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Formation Eurocodes 1
Ponts à haubans
Réglages des haubans et contrôles géométriques
Florent Imberty
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 2 - 30 mars
2006
Sommaire
• Typologies de ponts à haubans
• Réglages des haubans en phase études
• Réglages et contrôles en phase de chantier
• Conseils pour la gestion ultérieure de l’ouvrage
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Formation Eurocodes 2
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 3 - 30 mars
2006
Les typologies de ponts à haubans
• Typologie de la nappe– Centrale / Latérale– Harpe / éventail–
Haubans réduits / Haubans multiples répartis
• Matériau et section transversale– Béton précontraint– Mixte–
Caisson orthotrope
• Méthodes de construction• Les types de haubans
– MTP : multi-torons parallèles– MFP : multi-fils parallèles–
TMC : torons multi-couches
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2006
Typologie de la nappe
• Nappe axiale :– en cas de TPC– généralement, en cas de tablier
large– possible jusqu’à 400-500m de portée– nécessite un tablier
rigide en torsion⇒esthétiqueTablier de faible largeur : problème de
croisement des véhiculesExceptions : Pont de l’aire de Farge… et
pont de Volonne !
Acceptable pour petites portées
• Nappe latérale :– toujours possible– obligatoire pour les très
grandes portées (stabilisation au vent)
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Formation Eurocodes 3
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2006
Forme de la nappe
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2006
Typologie de la nappe
• Nombre de haubans :
– Haubans réduits et tablier rigide (école allemande)
– Haubans multiples répartis et tablier souple (tendance
moderne)
– Travées haubanées multiples
• Suite de l’exposé : haubans multiples, travée principale
unique
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Formation Eurocodes 4
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2006
Matériau et section transversale
• Profils ouverts (suspension latérale) :– dalles béton minces–
dalles nervurées béton– bi-poutres
• Profils fermés, rigides en torsion (suspension axiale ou
ouvrages larges) :– caissons béton– caissons mixtes– caissons à
dalle orthotrope
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2006
Matériau et section transversale
• Profils ouverts (suspension latérale) :– dalles béton
minces
Pont d’Evripos (Grèce)
Pont sur la Bidouze
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Formation Eurocodes 5
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Matériau et section transversale
• Profils ouverts (suspension latérale) :– dalles nervurées
Pont de Chalon sur Saône
Pont de Gilly
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2006
Matériau et section transversale
• Profils ouverts (suspension latérale) :– bipoutres
Pont de Seyssel
Pont de Karkistensalmi (Finlande)
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Formation Eurocodes 6
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2006
Matériau et section transversale
• Profils fermés :– caissons béton
Pont sur l’Isère
Pont de Wandre
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2006
Matériau et section transversale
• Profils fermés :– caissons mixtes
Pont de Volonne
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Formation Eurocodes 7
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2006
Matériau et section transversale
• Profils fermés :– caissons à dalle orthotrope
Pont de Normandie – Travée centrale
Pont de Saint-Nazaire
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2006
Les méthodes de construction• Sur cintre
• Extrapolations : – lancement sur palées– mise en place par
rotation
= technique à utiliser lorsque possible (simplification
réalisation et respect géométrie)
• Encorbellements successifs : technique délicate, mais
incontournable pour les grandes portées
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Formation Eurocodes 8
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2006
Types de haubans
• 3 familles :
– MTP : multi-torons parallèles• à gaines individuelles• à gaine
collective
– MFP : multi-fils parallèles
– TMC : toron multi-couches• à fils ronds• à fils ronds et
profilés
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2006
Types de haubans
Enveloppe extérieure
Gaine individuelle
optionnelle
Toron à 7 fils
Air
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Formation Eurocodes 9
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2006
Qualification des procédés de haubanage
• Voir recommandations CIP (2001). Principaux critères :–
Qualification mécanique
• Résistance (composants et système)• Tenue en fatigue
– Étanchéité du système– Tenue dans le temps
• Vieillissement des gaines• Tenue des couleurs
• Garanties contractuelles particulières à spécifier au projet
:– protection anti-corrosion des pièces métalliques (fascicule 56
du
CCTG)– durabilité des gaines de haubans– stabilité des couleurs–
bon fonctionnement des amortisseurs (le cas échéant)
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2006
Réglage des haubans en phase étude
• Cas général : nécessité d’un préchargement
(exceptions : bowstring)
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Formation Eurocodes 10
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2006
Réglage des haubans en phase étude
• Les règles pour définir la tension des haubans en service :–
efforts et contraintes sous surcharges (général pour tout
ouvrage)=> dimensionnant notamment pour les tabliers minces,
les
caissons à nappe axiale et les travées multiples (Millau)
– minimiser les flexions dans le tablier et les pylônes sous
charges permanentes (notamment précontrainte)
=> critère important notamment ponts béton : fluage, et ponts
à faible inertieExemple de reports de charges par de la
précontrainte
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2006
Réglage des haubans en phase étude
• Appréciation de la qualité d’un réglage :– moments à vide dans
le tablier et le pylône– régularité des tensions dans les
haubans
Exemple de réglage médiocre : courbe de moment dans le
tablier
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Formation Eurocodes 11
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2006
Réglage des haubans en phase étude
• Les règles pour définir la tension des haubans en
service(suite) :– respect de la géométrie finale du tablier, en
tenant compte de
toutes les charges permanentes (notamment
précontrainte)Nécessité de définir la géométrie de référence
• Choix des charges de superstructures (valeur à la mise en
service)• Cas des ponts en béton : choix du temps de
référence(fluage => évolution de la flèche) en fonction des
retensions
éventuelles…• Cas des ponts mixtes : choix du coefficient
d’équivalence
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2006
Détermination tension haubans
• Règle dite du pendule (valable pour tabliers souples)
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Formation Eurocodes 12
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2006
Détermination tension haubans
• Tension maximale sous ELS rare (en général dimensionnante) : –
FELS ≤ 0,45 FGUTS force de rupture garantie
– FELS ≤ 0,50 FGUTS
si dispositions pour filtrer et minimiser les flexions parasites
aux ancrages
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2006
Détermination tension haubans
• Exemple – Haubans de puissance continue ou discontinue
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Formation Eurocodes 13
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2006
Détermination tension haubans
• Sections des haubans près des pylônes
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2006
Étude des phases de construction
• Les règles pour définir la tension des haubans en construction
:– Phases de construction => efforts de flexion parasites dans
le
tablier :• poids équipage mobile• présence ou non dalle pour un
pont mixte• absence des superstructures
⇒solution : tension des haubans en plusieurs phasesAutre
avantage : meilleur respect géométrie…
Définition des phases de mise en tension : selon les méthodes,
àl’exécution
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Formation Eurocodes 14
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 27 - 30 mars
2006
Les paramètres de calcul / de contrôle
• Longueur à vide des haubans– Intrinsèque– Non mesurable
• Prédéformation des haubans– Intrinsèque– Non mesurable
• Tension– Non intrinsèque– Mesurable
• Géométrie– Non intrinsèque– Mesurable
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2006
Réglage des haubans sur chantier
• Objectif : obtenir les tensions / prédéformations / géométrie
prévues par le calcul
• Règle générale : mesures redondantes
• Trois problématiques :– Bonne géométrie relative (pas de droit
à l’erreur)– Bonne géométrie d’ensemble (correction possible par
réglage
haubans)– Bon réglage des haubans (correction toujours
possible)
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Formation Eurocodes 15
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 29 - 30 mars
2006
Géométrie du tablier – Contre-flèches
• En général : construction sans contreflèches⇒ Construire un
tablier correspondant exactement à la
géométrie finale
• Procédures différentes pour les ponts en béton et ponts en
métal
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 30 - 30 mars
2006
Géométrie du tablier – Contre-flèches• Cas des ponts
métalliquesRéglage « facile » avec un pont métallique. Fait lors de
la
préfabrication en usine. Indépendant de la tension des
haubans
Technique de conjugaison des joints :- montage à blanc- repérage
de part et d’autre des joints de soudure – mesure des
distances entre repères- lors du montage : on reproduit ces
repères
Erreur en usine non rattrapable sans introduire des efforts
parasites => précision !
Pont de Volonne : cintre « souple » => attention à la
géométrie !
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Formation Eurocodes 16
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 31 - 30 mars
2006
Géométrie du tablier• Cas des ponts en béton
– Ponts coulés sur cintre : facile si cintre suffisamment
rigide
– Voussoirs préfabriqués : même principe que pour les ponts en
métal (mais utilisation très rare pour ponts à haubans)
– Plus difficile avec un pont en béton coulé en place :
construction en géométrie relative. Principe : ne pas enfermer de
cassures angulaires => réglage de l’équipage mobile en géométrie
relative par rapport aux voussoirs précédentsDifficultés : poids du
béton frais qui vient perturber la géométrie… D’où des haubans de
travail sur l’équipage mobile
– Attention : erreurs en géométrie non rattrapables. Erreurs sur
les tensions des haubans rattrapables
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 32 - 30 mars
2006
Géométrie du tablier
• En cas d’écart avec la géométrie finale :– Pas de retensions
inconsidérées !– Imperfections locales de géométrie sans
conséquence => il vaut
mieux les cacher après coup (corniches)– Si erreur systématique
(par exemple, due à une erreur sur le
poids propre ou sur les vérins), corriger les tensions après
recalcul et vérification structure
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Formation Eurocodes 17
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 33 - 30 mars
2006
Méthode de tension d’un hauban
• Tension initiale– Les possibilités et difficultés :
• Pilotage en force :– précision vérin 2%,– précision poids
structure 2%,– incertitudes poids matériel chantier,– gradient
thermique,– souplesse extrémité fléau (traînage cisaillement)
⇒ à utiliser pour les structures très raides (haubans réduits)•
Pilotage en flèche du tablier (encorbellements)
– nécessite un tablier très souple– non applicable aux premiers
haubans près des pylônes (rigidité)– gradient thermique– erreurs
trop grandes – risque d’écarts de tensions entre haubans
successifs
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 34 - 30 mars
2006
Méthode de tension d’un hauban
• Tension initiale– Les possibilités et difficultés (suite)
:
• Tension en 2 fois : meilleure solution– Première tension à
70-90% tension théorique– Mesure simultanée tension hauban et
déplacements aux nœuds
(tablier, pylône). (A faire au petit matin…)– D’où la
prédéformation introduite– Par différence, on en déduit le
complément de prédéformation
encore nécessaire– 2ème phase : retension avec pilotage en
déplacement (cf ci-après)
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Formation Eurocodes 18
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 35 - 30 mars
2006
Méthode de tension d’un hauban
• Tension initiale– Assurer une isotension entre torons d’un
même hauban
• Difficulté :– poids gaine porté par le premier toron– la
tension d’un toron détend ceux tendus précédemment
⇒procédés brevetés par les fabricants.⇒Exemple : Isotension
(Freyssinet)
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 36 - 30 mars
2006
Méthode de tension d’un hauban
• Retension :– pilotée en déplacement– mesure du déplacement de
l’ancrage par rapport à la plaque
d’appui sur la structure : plusieurs possibilités• course vérin•
repère sur le hauban• nombre de tours de l’écrou sur la vis
– contrôler la force pour déceler des anomalies éventuelles•
Exemple : retension haubans de Brotonne (7 ans après mise
en service) :– Tension le plus long : +120t– Après retension des
autres : +12t
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Formation Eurocodes 19
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 37 - 30 mars
2006
Matériel de mise en tension
• Recommandations CIP : – Matériel conforme aux indications de
la notice technique du
procédé de haubanage– Tarage des vérins au moins 2 fois par an–
Sur chantier :
• 1 manomètre étalon, précision relative 0,5%, étalonné au moins
une fois par an par un laboratoire compétent
• au moins 2 manomètres avec fiche d’étalonnage datant de moins
de 3 mois, servant aux mesures
• vérification des manomètres servant aux mesures à l’aide du
manomètre étalon :
– avant première mise en tension– au moins tous les 4 haubans ou
300 torons
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 38 - 30 mars
2006
Conseils pour la gestion ultérieure de l’OA• Connaître l’état
initial de la structure (au moment de la
réception)– géométrie du tablier et des pylônes– tensions dans
les haubans– ouverture des joints de chaussée– position des appuis–
température extérieure à laquelle ces mesures ont été faites –
par gradient thermique nul si possible (petit matin)– les
courbes enveloppes des contraintes sur la fibre supérieure
(à vide à la mise en service et au temps infini, à l'ELS rare
(ou fréquent))
– les courbes enveloppes des contraintes sur la fibre inférieure
pour les mêmes cas de charge
– le tableau des sollicitations (N, M) et des contraintes dans
lessections les plus sollicitées
– corrections à appliquer pour température
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Formation Eurocodes 20
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 39 - 30 mars
2006
Conseils pour la gestion ultérieure de l’OA
• Garantir l’accessibilité des haubans :– accès aux ancrages–
dispositifs d’accrochages pour vérins de retension
• Disposer des procédures fournies par l’entreprise :–
instructions de maintenance– remplacement hauban (partiel ou
complet)
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 40 - 30 mars
2006
Conseils pour la gestion ultérieure de l’OA• Définir un
programme de surveillance :
– visites périodiques (ex. 3 ans)– inspections détaillées (ex. 6
ans)
• Contrôles à effectuer :– géométrie (tablier, verticalité
pylônes, appuis, joints)– surveillance des sections les plus
sollicitées– haubans, partie courante :
• aspect de la gaine générale : fissuration de la gaine,
coulures (rouille, eau, cire), traces de chocs de véhicules hors
gabarit ; une déformation locale de la gaine peut la marque due à
la rupture d'un toron ou d'un fil.
• lors des inspections détaillées, démontage partiel d’un hauban
possible
• vérification tension : au vérin, ou méthode vibratoire–
haubans, ancrages : coulures, fissuration structure (béton ou
métal) ; aspect tube guide et anti-vandalisme éventuel
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Formation Eurocodes 21
Club OA Méditerranée – Ponts à haubans – Page 41 - 30 mars
2006
Bibliographie et crédits photos
• Bulletin Ponts Métalliques n°21 (2002) : article de Michel
Virlogeux
• Recommandations CIP Haubans (2001), Ed. Sétra• Conférence
Deauville 1994 « Ponts suspendus et à
haubans » (Ponts de Normandie, de Chalon-sur-Saône, sur
l’Elorn…)