Etude technique d'un pont metallique: cas du pont Katsya en ville de Butembo

A. LES MEMBRURES

L'effort N qui sollicite les membrures vaut N=

z

Avec MT=le moment isostatique total=228621,166645072kgf m Z= le bras de levier du moment M, z=2m.

N=

N=114310,583322536 kgf

La section à attribuer aux membrures pour absorber cet effort

vaut :

A'= N

A'=

A'=31,75293981181556cm²

Les membrures sont constituées de 4 profilés qui se partagent la résistance à cet effort de façon qu'il soit totalement absorbé. La section à donner à un profilé est de :

A1=

=

A1=7,938234952953889cm² 10,3cm²

Le profil choisi pour emplir cette tache suffit largement pour absorber l'effort N.

Nous retenons l'IPE100 pour cette fin.

B. LES DIAGONALES L'effort tranchant absorbé par une diagonale est donné par :

T'= T ?

T=31035,2850714285kgf

C ?= =0,7142857142857143

T=

T=43449,3990999kgf

La section minimale à donner à une diagonale vaut : A'=

A'=12,06927752777775cm²

Une diagonale étant constituée de deux profilés, chacun d'eux doit avoir une section minimale telle que :

A1=

A1=6,034638763888877cm² 7,64cm²

Cette section est suffisante pour résister à cet effort. Le profilé IPE80 proposé est maintenu.

C. LES MONTANTS

Les montants doivent absorber l'effort tranchant T obtenu dans la vérification des diagonales. La section qu'ils doivent avoir ensemble vaut :

A'=

A'=8,62091251984125 cm²

Un montant étant constitué de deux profilés la section minimale à donner à une pièce de montant vaut :

A1=

A1=4,310456 7,64 cm².

L'IPE80 suffit largement pour absorber cette sollicitation. Il est maintenu pour cette tache.

Toutes les sections conviennent pour absorber les sollicitations auxquelles la poutre latérale est soumise. La structure convient mieux pour

cette fin.

II.2. ASSEMBLAGE DES PIECES DE LA STRUCTURE⁸

Les procédés d'assemblage de l'acier sont : le boulonnage, le rivetage et le soudage. Les boulons et les rivets agissent par serrage de leur tête. Les boulons sont posés à froid, ils sont surtout utilisés pour réaliser des assemblages provisoires ou pour se substituer aux rivets, dans certains cas particuliers ou ceux-ci travailleraient mal. Le boulon comporte une tête fixe venue de forge avec sa tige, qui est filetée. Il comporte une deuxième tête mobile, appelée écrou, qui est vissée sur la partie filetée de la tige.

Les rivets sont posés à chaud. Ils constituaient le moyen d'assemblage le plus utilisé en construction métallique. Le rivet comporte une tête livrée d'usine avec sa tige; la deuxième tête est réalisée par forgeage de l'extrémité de la tige qui dépasse à cet effet les éléments à assembler, cette deuxième tête doit être terminée alors que le métal du rivet est encore très chaud. Ainsi, au refroidissement, la contraction de la tige provoque un serrage énergique des éléments à assembler.

La soudure assure l'assemblage par reconstitution de l'acier dans les joints ou dans les plans de contact des éléments à assembler. On utilise à cet effet des baguettes d'acier enrobé appelées électrodes, qui fondent sous la température extrêmement élevée de l'arc électrique.

De nos jours tous les ponts métalliques sont soudés. Les rivets ont été abandonnés. Quant aux boulons, ils sont encore utilisés pour les ponts de secours. Amenés en pièces détachées, ces ponts sont montés par boulonnage très rapidement.

⁸ Ir MAPENDO KABYABU Feja, cours de constructions métalliques,IBTP/Bbo, inédit,2012

Les boulons sont utilisés minimalement en deux pour assurer un bon assemblage des pièces. Dans ce travail nous allons nous limiter à donner la section par boulon. Les autres facteurs sont à vérifier en cas d'exécution de l'ouvrage en fonction de ceux qui seront disponibles sur le marché. Toutefois, nous faisons l'étude en fonction des boulons de classe 6.6 partout pour faciliter le choix sur le marché.

a. Le platelage : Celui-ci étant constitué de tôles en acier conçues avec des dispositifs

d'ancrage de manière à ne pas glisser sur les longerons. Les tôles formant le
trottoir sont pourvues de bordures de poids négligeable permettant de

séparer celui-ci de l'espace réservé aux véhicules.

b. Les longerons :

Ceux-ci sont liaisonnés entre elles et fixés sur les pièces de pont à l'aide de boulons ordinaires. Le freinage des véhicules tend à déstabiliser les longerons. Dans ces conditions les boulons travaillent au cisaillement provoque par l'effort tranchant T tel que :

1,54 f

Avec T= effort de freinage des véhicules types.

Le poids d'un camion type étant de 30000kgf, l'effort de freinage est donné par l'expression suivante pour un longeron :

T= T

T=10000kgf

n= nombre de plan de cisaillement=1

A= section du boulon non fileté fyb = limite d'élasticité du boulon

En choisissant d'utiliser les boulons de classe 6.6 de limite d'élasticité fyb=360 MPa=3600 bars=3600kg/cm², nous avons une section totale, que

doivent avoir les boulons assemblant une pièce de pont avec un longeron en un seul point de contact, équivalente à :

A~

A

A~ cm²

En prenant une section égale à cm², nous aurons deux boulons de 2.5cm² de section.

Pour assembler deux profils formant un seul longeron, nous aurons besoin d'un plat joignant leurs bouts et respectant les normes de trusquinage. Ce plat sera disposé sur leurs parois latérales. Etant donné que ce plat aura presque les mêmes caractéristiques que celles des profils utilisés en respectant les règles d'assemblage, il sera assemblé comme dans le cas de l'assemblage longeron- pièce de pont.

c. Pièces de pont

Comme les longerons, les pièces de pont sont exposées à un déversement si elles ne sont pas retenues par des éléments d'assemblage. Ce type d'assemblage soumet les boulons à un cisaillement donné par l'équarrissage suivant :

1,54 ~

X

fyb=3600 n=1

F=		=
	piè p

F=6000kgf

La section totale que doivent avoir les boulons vaut : A

A

A~2,5667cm²

d. Poutres latérales

Les membrures seront sorties de l'usine ayant les deux IPE accolés par la soudure. Les montants et les diagonales sont à fixer sur chantier. Les goussets seront déjà fixés par soudure comme le montre la figure suivante :

A A'

COUPE A-A'

1. Les montants

L'effort intérieur dans la barre soumet les boulons à un cisaillement.les montants doivent etre assemblés à l'aide de l'équarrissage suivant :

1,54 _nxTA> ~

T= l'effort intérieur dans la barre. T=31035,2850714285 kgf

n=1

fyb=3600 kg/cm²

A> , T

_A> 1,54x

x 3600

A> 13,27620528055553 cm²

A est la section minimale pour assembler une extrémité d'un montant à une des membrures. Pour avoir les deux extrémités assemblées, il faut prendre le double de A.

2. Les diagonales

Ici aussi les boulons sont soumis au cisaillement. La section totale qu'ils doivent avoir pour absorber cette sollicitation est de :

A>

T'=43449,3990999kgf n=1

fyb=3600kgf/cm²

_A> 1,54x

x

A> 12,06927752775 cm².

Cette section est celle minimale pour assembler une extrémité d'une diagonale avec une des membrures. Pour avoir la section totale devant assembler les deux extrémités, celle-ci sera doublée.

II.3. LANCEMENT 9

Le lancement de l'ouvrage s'exécute à l'aide d'un avant-bec. Ce procédé permet de sécuriser les appuis devant recevoir la structure. La phase entière de construction se déroule à la rive. L'assemblage se fait sur un châssis métallique adapté à chaque mode de lancement. Pour notre travail, ce châssis sera pourvu galets facilitant de le pousser lors du lancement.

Sur l'autre rive, on installe un appareil permettant de mouvoir la structure jusqu'à se reposer correctement sur les appuis. Nous avons choisi de faire usage d'un treuil qui sera relié à la structure par un câblage capable de tirer la structure jusqu'à sa destination.

La longueur de l'avant-bec varie en fonction de la portée. Voici le tableau indiquant la longueur de l'avant-bec :

Portée en m	Longueur de l'avant-bec en m	Poids de l'avant-bec en kg
9	6	2142
12	9	1750
15	9	1359
18	11	974
21	13	974
24	15	747

Etant donné que la valeur de la portée de notre ouvrage ne figure pas dans ce tableau, nous avons fait une extrapolation ayant déduit la valeur de l'avant-bec de celles de ce tableau. Cette longueur a été arrondie à 17m.

Les méthodes que nous adoptons sont celles n'exigeant pas assez de moyen pour mettre en place la structure assemblée.

⁹ Ir ISSEMIGHAMBO Roger,avant-projet de rehabilitation du pont Lume,TFC,IBTP/Bbo,2011

II.4. DIMENSIONNEMENT DES APPAREILS D'APPUI II.4.1. ELEMENTS CONSTITUTIFS

Un appareil d'appui en élastomère fretté est un bloc d'élastomère vulcanisé renforcé intérieurement par une ou plusieurs frettes en acier, collées chimiquement (adhérisation) pendant la vulcanisation. L'élastomère est un matériau macromoléculaire qui reprend approximativement sa forme et ses dimensions initiales après avoir subi une importante déformation sous l'effet d'une faible variation de contrainte.