur nouveau joujou au plus vite, mais rien n’empêche d’entamer une discussion et de gagner quelques semaines quitte à livrer une première version simplifiée.
Les différentes phases dans le management de projet
Les projets sont généralement intégrés dans ce que l’on appelle un cycle de vie, qui est lui même divisé en phases. Chaque phase décrit le travail précis qui doit être fait. un projet passe la plupart du temps par six phases au cours de son cycle de vie :
• Définition du projet : Définir les buts, les objectifs et les facteurs de succès du projet.
• Initiation du projet : Il s’agit de tout ce qui doit être mis en place avant que le travail sur le projet puisse commencer. • Planification du projet : Ici, il est nécessaire de s’attacher à la conception de plans détaillés concernant la façon dont le travail sera effectué. Cela inclut également les estimations de temps, de coûts et de ressources.
• Exécution du projet : réaliser le travail pour livrer le produit, le service ou le résultat souhaité.
• Suivi de projet et contrôle : Veiller à ce qu’un projet reste sur la bonne voie et prendre des mesures correctives pour assurer sa réussite
• Clôture du projet : Le projet ayant abouti, le travail peut s’arrêter.
Les acteurs du projet
Un projet ne se réalise pas seul et chacun doit comprendre son rôle.
Le maître d’ouvrage : C’est la personne pour qui est réalisé le projet. Elle est l’entité porteuse d’un besoin, définissant l’objectif d’un projet, son calendrier et le budget consacré à ce projet.
Le maître d’oeuvre : Le maître d’oeuvre est la personne (architecte, bureau d’études…) chargée de la conception. Il assure le suivi des travaux et la coordination des différents corps de métiers. Le maître d’ouvrage est tout simplement le client.
L’entrepreneur : L’entrepreneur : Son activité est régie par les termes contractuels du marché.
L’entrepreneur est chargé d’exécuter les travaux prévus au marché ou de les faire exécuter par des tiers sous-traitants pour des travaux spécialisés.
Le fournisseur : Cette fonction se distingue de celle du sous-traitant en ce qu’elle n’assure pas directement la réalisation des travaux, mais se borne à l’exécution d’une prestation mobilière (vente de matériaux ou de matériel, etc.)
Planification d’un projet
La planification d’un projet consiste à prévoir l’ordonnancement des opérations sur le plan des délais et sur le plan de l’utilisation des ressources. Il convient dans un premier temps de mesurer le « poids » d’un projet en terme de charges et donc de durée ; dans un second temps, il s’agit d’optimiser la succession des tâches et aboutir ainsi à un calendrier des opérations. Enfin, dans le développement du projet, il faut effectuer régulièrement des contrôles de suivi et éventuellement apporter des modifications au calendrier.
ÉTUDE TECHNICO-ECONOMIQUE DES DEUX VARIANTES
Variante 1, Pont mixte acier- béton
Nous avons établis, un devis quantitatif et estimatif de l’ouvrage mixte acier- béton (variante 1) grâce à l’outil EXCEL, Rappelons que le pont comporte 5 travées de 40.0 m et pour chaque travée nous avons 4 poutres en charpente métallique.
Variante 2, pont en béton précontraint
Nous avons établis, un devis quantitatif et estimatif de l’ouvrage en béton précontraint (variante 2) grâce à l’outil EXCEL, Rappelons que le pont comporte
6 travées de 33.4 ml. Pour chaque travée nous avons 9 poutres préfabriquées e béton précontraint.
CONCLUSION
Dans ce chapitre on a fait une étude managériale du projet pour déterminer le coût, la durée et les caractéristiques de chaque ouvrage dans le but de comparer entre deux variantes, et d’après cette étude multicritère on a conclu que ; La variante (pont à poutres en béton précontraint), est plus rentable, et on considère que son exécution est plus rapide et économique par rapport à l’autre variante.
Les variantes étudiées dans ce travail se compose en deux type D’ouvrage bien distincts, et la démarche de conception été le changement suivant l’élément porteur : les poutres dans le but est de rechercher la solution la plus économique respectant l’ensemble des contraintes naturelles et fonctionnelles imposées tout en prenant compte de la durabilité et la qualité architecturale.
Ce travail de fin d’études fut un enrichissement pour nous en tant que futur ingénieur, une synthèse des connaissances que nous avons acquises au cours de notre cursus, il nous a permis de mettre en pratique et de se confronter à la tâche de l’ingénieur.
Ce projet nous a permis de bénéficier de l’expérience et des connaissances des gens du domaine d’ouvrage d’art.
On termine sur l’importance de l’outil informatique (l’utilisation du logiciel SAP2000, MS-PROJECT, AUTOCAD, EXPERT CHOICE… car il répond à nos besoins) qui peut être d’une aide précieuse à condition de ne pas prendre aveuglément les résultats donnés par ses logiciels, d’où la nécessité de savoir conduire un calcul manuel afin d’assurer de la fiabilité des résultats et aussi interprété ces derniers.
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Table des matières
Remerciements
Dédicace
Résume
Abstract
الملخص
Sommaire
Liste des Figures
Liste des Tableaux
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : PRESENTATION DU PROJET
1 introduction
2 presentation generale du site
3 Recueil des donnees naturelles
3.1 Les données topographie
3.2 Les données géologique
3.3 Les données hydrogéologie
3.4 Les données géotechnique
4 Recueil des donneefonctionnelles
4.1 Tracé en plan
4.2 Profil en long
4.3 Profil en travers
5 Conclusion
CHAPITRE II : ETUDES DES ELEMENTS STRUCTURAUX
1 Introduction
2 Caracteristiques des materiaux
2.1 Béton
2.2 L’acier
2.2.1 Acier passif
2.2.2 Aciers actifs
3 Etude du tablier
3.1 Caractéristique géométrique de tablier
3.1.1 Largeur du tablier
3.1.2 La portée des travées
3.1.3 L’épaisseur de l’hourdis.
3.2 Pré dimensionnement des poutres pour la 1ère variante vipp
3.2.1 Hauteur des poutres
3.2.2 Largeur de la table de compression (b)
3.2.3 Epaisseur de la table de compression
3.2.4 Espacement entre les poutres
3.2.5 Nombre des poutres
3.2.6 Epaisseur de l’âme (b0)
3.2.7 La largeur du talon
3.2.8 Epaisseur du talon
3.2.9 Gousset
3.3 Entretoise
3.4 Pré dimensionnement des poutres pour la 2ème variante poutre métallique
3.4.1 Nombre de poutres (n)
3.4.2 Elancement de poutres
3.4.3 Epaisseur de l’âme des poutres
3.4.4 La largeur des semelles
3.4.5 Epaisseur des semelles
3.5 Caractéristiques géométriques de la poutre en béton précontraint
3.5.1 Caractéristiques géométriques de la section « médiane »
3.5.2 Caractéristiques géométriques de la section « médiane + hourdis »
3.5.3 Caractéristiques géométriques de la section « en travée »
3.5.4 Caractéristiques géométriques de la section « en travée + l’hourdi »
3.5.5 Caractéristiques de la poutre à « l’about »
3.5.6 Caractéristiques de la poutre à « l’about + hourdis »
4 Charges et surcharges
4.1 Calcul des charges permanentes
4.2 Evaluation des surcharges
4.2.1 Schématisation surcharges ferroviaire
4.2.2 Schématisation surcharges br
4.2.3 Le vent
4.2.3 Efforts de freinage et accélération
4.2.5 Effet de la température
5 Determination des moments et des efforts
5.1 La méthode numérique (sap 2000)
2.2 La modélisation
5.2.1 Les inputs
5.2.2 Les outputs
5.3 Analyse des résultats de la 1ère variante vipp
5.3.1 Moments fléchissant dans les poutres
5.3.2 Efforts tranchants dans les poutres
5.4 Analyse des résultats de la 2ème variante viaduc mixte
5.4.1 Moments fléchissant
5.4.2 Efforts tranchants
6 Etude de la précontrainte
6.1 Historique
6.2 Principe de la précontrainte
6.3 Procède de précontrainte par post tension
6.4 Choix des câbles
6.5 Calcul de la précontrainte
6.5.1 Section sous critique
6.5.2 Section sur critique
6.5.3 Calcule de l’excentricité
6.5.4 Calcule du nombre de câbles
6.6 Vérification a l’ELS
6.6.1 Combinaison quasi-permanente
6.6.2 Combinaison fréquente
6.6.3 Combinaison rare
6.6.4 Tracé des câbles
6.7 Calcul des pertes de précontraintes par post- tension
6.7.1 Perte instantanées
6.7.1.1 Perte due au frottement des câbles « »
6.7.1.2 Pertes dues au recul à l’ancrage
6.7.1.3 Raccourcissement élastique « »
6.7.2 Pertes différées
6.7.2.1 Pertes dues au retrait du béton
6.7.2.2 Pertes dues à la relaxation des aciers
6.7.2.3 Perte due au fluage « »
6.8 Vérification de la flexion à mi- travée
6.8.1 a la mise en tension
6.8.2 En service
6.9 Ferraillage de la poutre
6.9.1 Armatures longitudinales
6.9.2 Armatures de peau
6.9.3 Armatures transversale
6.9.4 Effort tranchant maximum
7 Etude de l’hourdis
7.1 Évaluation des sollicitations
7.2 Étude des moments fléchissant
7.3 Calcul du ferraillage
7.3.1 ELU
7.3.2 ELS
7.4 Résistance aux efforts tranchants
7.4.1 Effort tranchant transversal
7.4.2 Effort tranchant longitudinal
8 Etude de l’entretoise
8.1 Calcul des réactions des poutres
8.2 Ferraillage entretoise
8.3 Armatures de construction
9 Etude de l’appareil d’appuis
9.1 Dimensionnement de l’appareil d’appui
9.1.1 Dimensions en plan
9.1.2 Hauteur nette de l’élastomère
9.1.3 Epaisseur des frettes
9.2 Vérification de l’appareil d’appui
9.2.1 Variation linéaire du tablier
9.2.2 Déplacement dû au retrait
9.2.3 Déplacement dû au fluage
9.2.4 Déplacement dû au températures
9.2.5 Déplacement en tête de l’appareil d’appui
9.3 Vérification des contraintes
9.3.1 Résistance à la compression
9.3.2 Sollicitation sous charge verticale
9.3.3 Sollicitation due à un déplacement ou un effort horizontal
9.3.4 Condition de non glissement
9.3.5 Condition de non flambement
9.3.6 Vérification vis-à-vis la rotation
9.3.7 Vérification vis-à-vis au non soulèvement
9.4 Les dés d’appui
9.4.1 Dimensionnement des dés d’appui
9.4.2 Ferraillage de dé d’appui
10 Etude des piles
10.1 Critères de dimensionnement de la pile
10.2 Etude du chevêtre
10.2.1 Ferraillage du chevêtre à la flexion
10.2.2 Vérification de l’effort tranchant
10.3 Choix de la pile
10.3.1 Vérification de flambement
10.3.2 Ferraillage de la pile
11 Etude et ferraillage de la semelle de liaison
11.1 Pré dimensionnement de la semelle
11.2 Ferraillage de la semelle
11.3 Condition de nom fragilité
11.4 Armature de construction
12 Etude d’un pieu sous charge vertical par la methode pressiometrique
12.1 Calcul de la force portante ultime
12.2 La force limite de pointe « qpu »
12.3 Frottement latéral de pointe
12.4 Ferraillage de pieux
13 Etude des culees
13.1 Pré dimensionnement de la culée
13.1.1 Mur de garde grève
13.1.2 Dalle de transition
13.1.3 Semelle
13.1.4 Mur en retour
13.1.5 Mur de front
13.2 Vérification de la stabilité de la culée
13.2.1 Sous charges permanentes
13.2.2 Contraintes sous la semelle
13.2.3 Calcul en construction avec remblai
13.2.3.1 Vérification au renversement
13.2.3.2 Vérification au glissement
13.2.4 Sous charges permanentes plus surcharge
13.2.4.1 Elu
13.2.4.2 Vérification au renversement
13.2.4.3 Vérification au glissement
13.2.4.4 Els
13.2.4.5 Vérification au renversement
13.2.4.6 Combinaison accidentelle
13.2.4.7 Vérification au renversement
13.2.4.8 Vérification au glissement
13.3 Calcul du ferraillage des différents éléments de la culée
13.3.1 Mur garde grève (MGG)
13.3.1.1 Cas fondamentale
13.3.1.2 Cas accidentelle
13.3.1.3 Ferraillage minimum d’après le r.p.o.a
13.3.2 Etude de mur en retour
13.3.2.1 Détermination des contraintes le long du mur
13.3.2.2 Détermination du ferraillage
13.3.3 Mur de front
13.3.3.1 Ferraillage du mur de front à l’ELU
13.3.4 Etude de la semelle
13.3.4.1 Les dimensions de la semelle
13.3.4.2 Vérification des dimensions de la semelle à l’ELU
13.3.4.3 Le ferraillage de la semelle
14 Conclusion
CHAPITRE III : ÉTUDE COMPARATIVE TECHNICO-ECONOMIQUE
1 Introduction
1.1 Définition d’un projet
1.2 Management de projet
1.3 Gestion d’équilibre
1.4 Les différentes phases dans le management de projet
1.5 Les acteurs du projet
1.6 Planification d’un projet
2 Étude technico-économique des deux variantes
2.1 Devis estimatif de la variante 1, pont mixte acier- béton
2.2 Devis estimatif de la variante 2, pont en béton précontraint
2.3 Avantages et inconvénients de chaque variante
3 Analyse multicritère
3.1 Critère de choix de la variante
3.2 Justification de comparaison
4 Conclusion
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
ANNEXES
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