Top Banner
Guide méthodologique
35

3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

Sep 13, 2018

Download

Documents

phungthuan
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Guide méthodologique

Page 2: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

Guide « Comportement dynamique des passerelles »Problématique, méthodologie et exemple d’application

Pascal Charles & Philippe VionRencontre CTOA / DOA de CETE

Jeudi 5 Octobre 2006

Page 3: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

1. Problématique2. Genèse du guide3. Méthodologie : classe de la passerelle, seuil de

confort et charge piétonne4. Amélioration du comportement dynamique5. Exemple d’application

Sommaire

Page 4: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

�������������� ���������������� ������������������ ����������������� � ������ ����������� �� !���������" ������ ���� �������#����� �����������$�������"���������� ��� ������ ������������������������� ���������� ��������%&�������������"�������������������'���(������)�������� ���������%

���� �� ����� )���)��� ��$������� ����� ��� *��������� ���)���� �� '������������������� ������������ ��������������������������$�������%

+��� � �� ,������ �*,-. / .0+1 ��� ������� �� $���� �� ������������������" ���� ��� ��� ������ $������� ������ ��� �� ����������� ���������"����������������� -*�%

1. Problématique

Page 5: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Passerelle Solferino inaugurée le 15/12/1999

Page 6: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Passerelle Solferino

2��������������������������� ������������' ��!���"#� �� ��!���"#�

��� �"�345(,������������

Page 7: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Passerelle Solferino amortisseurs dynamiques accordés

Page 8: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Passerelle du Millenium inaugurée le 10/06/2000

Page 9: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Passerelle du Millenium

$%&���'� ���� '(���(�� ��� ��%�

�!���"#�!)��"#�!*+�"#��!�+�"#

,�����(������������������������-� ���� �������-���%���- �����

���'��� ����-� �(�-���� �≈ ��-(%��� ����.

Page 10: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

��/��������-%�(��� �+�01�

��/�����- �����������01

Passerelle du Millenium

essais de foule

… et installation des

amortisseurs visqueux

Page 11: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

2. Genèse du Guide2 6�� ��������� �����������������������)�� ������������7 ���������

���)��7���)������ �� ���89: ���'���������)�������� ������7�2 &�������"���;����!<.�����������������������������'��������

�������������� ������������������� ��� �������"������ �����������$�����������������$������������ '����������������������"��� ������"����������� ��������������'�������������9����$�������$������������������=����������$�%

2 1'��$�����������������>�����������)������������������������� ��������� �������������������������)���������>����→→→→ �� ���������������������������%%%

2 ���������� �������������������������������������������!������������� ����������� -*�%1������ ����������� ������������������ ������������ '����������������'�$����)����������������������������������%

Page 12: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

3. Méthodologie pour le calcul des passerelles2 �3�(4������������ �����- ������→ 0��2 �3�(4��������������������� 5���-���→ 0��2 ��'����� ����)������ (��%'� (�!�����%���(��(��������

�%'� (�%�����������'�'������ �''%�%�(�� 2 6���'3'����� ������ �� ���!� (����'�'����� �

''%�%�(�� �� ���%'� (��7 (����'��-���������8��(&�����(�%9�

: �%;(�(�(����� �' ����'3���5�-��������'��-���: �%;(�(�(����� ����( ����� �5�-��������'��-��: ��'����� �''%�%�(�� : <%(;('�(���-�--����4��(���4����'��;�������4� ��(� ���''�'3��: 0��(;('�(�� �%��������� �7 ��'������ �������( �� 9: =%�( �(�����%-���� ������� ( � (��%'� (�

Page 13: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Classe de la passerelle

2 1�����?2 � ������������� ����������!�'�� ��(���-�����(���� �#��� � �> � ;(�������� -��-�%� � 7��� -��� ��� �� '���(��(�%� ��'3��(�������-(%����(���� ��� �#��� �'��-%� �-����������������������(��-(��9?

2 1�����??? � ����������������������������!�-������-;�( �@��� ��� %�� -� �� � ���-� � (�-���� !� � � A�( � @��� '3�%�� �������� � �;'�?

2 1�����?? � ��������������������������(���� �� ����!� ���( ��5�����;('�(�-��������-������@���-;�( �'3�%�� �������� � �;'�?

2 1����� ? � ��������� ������� ������� ��� (���� � ������������������ ����������!�7-% ��'�������������������� ��(�������%���5�-�4(�(�%!�-��4��-��9����;%&����������-���%��-��� ;���� ���� � �7��(;� ��(�� !����( �� �B9!� ���( ��5�����;('��> �(�-����?

Page 14: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

2��� → '��;���C�����D� ��(���- ������� �� ��%�(&������&�������������-� '(�������-3%���>�����(�'��;��?�Confort maximum : lesaccélérations subies par la structure sont pratiquement imperceptiblespar les usagers.

-��� → '��;���C���8���D� �� �'���� �les accélérations subies par lastructure sont simplement perceptibles par les usagers.

@���� → '��;���C��%�(�'��D� �dans des configurations de chargement peufréquentes, les accélérations subies par la structure sont ressenties parles usagers, sans pour autant devenir intolérables. �(������������( ���(���'�� �5���'3(��'������&������������;E��!�(����8���A�( ����'��-���������?

-��$� → �> �(�'��;�����!�5�-� '(�?

Seuils de confort

Page 15: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Méthodologie pour le calcul des passerelles

Classe de lapasserelle

Calcul des fréquences propres

Classes I à III

Aucun calcul requis

Cas de charge dynamiques à étudier

Accélérations maximales subies par la structure

Limites d’accélérationSeuil de non-synchronisation

Evaluation du trafic

Niveau de confort

sensible

négligeable

Classe IV

Confort jugésuffisant sanscalculd’accélérations

Conclusion surle confort

Niveau du risquede résonance Maître d’ouvrage

Page 16: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

.������������2���������7�� .9

.������������5���(�������7�� .9

Accélération 0 0,5 1 2,5

Plage 1

Plage 4

Plage 3

Plage 2

Max

Min

Moyen

Accélération 0 0,15 0,3 0,8

Plage 1

Plage 2

Plage 3

Plage 4

Max

Moyen

Min

0,1

Plages d’accélération���-(��(����� ��(;;%��� � ��(� ����'��;����%���(�% ��� ����(��%���

��(���������''�'3���;%&����(��

Page 17: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

��'����� �;%&���'� �����%���(��(���������%'� (�%���������� %�( �����'�'����� �''%�%�(��

�����4�( � ���������8 ���(��(��-3(&��

0��)������2���������7���"#9

0��)������5���(�������7���"#9

Fréquence 0 1 1,7 2,1 2,6 5

Plage 1

Plage 3

Plage 2

Plage 4

Fréquence 0 0,5 1,1 2,5

Plage 1

Plage 3

Plage 2

Plage 4

0,3 1,3

Calcul des fréquences pour les classes I, II et III

Risque maxi derésonance

Risque moyen derésonance

Page 18: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Nécessité de faire ou non les calculs d’accélérationsTableau croisé Fréquence / Trafic = Risque →→→→ chargement +/- sévère :

Cas 1 Cas 3

néantnéant

Cas 3

Cas 1

Cas 2

1 2 3

plage où se situe la fréquence propre

I

II

III

Cas de charge à retenir pour le contrôle desaccélérations

Trèsdense

Dense

Peudense

cas 3 : Complément foule (2° harmonique)cas 1 : Foule peu dense et densecas 2 : Foule très dense

Cas 2

ClasseTrafic

Risque maxi derésonance

Risque moyen derésonance

Page 19: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Valeurs des amortissementà prendre en compte

type Pourcentage d'Amortissement critiquebéton armé 1.30%béton précontraint 1.00%mixte 0.60%acier 0.40%

Rappel :l’amortissement plafonne les vibrationset dissipe +/- vite les vibrations

( )

( )��

=

matériaumm

matériaumimm

EI

EI ,

imodeéquivalent

ξξ

���'����'��-� %�����-�� (�� ���%(�4

��� -�������5��� ����( ����� �������(������;(��� �75��(��9�

FF��4����( ����� �-( ����'��-���-������'��-�������� ( �(&��???

Amplification maxi

ξ2

1

-40,00

-30,00

-20,00

-10,00

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

160,

01

160,

52

161,

02

161,

53

162,

04

162,

55

163,

05

163,

56

164,

07

164,

58

165,

09

165,

59

166,

10

166,

61

167,

12

167,

62

168,

13

168,

64

169,

15

169,

66

170,

16

170,

67

171,

18

171,

69

172,

20

172,

70

173,

21

173,

72

174,

23

174,

73

175,

24

175,

75

176,

26

176,

77

177,

27

177,

78

178,

29

178,

80

179,

30

Le calcul de l’accélération dépend

Page 20: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

� ��G�� �$�����-������ �!�-����� �- ����� ����'� ��,,����,,,��7�H��× �9

=%-�(�(����� �;%&���'� � �(����������(����I� ����%-�(�(����%��(���� �-3 �

J�����%&�(������H�

��!��× √ 7ξ ���9

K��% ��������''%�%�(�����(��@���(�;%(����� ��(�����'��;����%;(�(�-����0������ ��(����''�'3������

�!���� .��� ����' ����(��(�� ���%��

���;;('(����ψ

Classe Densité d de la fouleIII 0,5 piéton/m2

II 0,8 piéton/m2

Direction Charge par m²Verticale (v) d × (280N) × cos(2πfvt) × 10,8 × (ξ /n)1/2 × ψLongitudinale (l) d × (140N) × cos(2πflt) × 10,8 × (ξ /n)1/2 × ψTransversale (t) d × (35N) × cos(2πftt) × 10,8 × (ξ /n)1/2 × ψ

0 1 1,7 2,1

1

2,6

0

Freqstructure

0 0,35

0,5 1,1

1

1,3 Freqstructure

0

Cas de charge

Le calcul de l’accélération dépend

Page 21: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

� ��G�� �$�������� �� �- ����� ����'� ��,���(&������� ���� (�%������-(%������.

� ��GL� � �'�����3���(&���������'3���� �-(%��� ?(����' �������!��( �;�'���������'��;;('(����ψ ����%�'(M-> �

6(%��� ���� �5���;%&���'��-�-�!��( �-3 � ��%��(�

J�����%&�(������H

�!�+�√�

Direction Charge par m2

Verticale (v) 1,0 × (280N) × cos(2πfvt) × 1,85 (1/n)1/2 × ψ Longitudinale (l) 1,0 × (140N) × cos(2πflt) × 1,85 (1/n)1/2 × ψTransversale (t) 1,0 × (35N) × cos(2πftt) × 1,85 (1/n)1/2 × ψ

0 2,6 3,4 4,2

1

5 Freqstructure

0 1,3 1,7 2,1

1

2,5 Freqstructure

Cas de charge

Page 22: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

6� (�(����������� �'3�� �5�-��������'��-���7'��-�����������(���(��� ���9

Positionnement des charges

Le calcul de l’accélération dépend

Page 23: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Finalement …

2 K� �''%�%�(�� �'�'��%� � ����'��-%� ��4� ��(� ����'��;����%;(�( �(��(�'�������-�����N����������

ça marche …

Page 24: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

0��(;('�(�� �%��������� � (��%- �������� � ��(� ����'��;��� 0��(;('�(����� �;%&���'� �-�-� �(�( ��!����(;('�(����� �'���(�(�� ����

�(( �� B0��(;('�(��� ��'��������� �''%�%�(�� ��������(��������� �!�

�������(��������-�('(-�(����� �%�%���� ����� ��'���� �;�����������( �7-��������%����5�'����'���-��4��-��9

�A���������( �� ������(� ��'�� =%�( �(������ ( ��8��(&���-> ����4�-����� ������'��;;('(����%���

�����( �����!�����%�%�� �-%(���5�'���(���(�( %�-������'�'��!����� ( ����;�����-���'�� ���������������(��(������'��-���������8��(&��

4. Amélioration du comportement dynamique

Ou ça ne marche pas …

Page 25: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

5 – Exemple récent

2 K�H�����2 ��H��!�+���

Page 26: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

5 – DCE

Fréquence 0 1 1,7 2,1 2,6 5

Plage 1

Plage 3

Plage 2

Plage 4

Page 27: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

5 – incidence alourdissement

Fréquence 0 1 1,7 2,1 2,6 5

Plage 1

Plage 3

Plage 2

Plage 4

Page 28: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

5 – incidence allégement

Fréquence 0 1 1,7 2,1 2,6 5

Plage 1

Plage 3

Plage 2

Plage 4

Page 29: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Page 30: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

1,00 m

dalle béton4,00 m ×0,10 m

tôle 30 mm

largeur utile 3,50 m

2,00 m

���-���� �� ��� �

Exemple d’application

Page 31: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

6 ������5�����%� �����������'( ����%���(&�����'�-��������%����-�('(-��?

���%���(�� �''� (��������� �'� � �,,,!�,,����,���;�����8���7F��� .9!����( �������!�O� (�������%����

-�('(-������-��K���(���(���� �

40,00 m40,00 m

5. Exemple d’application

Page 32: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Exemple d’application (calcul des fréquences)

0��� �-�-� ����;%&���'� �� � �-�����-(%������.� �

Page 33: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

6��������������� �;%&���'� �3��� ����� � � ����%��� �5� �!*��"#�5��(�������!���"#�-�����-(%�������. �� (�������� ���-������→ J%'� (�%����;(�����'�'���-����� �'� � �,,,!�,,!�,6��������������� �;%&���'� �3��� ����� � � ����%��� �5� L!���"#�5��(�������!*��"#�-�����-(%�������. �� (�������� ���-����L�→ J%'� (�%����;(�����'�'���-����� �'� � �,,����,

Cas 1 Cas 3

néantnéant

Cas 3

Cas 1

Cas 2

1 2 3

plage où se situe la fréquence propre

I

II

III

Cas de charge à retenir pour le contrôle desaccélérations

Trèsdense

Dense

Peudense

cas 3 : Complément foule (2° harmonique)cas 1 : Foule peu dense et densecas 2 : Foule très dense

Cas 2

ClasseTraficFréquence 0 1 1,7 2,1 2,6 5

Plage 1

Plage 3

Plage 2

Plage 4

Exemple d’application (calcul des fréquences)

Page 34: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Exemple d’application (calcul des accélérations)�� ��,,,� �0��������(�%������(&������

0����������������''%�%�(�������!���� .�P���� .�� ��,,� ���0����������������''%�%�(�������!L���� .�����Q

0����������������''%�%�(�������!�L�� .�P���� .�� ��,�� ���0����������������''%�%�(�������!�)��� .�����Q

0����������������''%�%�(������L!���� .�PP���� .

Accélération 0 0,5 1 2,5

Plage 1

Plage 4

Plage 3

Plage 2

Max

Min

Moyen

Page 35: 3.1 - Guide Passerelle - piles.setra.equipement.gouv.fr · Guide « Comportement dynamique des passerelles ... Méthodologie pour le calcul des passerelles Classe de la ... Conclusion

���������� ���������������������� ���������������������

Exemple d’application (modification structurelle)�����(��� (�������- ������ "�����- ��������5������→ �� �;%&���'� ����������6��������������� �;%&���'� �3��� ����� � � ����%��� �5� �!+)�"#�5��(�������!�)�"#�-�����-(%�������. �� (�������� ���-������→ J%'� (�%����;(�����'�'���-����� �'� � �,,!�,6��������������� �;%&���'� �3��� ����� � � ����%��� �5� �!���"#�5��(������L!�L�"#�-�����-(%�������. �� (�������� ���-����L�→ J%'� (�%����;(�����'�'���-����� �'� � �,,����,

0���������'� ��,,�����������''%�%�(�������!L��� .��Q0���������'� ��,�����������''%�%�(�������!�+�� .��Q

���'�� (�� �-%'%����� � ���� �'�����3���(&���(�'3��%�