Route du Ferrâdzo MATRAN MARLY Pile 6 km 1+568.40 Pile 5 Pile 4 Pile 3 Pile 2 Pile 1 km 1+799.23 Culée Matran Culée Marly 24.73 30.90 35.60 35.60 35.60 30.90 26.80 10.70 230.83 1 1 3 3 4 4 5 5 2 2 6 6 Ligne HT 220 kV Eau sous pression Zone inconstructible Zone inconstructible Etape 1 : 43.70 m Etape 2 : 31.85 m Etape 3 : 35.60 m Etape 4 : 35.60 m Etape 5 : 34.65 m Etape 6 : 29.70 m Etape 7 : 19.73 m 19.73 5.00 24.70 6.20 28.45 7.15 28.45 7.15 28.45 7.15 24.70 6.20 26.80 10.70 SCHEMA DE PRECONTRAINTE 2X 22T15S 2X 22T15S MATRAN MARLY 24.73 30.90 35.60 35.60 35.60 30.90 26.80 10.70 km 1+799.23 Culée Matran km 1+568.40 Culée Marly Pile 6 230.83 Pile 5 Pile 4 Pile 3 Pile 2 Pile 1 Eventuels pieux (voir rapport technique) 3 Pieux Ø90 cm forés tubés L = 26 m 4 Pieux Ø90 cm forés tubés L = 22 m 4 Pieux Ø90 cm forés tubés L = 14 m 4 Pieux Ø90 cm forés tubés L = 14 m 4 Pieux Ø90 cm forés tubés L = 17 m 3 Pieux Ø90 cm forés tubés L = 22 m 3 Pieux Ø90 cm forés tubés L = 22 m 2 Pieux Ø90 cm forés tubés L = 12 m Gabarit route du Ferrâdzo 620.80 620.06 619.13 618.07 617.00 615.93 615.00 614.20 613.88 8.52 12.99 18.53 17.16 11.69 6.33 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 3.0% 6 6 Glaciolacustre de progression Moraine Fluvioglaciaire de retrait Glaciolacustre de progression Moraine Fluvioglaciaire de retrait Remblais Alluvions récentes COUPE TRANSVERSALE A MI-TRAVEE (2-2) 1:50 3.50 1.90 3.50 1.90 Accotement Chaussée Chaussée Accotement 10.80 55 55 Matran Marly 3.0% 1.70 1.70 25 25 35 35 25 2.30 80 2.30 2.30 80 2.30 90 1.82 1.82 90 COUPE TRANSVERSALE SUR PILE 6 (4-4) 1:50 3.50 1.90 3.50 1.90 Accotement Chaussée Chaussée Accotement 10.80 Matran Marly 3.0% 1.70 1.70 85 50 85 2.20 25 35 35 4.30 1.50 1.60 25 1.85 75 2.70 2.70 75 6.90 53 6.33 55 55 25 25 2.30 80 2.30 2.30 80 2.30 90 1.82 1.82 90 Pieux Ø 90 cm COUPE TRANSVERSALE SUR PILE 4 (3-3) 1:50 3.50 1.90 3.50 1.90 Accotement Chaussée Chaussée Accotement 10.80 Matran Marly 3.0% 1.70 1.70 85 50 85 2.20 25 35 35 4.30 5 1.50 11.35 5 1.90 40 2.30 75 2.70 2.70 75 9.60 17.16 2.70 55 55 25 25 2.30 80 2.30 2.30 80 2.30 90 1.82 1.82 90 Pieux Ø 90 cm Treillis de fermeture Dalle de transition Appui mobile Joint de chaussée Chambre de visite COUPE LONGITUDINALE CULEE MATRAN 1:100 3.0% Eventuels pieux (voir rapport technique) 3.08 50 1.35 1.20 80 4.13 11.06 3.0% Eventuels pieux (voir rapport technique) 50 1.20 3.50 1.90 3.50 1.90 Accotement Chaussée Chaussée Accotement 10.80 Matran Marly 60 2.95 7.40 2.95 13.30 COUPE TRANSVERSALE CULEE MATRAN (1-1) 1:100 ELEVATION CULEE MATRAN 1:100 COUPE LONGITUDINALE CULEE MARLY 1:100 3.0% Dalle de transition 1.50 1.80 9.20 1.50 ELEVATION CULEE MARLY 1:100 1 2 0 5 [m] - 1:50 3 4 5 10 0 15 [m] - 1:100 10 20 30 [m] - 1:200 0 ETAPE 3 ETAPE 2.7 ETAPE 2.6 ETAPE 2.5 ETAPE 2.4 ETAPE 2.3 ETAPE 2.2 ETAPE 2.1 Culée Matran Culée Marly Pile 6 Pile 5 Pile 4 Pile 3 Pile 2 Pile 1 ETAPE 1 MATRAN MARLY SITUATION CULEE MATRAN 1:100 7.23 3.83 11.06 2.95 7.40 2.95 13.30 COUPE TRANSVERSALE CULEE MARLY (5-5) 1:100 3.0% 3.50 1.90 3.50 1.90 Accotement Chaussée Chaussée Accotement 10.80 Matran Marly 1.80 75 2.70 2.70 75 6.90 Pieux Ø 90 cm COUPE TRANSVERSALE CULEE MARLY (6-6) 1:100 3.0% 3.50 1.90 3.50 1.90 Accotement Chaussée Chaussée Accotement 10.80 Matran Marly 1.55 7.40 1.55 10.50 1.80 Pieux Ø 90 cm COUPE TRANSVERSALE ARRET DE BETONNAGE 1:50 3.50 1.90 3.50 1.90 Accotement Chaussée Chaussée Accotement 10.80 Matran Marly 3.0% 1.70 1.70 25 35 35 55 55 25 25 2.30 80 2.30 2.30 80 2.30 90 1.82 1.82 90 Pile 1 MATRAN Pile 2 Pile 3 Pile 4 Pile 5 Pile 6 MARLY économicité SITUATION 1:200 COUPE LONGITUDINALE 1:200 ELEVATION 1:200 économicité économicité Étape 2 : Réalisation du tablier • Bétonnage et mise en précontrainte de la travée de rive côté Marly ; • Bétonnage et mise en précontrainte par étapes successives des travées entre les piles 6 et 1 ; • Bétonnage et mise en précontrainte de la travée de rive côté Matran ; • Bétonnage des bordures ; • Bétonnage du mur de culée côté Matran et des dalles de transition. Étape 3 : Montage des équipements • Mise en place de l'étanchéité collée en plein et de l'asphalte coulé ; • Montage du système d'évacuation des eaux et des conduites industrielles ; • Montage des dispositifs de retenue des véhicules. Phasage constructif La réalisation du tablier sur un cintre fixe prenant directement appui sur les piles définitives de l'ouvrage est un procédé constructif très économique, sûr, rapide et parfaitement adapté au contexte du projet. L'utilisation de traverses au droit de chaque pile permet de supporter le cintre sans tours d'étayage provisoires et évite ainsi l'engagement du gabarit d'espace libre de la route du Ferrâdzo. Le tablier est bétonné depuis la culée côté Marly (culée monolithique stabilisant le pont longitudinalement) par étapes successives qui s'étendent au-delà de chaque pile sur environ 20% de la travée suivante. Lors de chaque étape de bétonnage, le cintre est suspendu à l'extrémité de l'étape préalablement réalisée. L'étape nouvellement bétonnée est ensuite mise en précontrainte et le cintre peut être déplacé sur la travée suivante. Étape 0 : Travaux préparatoires • Installations de chantier avec accès et raccordements ; • Sécurisation d'infrastructures diverses (route du Ferrâdzo, ligne à haute tension 220 kV, conduites enterrées, …). Étape 1 : Réalisation de l'infrastructure • Réalisation des plateformes de travail ; • Réalisation des fondations profondes (pieux forés-tubés) et des semelles de répartition ; • Réalisation complète des piles 1-6 ; • Réalisation partielle de la culée Matran (radier, bancs d'appui, murs d'aile). SECTIONS TRANSVERSALES DES PILES 1:200 Piles - Les 6 piles de l'ouvrage sont en béton armé et sont liées monolithiquement au tablier. Elles présentent une géométrie transversale en Y avec 2 branches inclinées dans la partie supérieure et un fût vertical dans la partie inférieure. Tout en offrant un appui direct aux nervures du tablier (dont la position transversale permet d'optimiser la dalle de roulement), cette géométrie des piles permet également de limiter leur impact visuel pour l'utilisateur de cette route (réduction de l'effet « barrage »), de garantir le gabarit de passage de la route du Ferrâdzo et permet enfin d'y appuyer directement le cintre de construction (pas de tours d'étayage). Toutes les piles ont une épaisseur de 60 cm constante sur leur hauteur. Les branches ont une section rectangulaire de largeur variable (90-122 cm). La hauteur de l'ouverture entre celles-ci (5.70 m) a été choisie sur la base de la pile la plus courte et permet éventuellement d'y introduire un cintre lors de la construction de l'ouvrage. Le fût vertical des piles présente une section rectangulaire de largeur constante (2.20 m) et sa hauteur est variable d'une pile à l'autre pour s'accommoder de la topographie du terrain Culées - Les deux culées de l'ouvrage sont conçues de manière très différente mais, dans les deux cas, leur conception vise à limiter l'impact visuel (pas de remblais, ni de murs d'aile imposants) et à donner l'impression d'un tablier « disparaissant » discrètement dans le terrain naturel. Du côté Marly, la culée constitue le point fixe du tablier et est donc conçue de manière totalement monolithique. Elle ne nécessite ainsi ni appareils d'appui, ni joint de chaussée. Il en découle une culée très simple et très économique. Dans l'optique d'éloigner le mur de culée de la route du Ferrâdzo et de se passer ainsi de remblais et/ou de murs d'ailes imposants le long de celle-ci, la culée est prolongée d'environ 10 m par rapport à la dernière travée. Du côté Matran, la culée est conçue de manière à absorber les mouvements horizontaux du tablier. Elle est équipée de 2 appuis pots (l'un mobile dans toutes les directions, l'autre fixe transversalement) et d'un joint de chaussée à peigne. Elle respecte en outre les dispositions de la directive 12'004 de l'OFROU, est entièrement visitable et est munie d'emplacements pour un éventuel vérinage du tablier (remplacement des appareils d'appui). Afin d'éviter la réalisation de pieux sous la ligne à haute tension 220 kV qui impose un gabarit vertical très restreint (env. 12 m), cette culée est conçue sous la forme d'une fondation superficielle (création d'une boite rigide, allongée et allégée). Les réactions sur le terrain sont uniformisées grâce au raidissage du radier par les murs d'aile et de culée et, pour limiter les excentricités, les réactions du tablier sont introduites à proximité de ces derniers. La faisabilité de ce concept est démontrée par un poids du volume de terrain évacué dans l'emprise de la culée supérieur à la réaction du tablier. Cependant, puisque le rapport géotechnique recommande la réalisation de pieux, la faisabilité de ceux-ci sous la ligne à haute tension 220 kV a également été vérifiée et est garantie (utilisation d'une foreuse en configuration compacte, voire ultra-compacte, de type LB 16-180 de Liebheer ou équivalente). Fondations - A l'exception de la culée côté Matran, l'ensemble de l'infrastructure repose sur des fondations profondes de type pieux forés-tubés ( 0.90 m) dont la longueur et le nombre ont été optimisés pour satisfaire aux exigences de résistance et d'aptitude au service en fonction des couches géologiques rencontrées. Afin de maximiser la flexibilité du système pile-fondation vis-à-vis des déplacements longitudinaux du tablier et de garantir ainsi une fissuration acceptable des piles, les pieux sont positionnés le long d'une ligne transversale unique. Contexte Le nouvel axe de liaison entre Marly et Matran contourne par le Sud la ville de Fribourg. Au lieu-dit Ferrâdzo, le tracé enjambe un vallon calme nécessitant la construction d'un ouvrage d'art. Le tracé franchit notamment le ruisseau du Ferrâdzo ainsi que la route portant le même nom. Le vallon a une pente douce et est ainsi peu profond. La partie Est de ce dernier est parsemée de cordons boisés. Ceux-ci sont constitués en grande partie de feuillus indigènes ainsi que de quelques résineux qui culminent à une hauteur approchant les 20m. Le restant des zones franchies par l'ouvrage d'art sont agricoles et pour la plupart des prairies de fourrage. Au droit du ruisseau du Ferrâdzo, une zone de 12 m de part et d'autre du ruisseau doit rester libre. Au vu des contraintes et de la tranquillité du site - dominance des espaces verts -, le pont de Chésalles doit rester discret, filigrane et simple afin de laisser la priorité à cet environnement naturel faiblement perturbé. Description du projet et intégration dans son contexte Dans ce lieu où la tranquillité du paysage naturel prédomine, le projet laisse à ce dernier la priorité de l'attention et s'insère par un geste naturel et logique. Il respecte l'environnement et ne cherche, ni à le changer, ni à le surpasser. Les formes calmes de la topographie et de la nature s'unissent avec les formes simples de la construction ainsi qu'avec son architecture sobre et discrète. Du côté Matran, l'ouvrage « surgit » de la zone en déblais pour venir se « poser » sur le plateau côté Marly. Dans le but de minimiser l'impact visuel de l'ouvrage et d'augmenter sa dynamique, les culées sont entièrement enterrées et le rapport longueur des travée - hauteur des piles a été optimisé. L'agencement des piles souligne également la symétrie de la vallée. La section très simple du tablier de hauteur constante se déroule dans le paysage de façon élégante et légère en prenant ponctuellement appui sur des piles très élancées. Elle permet aux futures conduites de se loger entre ses nervures, les rendant ainsi discrètes tout en étant accessibles. Les nervures du tablier reposent sur des piles en forme de Y. L'inclinaison de leurs branches s'inscrit dans le prolongement de celle des nervures et l'ouverture triangulaire ainsi générée est répétée à l'identique sur chacune des piles. L'unité de l'ouvrage s'en trouve renforcée. Conception structurale En plus des objectifs du MO qui ont été scrupuleusement respectés, la conception du nouveau pont de Chésalles est dictée par les principes suivants : Elégance de l'ouvrage et intégration dans son environnement par le choix d'éléments simples, élancés et homogènes ; Durabilité élevée et entretien minimal par le choix de détails constructifs adéquats et la minimisation du nombre d'équipements mécaniques ; Economicité générale du projet par le choix d'une structure porteuse optimale et d'un mode de construction économique, sûr et rapide ; Simplicité de construction, minimisation des nuisances et réduction des risques générés par le chantier. Description générale - Le nouveau pont de Chésalles est un ouvrage en béton armé précontraint dont le système porteur longitudinal est une poutre continue à hauteur constante. D'une longueur totale de 230.83 m et d'une largeur hors-tout de 11.90 m, il est subdivisé en 7 travées dont la portée varie entre 24.73 et 35.60 m. Longitudinalement, l'ouvrage est conçu comme un pont fixe, le tablier étant lié monolithiquement à la culée côté Marly alors qu'il est muni d'appareils d'appui et d'un joint de chaussée à la culée côté Matran. Matériaux - Béton : C35/45 pour le tablier et les bordures ; C30/37 pour les autres éléments. Armatures : B500B et B500C Précontrainte : Y1860S7-15,7 Tablier - Le tablier est conçu comme une section transversale ouverte en béton armé précontraint d'une hauteur constante de 1.70 m. La dalle de roulement est supportée par 2 nervures longitudinales dans lesquelles sont logés les câbles de précontrainte. L'élancement du tablier se trouve dans des limites raisonnables et économiques (l/h entre 16 et 21). La dalle de roulement a une largeur totale de 11.10 m et présente des porte-à-faux de 2.45 m. Son épaisseur varie entre 25 cm (aux extrémités et à mi-largeur) et 35 cm (au droit des nervures). La position transversale de ces dernières a été choisie de manière à homogénéiser les efforts dans la dalle de roulement et à la rendre ainsi très économique. Les 2 nervures longitudinales de la dalle de roulement ont une section trapézoïdale s'évasant vers le bas (hauteur : 1.35 m ; largeur : 0.80-0.90 m) et présentent une légère inclinaison transversale. Chaque nervure est munie de 2 câbles de précontrainte de 22 torons 0.6'' (150 mm 2 ) dont le tracé est parabolique et générant une contrainte de compression centrée d'environ 3 MPa dans le béton. ALTERNATIVE: CINTRE MOBILE COUPE TRANSVERSALE: CINTRE FIXE