58-70.pdf

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG

V. Prédimensionnement des équipements : On désigne par "équipements d’un pont" l'ensemble des dispositifs de nature, de conception et de fonctionnement très divers, mais dont le but est de rendre un tablier de pont apte à remplir sa mission, notamment vis-à-vis des usagers. Ils remplissent un certain nombre de fonctions : 

assurer la sécurité des personnes et de la circulation : les trottoirs et les dispositifs de retenue ;



protéger et maintenir la pérennité de la structure avec l'évacuation des eaux : revêtements et étanchéité et système d’évacuation ;



permettre un fonctionnement correct de la structure : les appareils d'appui et les joints de chaussée ;



rendre la circulation confortable avec la chaussée : les dalles de transition, ou plus simplement être un élément de confort visuel avec les corniches ;

Les dalles de transition ont été déjà traitées précédemment, on traite le reste de ces équipements.

V.1.

Revêtements et étanchéité :

Ce type d’équipement joue un rôle important dans la protection de la structure, basé sur une variété de matériaux bitumineux et non-bitumineux ayant une épaisseur variant entre 0,2 et 20mm. Ses caractéristiques principales sont : 

être imperméable ;



être suffisamment résistant afin de ne pas être endommagé pendant la construction ;



être durable ;



présenter une bonne stabilité mécanique dans une large gamme de températures de manière à assurer une base compatible avec les efforts transmis par le revêtement routier ;

V.2.



résister à la fissuration qui peut se produire dans le béton ;



être compatible avec les autres matériaux utilisés dans la construction des tabliers.

Les trottoirs :

Le trottoir est un espace réservé aux piétons et aux usagers se déplaçant sur des véhicules à roulettes (poussette pour enfant, patin à roulettes), il permet la séparation entre la voie piétonne et la vois automobile via un rehaussement de son niveau de 16 à 20 cm. Ainsi le trottoir

58

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG

constitue un dispositif de sécurité des piétons contre la circulation automobile. Les trottoirs pleins et les trottoirs sur caniveau sont les plus utilisés dans le pont. Le trottoir sur caniveau est caractérisé par sa légèreté, la facilité d’enlever les dallettes amovibles pour changer les réseaux en dessous, mais ces dallettes représentent le risque de rupture sous un passage accidentel d’un véhicule avec l’impossibilité de retrouver l’auteur des désordres ce qui met le coût de réparation sous la charge de la collectivité. En plus la liaison imparfaite entre les dallettes facilite l’infiltration des eaux. Le trottoir plein se caractérise par sa robustesse, sa résistance au passage accidentel d’un véhicule et limite l’infiltration des eaux, mais au coût de remplissage en gros béton ce qui rend ce type de trottoirs plus lourd et nécessitant plus de matériaux. On opte pour des trottoirs pleins suivant les conseils de SETRA.

Détail des dimensions du trottoir

V.3.

Dispositifs de retenue :

Les dispositifs de retenue sont des équipements installés sur les bords de route pour assurer la protection des usagers et retenir des piétons et/ou des véhicules en dérapage. On distingue : 

Garde-corps : pour protéger les piétons.



Glissière de sécurité : elle sert à retenir les véhicules légers. Elle peut être souple ou rigide.



Barrière de sécurité : c’est une barrière en béton ou en métal destinées à retenir les poids lourds.

Le choix du type de dispositif de retenue est dicté par le maître d’ouvrage, ce dernier exige Garde-corps métallique. Sinon, le choix dépend du niveau de la sécurité voulue pour les usagers.

Système d’évacuation:

V.4.

L’objectif d’un système d’évacuation des eaux est d’assurer : 

une évacuation rapide des eaux pluviales pour éviter l’inondation de la chaussée ;

59

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG



une protection de la structure vis-à-vis des infiltrations d’eau plus ou moins chargées d’agents nocifs.

Le système d’évacuation des eaux de pluie est essentiellement constitué par des gargouilles disposées tous les 20m environ de part et d’autre de la chaussée et débouchant à l’air libre ou guidées à la base des appuis.

Les appareils d’appui :

V.5.

On adopte des appareils d’appui en élastomère fretté de type B :

Détail de l’appareil d’appui

On a prévu également une hauteur de 25 cm pour l’appareil d’appui : 5cm de l’appareil d’appui plus 10cm de bossage en dessus et en dessous et ce afin de déterminer avec précision la hauteur des piles et culées.

V.6.

Joints de chaussée :

Un joint de chaussée est un dispositif permettant d’assurer la continuité de la circulation au droit d’une coupure du tablier du pont. Il permet à la structure de se dilater en fonction de la température, des effets du trafic, du fluage et le retrait du matériau. Il existe un grand nombre de systèmes de joints que l’on regroupe habituellement en sept familles : joint sous revêtement, joint à revêtement amélioré, joint à un seul hiatus, joint à matelas, joint cantilever, joints à plaques appuyées et joint modulaire. Le choix d’un type de joint se fait en fonction du souffle calculé et de la classe du trafic.

V.7.

Les corniches :

C’est un équipement qui participe essentiellement à l’aspect architectural de l’ouvrage et constitue un facteur essentiel de sa perception visuelle. Il remplit aussi des fonctions importantes telles que le rôle de larmier pour assainir les eaux de ruissellement, et l’ancrage et l’accrochage d’autres équipements comme la fixation du garde-corps et le support du relevé d’étanchéité. Il existe trois types de corniches : 

Corniches préfabriquées en béton ;



Corniches en béton coulé sur place ;



Corniches métalliques.

60

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG

C’est le maitre d’ouvrage qui exige le type de corniches, dans notre cas, La corniche choisie par le maitre d’ouvrage est en béton préfabriqué.

VI. Prédimensionnement des fondations : VI.1.

Reconnaissance du site :

Les sondages carottés et pressiométriques sont réalisés au droit du futur Viaduc franchissant l’oued Bouregreg. Comme déjà mentionné dans le paragraphe des données géotechniques, le substratum marneux se trouve à partir de 18 en profondeur / TN du côté Ouest (Rabat) pour plonger jusqu’à une côte de 56 m en profondeur / TN du côté Est (Salé). Les marnes sont surmontées par de puissantes couches de sables généralement lâches à très lâches intercalés par des vases. Les essais pressiométriques réalisés au droit du viaduc de Bouregreg sont synthétisés dans le tableau suivant :

0.07< pl < 0.7 0.07< pl < 0.7

Module pressiomètrique en MPa 1.1< EM< 6 1.1< EM< 6

Sol Très lâche Sol Très lâche

0.07< pl < 0.7

1.1< EM< 6

Sol lâche à moyennement ferme

3.11< Pl< 8.11

69< EM< 178

Sol de bonne résistance géomécanique

Pression limite en MPa

formation Limons-argile et vase Sables Alluvions à matrice sableuse Marne

Tableau.11.

Observation

Les modules pressiometriques des différentes couches

Selon les conditions géotechniques du site signalées dans le rapport géotechnique (sols compressibles : vase), nous adopterons des fondations profondes sur pieux au droit des appuis de deux variantes : PRAD et VIPP.

VI.2.

Estimation des charges :

Nous allons d’abord estimer les différentes charges qui agiront directement sur les semelles de liaison et puis sur les fondations profondes. Les abaques, sur lesquels les portées figurent en abscisses et les réactions d'appui en ordonnées, se composent d'une série de courbes donnant séparément les réactions dues a la charge permanente (y compris les superstructures) et aux différentes charges (trottoirs, A(l), Camions Bc, convoi militaire Me 120). La réaction maximale au niveau des fondations due aux charges permanentes et d’exploitation est donnée par le document PP73 1.3.1 par la formule suivante :

  

R  R 0  CP   R 0  tr   Max R 0 A  l  ;R 0  Bc  ;R 0  M c120 

61



PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG

1. Pour le VIPP:

Poutres Hourdis Revêtement Etanchéité Trottoir

166,725 87,4 22,8 13,68 15,2

Pile Poids vol (t/ m 3) 2,5 2,4 2,4 2,2 2,4

Garde-corps

76 ml

0,05 (t/ml)

Corniche Contre corniche Bordure Chevêtre Entretoises Fût Mur en retour Mur garde grève Dalle de transition G

76 ml 76 ml 1,9 37 11,52 39,09 0 0 0

0,5 (t/ml) 0,1 (t/ml) 2,4 2,5 2,5 2,5 0 0 0 1020,86 t

Volume (m3)

Tableau.12.

416,8125 209,76 54,72 30,096 36,48

Volume (m3) 83,3625 43,7 11,4 6,84 7,6

3,8

38 ml

38 7,6 4,56 92,5 28,8 97,73 0 0 0

38 ml 38 ml 0,95 24 5,76 33 5,18 9 10,8

Poids (t)

Culée Poids vol Poids (t) (t/ m3) 2,5 208,40625 2,4 104,88 2,4 27,36 2,2 15,048 2,4 18,24 0,05 1,9 (t/ml) 0,5 (t/ml) 19 0,1 (t/ml) 3,8 2,4 2,28 2,5 60 2,5 14,4 2,5 82,5 2,5 12,95 2,5 22,5 2,5 27 620,26 t

les charges permanentes sur les pieux pour la variante VIPP

2. Pour le PRAD:

Poutres Hourdis Revêtement Etanchéité Trottoir

148,68 64, 8 19,87 9,32 10,8

Pile Poids vol (t/ m 3) 2,5 2,4 2,4 2,2 2,4

Garde-corps

54 ml

0,05 (t/ml)

Corniche Contre corniche Bordure Chevêtre Entretoises Fût Mur en retour Mur garde grève Dalle de transition G

54 ml 54 ml 1,35 37 6,05 39,09 0 0 0

0,5 (t/ml) 0,1 (t/ml) 2,4 2,5 2,5 2,5 0 0 0 865,01 t

Volume (m3)

62

371,7 155,52 47,70 20,49 25,92

Volume (m3) 74,34 32,4 9,94 4,66 5,4

2,7

27 ml

27 5,4 3,24 92,5 15,11 97,73 0 0 0

27 ml 27 ml 0,675 24 3,02 33 3,97 5,58 10,8

Poids (t)

Culée Poids vol (t/ m3) 2,5 2,4 2,4 2,2 2,4 0,05 (t/ml) 0,5 (t/ml) 0,1 (t/ml) 2,4 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 2,5 528,75 t

Poids (t) 185,85 77,76 23,84 10,25 12,96 1,35 13,5 2,7 1,62 60 7,55 82,5 9,92 13,95 27

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG Tableau.13.

Les charges permanentes sur les pieux pour la variante PRAD

Le type des fondations dépend de trois facteurs : 

La contrainte de compression admissible sur le sol ;



Les risques d’affouillements dans le cas d’ouvrage en site aquatique ;



Les phénomènes de tassements qui doivent être compatibles avec l’intégrité des superstructures.

Généralement on distingue deux types de fondations : Fondations superficielles sur semelles et Fondations profondes sur pieux. Selon les conditions géotechniques du site signalées dans le rapport géotechnique (sols compressibles) et les résultats du calcul de l’affouillement, nous adopterons des fondations profondes sur pieux au droit des appuis de toutes les variantes. Pour les pré-dimensionner on se réfère au Fond 72, chapitre des fondations profondes.

VI.3.

Eléments de prédimensionnement :

1. Niveau de la pointe des pieux : Pour assurer l’encastrement des pieux dans le substratum, SETRA recommande de les ancrer à 3×Ф=3.6 m de profondeur au minimum. 2. Nombre de files de pieux : Dans le cas de pieux forés, dont la résistance aux efforts horizontaux mobilise la butée du terrain, on prévoit généralement plus de deux files de pieux, selon le nombre des pieux calculé. 3. Diamètre des pieux : En règle générale, il est préférable de minimiser le nombre de pieux. Au Maroc, les diamètres des forages exécutés sont tels que 60 cm≤ ∅ ≤120 cm. On adoptera un diamètre ∅= 1,20 m. 4. Nombre de pieux : Pour estimer le nombre de pieux, on se réfère au chapitre 1.3.1 du dossier pilote PP73. Il présente une méthode, au stade de l’avant-projet, qui permet d’évaluer les réactions d’appuis maximales dues au tablier sous les charges permanentes et les différentes charges routières, on utilise pour ce faire la formule suivante : Avec :

R=R 0 (CP)×K CP ×LU +R 0 (tr)  Lr  max  R0 ( A(l ))  K A ; R0 ( Bc )  K B  KSEMB; R0 ( M c120 .KSEMC ) 

63

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG



KCP : traduit la différence par rapport à l’ouvrage moyen utilisé pour établir les abaques (on le prend égal à 1)



Lu : la largeur utile droite et Lt : largeur totale des trottoirs



KA et KB : coefficients de corrélation



KSEMB : coefficient d’excentrement applicable à R0 (Bc)



KSEMC : coefficient d’excentrement applicable R0 (Mc120)

Tableau.14.

Valeurs caractéristiques de Ka et Kb

KSEM  1 

e  Bc  

3e LSEM

ESURCH  2.5  NV ESURCH  4.3  1.35 m  1 m Et e  M c120   2 2 

LSEM : Longueur de la semelle de fondation = 5m ;



ESURCH : Largeur chargeable (7 m) ;



A(l), Bc et Trottoir sont multipliées par 1.2.

Les valeurs trouvées des coefficients sont données par le tableau suivant : LT

KA

KB

VIPP

11.5

1

7

2.2

1.6

1.81

7

2

PRAD

11.5

1

7

2.2

1.6

1.81

7

2

Tableau.15.

KSEMB KSEMC ESURCH

NV

LU

Les coefficients de calcul

PRAD

VIPP

R0(CP) (t) R0(TROT) (t) R0 (A(l)) (t) R0(Bc) (t) R0(Mc120) (t) R (t)

Appui intermédiaire 86,5 6,5 35 69,5 112,5 1246.25

Appui d'extrémit é 31 3 19,5 57 101.5 560.14

64

Appui intermédiaire 62 5,5 30 77 108,5 989.54

Appui d'extrémité 22,5 5 17,5 52 98 446.79

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG Tableau.16.

La charge R0 pour les différents appuis

On détermine les efforts horizontaux : VIPP

PRAD

Pile

Culée

Pile

Culée

Freinage (t)

4.5

8.25

4.5

8.25

Freinage majoré (t) Hf (m)

6.75

12.375

6.75

13.375

12

7

15

7

H (m)

13

8

16

8

Moment Ms (t .m)

58,5

26,4

72

26,4

Moment MF (t.m)

81

34,65

101,25

37,45

Tableau.17.

Les efforts horizontaux sur les semelles

Après on calcule le poids de la pile et de la culée : 

Pour la pile : P  2.4  B  D  L ;



Pour la culée : P  2.1 B  H  L. VIPP

PRAD

Poids pile (t)

699,6

938,4

P2 (poids partie vue) (t)

48,47

56,36

Poids pile-culée (t)

990,15

990,15

Contrainte admissible du pieu (Mpa) Q bar (t)

5.005

5,005

566,05

566,02

Tableau.18.

La contrainte admissible du pieu

Finalement, on calcule le nombre des pieux par la formule suivante : 

Pour le cas d’une pile :  R  P2    3N  1  D  L   1

np   

Ω  '

Pour le cas d’une culée :

np 

R   3N 1  H  L   2 Ω  '

Avec : 

Ω : Section du pieu

65

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG



N : Nombre de files



R : Réaction maximale



σ : Contrainte moyenne admissible de compression du pieu

 𝑃2 : Poids de la pile et du chevêtre (partie vue) On trouve donc : PRAD

VIPP Pile

Culée

Pile

Culée

Sans Freinage

3,77

3,08

3,83

2,89

Valeurs retenues

4

4

4

4

Tableau.19.

Le nombre des pieux pour les deux variantes

Les efforts horizontaux sont produits par une fraction de la force de freinage de 30 t d'un camion Bc, appliquée en tête de l'appui. On est dans le cas d’une force horizontale peu importante vis-à-vis des charges verticales. Compte tenu du supplément d'efforts auquel est soumise au moins l'une des files (les1 deux si la force F peut s'exercer dans les deux sens), on vérifiera si le nombre ou le diamètre des pieux déterminés à l’aide des formules ci-dessus conviennent ou s'il y a lieu de les modifier.

2.4  B  D  L  P2  2  k  F  H V R  lP ou 2.1  B  H  L   On calcule la valeur de n*Q et on la trouve inférieure à V calculée ci-dessous, donc le nombre et le diamètre des pieux déjà déterminés peuvent convenir et il n’y a pas besoin de les augmenter. Or, on a une largeur de tablier de 11,5m, et le nombre de 4 pieux par famille risque de ne pas permettre le travail de groupe de pieux, donc on préfère d’opter pour un groupe de 6 pieux par appui, à raison de 3 pieux par file.

Dispositions des pieux de fondations

66

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG

VII. Estimation du coût des variantes : Dans ce paragraphe on procèdera à une analyse multicritères qui va se baser sur les différents aspects de chaque variante, dont on compte l’aspect économique, le délai global, la facilité d’exécution et l’esthétique. Cette comparaison ne tient pas compte des culées et de la superstructure puisqu’elles sont pratiquement les mêmes pour les deux variantes.

VII.1.

Estimation du coût de la variante : pont PRAD

1. Coût des poutres : 

Le prix d’un mètre cube de béton 𝐵35 pour béton précontraint est estimé à 1350DH



le prix d’un Kg d’acier haute adhérence est de l’ordre de 15 DH

On a prévu 120kg d’acier haute adhérence pour chaque mètre cube de béton 

Le prix d’un Kg d’acier pour les armatures de précontraintes est 65 DH

On a prévu 45kg d’armatures de précontraintes pour chaque mètre cube de béton  Ce qui nous donne un prix de 6225DH pour chaque mètre cube de béton précontraint Le coût total des poutres est alors de : 14.02 MDH 2. Coût de l'hourdis : D’après notre prédimensionnement de l’hourdis on aura besoin d’une quantité de béton évaluée à 1048.8 m3, le prix d’un mètre cube de béton B30 est estimé à 1200DH. On prend une valeur forfaitaire de 220 Kg/m3 d’acier haute adhérence or le prix du kg est évalué à 15DH ce qui nous donne un prix de 4500DH au mètre cube pour le béton armé on trouve ainsi un coût total de l’hourdis de l’ordre de 4,7 millions de dirhams 3. Coût des piles et des fondations : Pile 1 Pile 2

Pile 3

Pile 4

Pile 5

Pile 6

Chevêtre (m3)

36.5

36.5

36.5

36.5

36.5

36.5

Fût (m3)

22.12

30.16

30.16

28.15

26.14

24.13

Semelle de liaison (m3)

70

70

70

70

70

70

La longueur d’un pieu (m)

32

48,8

50

52

55

59

Tableau.20.

Les quantités de béton pour éléments porteurs

Pour le chevêtre, le fût et la semelle de liaison le prix est de 4500DH/m 3 (B30 avec 220 Kg/m3 d’acier haute adhérence). Par contre pour les pieux le prix est de 8000 DH/ml. Par conséquence le prix des piles et fondations est : 6.8 millions de dirhams.

67

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG

On présente ci-dessous un tableau récapitulatif des différents coûts restants à estimer :

Poste de soudage

Prix MDH 0.02

Atelier de préfabrication des poutres Fonds de moule Cintres + échafaudage Installation de chantier

0.7 0.8 0.035 0.36

Tableau.21.

Prix divers relatifs à la variante PRAD.

D’après ce qui précède, On en déduit un coût total du tablier du pont mixte de l’ordre : 26.51 MDH

VII.2.

Estimation du coût de la variante : pont VIPP 1. Coût des poutres



Le prix d’un mètre cube de béton 𝐵35 pour béton précontraint est estimé à 1500DH



Le prix d’un Kg d’acier haute adhérence est de l’ordre de 15 DH

On a prévu 120kg d’acier haute adhérence pour chaque mètre cube de béton 

Le prix d’un Kg d’acier pour les armatures de précontraintes est 65 DH

On a prévu 45kg d’armatures de précontraintes pour chaque mètre cube de béton Ce qui nous donne un prix de 6225DH pour chaque mètre cube de béton précontraint Le coût total des poutres est alors de : 9,7 MDH 2. Coût de l'hourdis D’après notre prédimensionnement de l’hourdis on aura besoin d’une quantité de béton évaluée à 1048,8 m3, le prix d’un mètre cube de béton B30 est estimé à 1200DH. On prend une valeur forfaitaire de 220 Kg/m3 d’acier haute adhérence or le prix du kg est évalué à 15DH ce qui nous donne un prix de 4500DH au mètre cube pour le béton armé. On trouve ainsi un coût total de l’hourdis de l’ordre de 4,7 MDH 3. Coût des prédalles Les prédalles sont en béton armé, pour une quantité de 118,8m3 le prix sera de l’ordre 0,14 MDH 4. Coût des entretoises Les entretoises sont en béton armé, pour une quantité de 92,96m3 le prix sera de 0,11MDH 5. Coût des piles et des fondations :

Pile 1

Pile 2

68

Pile 3

Pile 4

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG

Chevêtre (m3)

44,89

44,89

44,89

44,89

Fût (m3)

23,58

39,31

35,37

27,51

Semelle de liaison (m3)

97,92

97,92

97,92

97,92

Longueur des pieux (m)

28

35

47

51

Tableau.22.

Les quantités de béton pour éléments porteurs

Pour le chevêtre, le fût et la semelle de liaison le prix est de 4500DH/m 3 (B30 avec 220 Kg/m3 d’acier haute adhérence). Par contre pour les pieux le prix est de 8000 DH/ml. Par conséquence le prix des piles et fondations est : 10,9 millions de dirhams. On présente ci-dessous un tableau récapitulatif des différents couts restants à estimer Nombre Atelier de préfabrication

-

Qte totale (m²) 1

Corps d’ancrage actif

48

-

installation de chantier

-

-

0.275

Lancement des poutres

4

30000

0.12

Tableau.23.

Prix unitaire dh -

Prix total MDH 0.3

3000

0.144

Coûts divers relatifs à la variante VIPP

D’après ce qui précède, on déduit un coût total du tablier du pont à poutres précontraintes VIPP de l’ordre :

VII.3.

26,4 MDH

Analyse multicritère : Coefficient Multiplicateur Coût

5 Accès aux appuis

Facilite d’exécution

Procédé de réalisation

Aléas fondations Esthétique Délai global Entretien Note globale Tableau.24.

4

2 3 2

VIPP

PRAD

4

4

4

2

3

2

3

3

3 3 5 85

2 2 4 66

Analyse multicritères

69

PROJET DE FIN D’ETUDE CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU VIADUC DE BOUREGREG Echelle d’appréciation

Note correspondante

Très bonne réponse au critère

5

Bonne réponse au critère

4

Réponse suffisante au critère

3

Réponse faible au critère

2

Réponse très faible au critère

1

Tableau.25.

VII.4.

Echelle d’appréciation

Conclusion :

L’analyse multicritères montre donc que la solution du pont à poutres en béton précontraint est relativement avantageuse de point de vue économique, mais elle plus avantageuse en ce qui concerne le délai global et la facilité d’exécution et esthétique. En effet, la variante PRAD présente plusieurs difficultés durant l’exécution comme l’imperfection du profil en long. Et donc, en général, les concepteurs s’orientent plus à la variante VIPP pour les avantages multiples qu’elles présentent.

70