action du trafic routier
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action du trafic routier
Cours de Projet de Pont Actions du trafic routier cours de projet de pont - actions 1 EN 1991 Eurocode 1 Actions sur les structures Partie 2 : Charges sur les ponts, dues au trafic cours de projet de pont - actions 2 EN 1991-2 - TABLE DES MATIERES • • • • • Préface Chapitre 1 Chapitre 2 Chapitre 3 Chapitre 4 • Chapitre 5 • Chapitre 6 Généralités Classement des actions Situations de projet Actions dues au trafic routier et autres actions spécifiques aux ponts-routes Actions sur les trottoirs, les pistes cyclables et les passerelles Actions dues au trafic ferroviaire et autres actions spécifiques aux ponts-rails cours de projet de pont - actions 3 EN 1991-2 - TABLE DES MATIERES (Suite) • Annexe A (I) • Annexe B (I) • Annexe C (N) • Annexe D (N) • Annexe E (I) • Annexe F (I) • Annexe G (I) • Annexe H (I) Modèles de véhicules spéciaux pour les ponts routiers Calcul de la durée de vie en fatigue des ponts routiers - méthode basée sur les trafics enregistrés Coefficients dynamiques 1+ϕ pour trains réels Bases du calcul en fatigue des structures ferroviaires Limites de validité du modèles HSLM et choix du train critique universel dérivé de HSLM-A Critères à vérifier si une analyse dynamique n’est pas exigée Méthode de détermination de la réponse combinée d’une structure et de la voie aux actions variables Charges sur les ponts-rails en situation transitoire cours de projet de pont - actions 4 EN 1991-2 - Section 4 Actions dues au trafic routier et autres actions spécifiques aux ponts-routes • • • • • • • • • 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 Domaine d'application Représentation des actions Charges verticales - Valeurs caractéristiques Forces horizontales - Valeurs caractéristiques Groupes de charges de trafic sur les ponts-routes Modèles de charges de fatigue Actions pour les situations de projet accidentelles Actions sur les garde-corps Modèles de charges pour les culées et les murs adjacents aux ponts cours de projet de pont - actions 5 ORGANISATION GENERALE POUR LES PONTS ROUTIERS Modèles de charges de trafic - Forces verticales : LM1, LM2, LM3, LM4 - Forces horizontales : freinage et accélération, centrifuges, transversales Groupes de charges de trafic - gr1a, gr1b, gr2, gr3, gr4, gr5 - valeurs caractéristiques, fréquentes, quasipermanentes Combinaisons avec les actions autres que celles cours de projet de pont - actions dues au trafic 6 MODELES DE CHARGES POUR LES PONTS ROUTIERS MODELES DE CHARGES POUR ETATS-LIMITES AUTRES QUE CEUX DE FATIGUE • Domaine d’application : longueurs chargées inférieures à 200 m (longueur maximale prise en compte lors de la « calibration » Pour les très grandes longueurs, voir Annexe Nationale) • LE MODELE N° 1 Charges concentrées et réparties (modèle principal) • LE MODELE N° 2 Essieu unique (complément au modèle n° 1) • LE MODELE N° 3 Ensemble de véhicules spéciaux • LE MODELE N° 4 coursfoule de projet de - actions Chargement par une : 5pontkN /m2 7 MODELES DE CHARGES POUR LES PONTS ROUTIERS MODELES DE CHARGES POUR ETATS-LIMITES AUTRES QUE CEUX DE FATIGUE Modèle de charges Vérification Générale Locale 1 2 3 4 cours de projet de pont - actions 8 Largeur de la chaussée Largeur de chaussée w : largeur mesurée entre bordures de hauteur supérieure à 100 mm ou entre limites intérieures des dispositifs de retenue cours de projet de pont - actions 9 Découpage de la chaussée en voies Largeur de chaussée Nombre de voies conventionnelles Largeur d’une voie conventionnelle Largeur de l’aire résiduelle w < 5,4 m nℓ =1 3m w–3m 5,4 m ≤ w < 6 m nℓ =2 w/2 0 nℓ = E (w / 3 ) 3m w-3× 6m≤w nℓ 1 – Voie n° 1 (3m) 2 – Voie n° 2 (3m) 3 – Voie n° 3 (3m) cours de projet de pont - actions 4 – Aire résiduelle10 Modèles de charges pour les ponts routiers Le modèle de charges principal (LM1) qrk = 2,5 kN/m2 q1k = 9 kN/m2 q2k = 2,5 kN/m2 q2k = 2,5 kN/m2 cours de projet de pont - actions 11 Le modèle de charges principal pour les ponts routiers (LM1) : représentation schématique Pour l'évaluation des effets généraux, il convient de supposer que chaque tandem circule dans l'axe des voies conventionnelles Lorsque deux tandems sont pris en compte sur deux voies conventionnelles Pour les vérifications adjacentes, ils peuvent être locales, il convient rapprochés, la distance d'appliquer un tandem à entre essieux ne devant l'emplacement le plus cependant pas être cours de projet de pont - actions inférieure à 0,50 m 12 défavorable. Modèles de charges pour les ponts routiers Le modèle de charges principal (LM1) Valeurs des coefficients α (selon EN 1991-2-NA) α Q1 α Qi i ≥ 2 α q1 α qi i ≥ 2 α qr 1ère classe 1 1 1 1 1 2ème classe 0,9 0,8 0,7 1 1 1e classe : trafic international lourd 2e classe : trafic lourd « normal » cours de projet de pont - actions 13 Modèles de charges pour les ponts routiers Le modèle de charges n°2 (LM2) En l’absence d’indications précises : β Q = α Q1 (0,9 pour la 2e classe) cours de projet de pont - actions 14 Modèles de charges pour les ponts routiers Diffusion des charges concentrées 1 – Pression de contact de la roue 2 – Revêtement 3 – Dalle en béton 4 – Fibre moyenne de la dalle cours de projet de pont - actions 15 Modèles de charges pour les ponts routiers FORCES HORIZONTALES : Freinage et accélération (voie n°1 ) Qℓk = 0,6α Q 1 ( 2Q1k ) + 0,10α q1q1k w1 L 180αQ1kN≤ Qℓk ≤ 900kN Pour αQ1 = αq1 = 1 Qlk = 180 + 2,7L Pour 0 ≤ L ≤ 1,2 m Qlk = 360 + 2,7L Pour L > 1,2 m cours de projet de pont - actions 16 Modèles de charges pour les ponts routiers FORCES HORIZONTALES : Forces centrifuges Qtk = 0,2Qv Qtk = 40Qv / r Qtk = 0 kN kN Si r < 200 m Si 200 ≤ r < 1500 m Si r > 1500 m r : rayon de courbure en plan de l'axe de la chaussée [m] Qv : poids total maximal des charges concentrées verticales des tandems du modèle de chargement principal, c'est-à-dire ∑α cours de projet de pont - actions i Qi ( 2Qik ) 17 EN 1991-2 – Définition des groupes de charges Groupe de charges gr1a : LM1 + valeur « réduite » (ou de « combinaison ») des charges de piétons ou de cyclistes Groupe de charges gr1b : LM2 (essieu unique) Groupe de charges gr2 : valeurs caractéristiques des forces horizontales, valeurs fréquentes de LM1 cours de projet de pont - actions 18 Groupe de charges gr3 : charges sur les trottoirs et les pistes cyclables Groupe de charges gr4 : charge de foule Groupe de charges gr5 : véhicules spéciaux (+ conditions spéciales pour le trafic normal cours de projet de pont - actions 19 Tableau 4.4a – Détermination des groupes de charges de trafic (valeurs caractéristiques de l’action à composantes multiples) CHAUSSEE Forces verticales Type de charge Référence Système de chargement gr1a 4.3.2 LM1 (TS et UDL) Groupes de charges gr3 4.3.4 LM3 (Véhicules spéciaux) Forces horizontales 4.3.5 LM4 (Chargement de foule) Valeurs caractéristiques gr1b gr2 4.3.3 LM2 (Essieu unique) TROTTOIRS ET PISTES CYCLABLES 4.4.1 Forces de freinage et d'accélération 4.4.2 Forces centrifuges et forces transversales a a Valeur caractéristique Valeur caractéristique Valeur de combinaisonb Valeur caractéristique Valeurs fréquentes d Valeur caractéristiquec Valeur caractéristique gr4 gr5 Forces verticales seulement 5.3.2-(1) Charge uniformément répartie Valeur caractéristique Voir Annexe A Valeur caractéristique Action composante dominante (appelée composante associée au groupe) a Peuvent être définies dans l’Annexe Nationale. Peut être définie dans l’Annexe Nationale. La valeur recommandée est 3 kN/m2. c Voir 5.3.2.1-(2). Il convient de considérer qu'un seul trottoir est chargé si l'effet est plus défavorable que celui de deux trottoirs chargés. d Ce groupe est sans objet si gr4 est pris en compte. b cours de projet de pont - actions 20 Tableau 4.4b – Détermination des groupes de charges de trafic (valeurs fréquentes de l’action à composantes multiples) CHAUSSEE Type de charge Référence Système de chargement gr1a Groupes gr1b de charges gr3 4.3.2 LM1 (TS et UDL) Forces verticales 4.3.3 LM2 (essieu unique) TROTTOIRS ET PISTES CYCLABLES 5.3.2(1) Charge uniformément répartie Valeurs fréquentes Valeurs fréquentes Valeur fréquente a a Il convient de considérer qu'un seul trottoir est chargé si l'effet est plus défavorable que celui de deux trottoirs chargés. cours de projet de pont - actions 21 EN 1991-2 Les modèles de fatigue pour les ponts-routes • MODELE N° 1 (FLM1) : Il dérive du modèle principal caractéristique 0,7 x Qik - 0,3 x qik - 0,3 x qrk • MODELE N° 2 (FLM2) : Ensemble de camions « fréquents » • MODELE N° 3 (FLM3) : Véhicule • MODELE N° 4 (FLM4) : Ensemble de camions « équivalents » • MODELE N° 5 (FLM5) : Trafic enregistré cours de projet de pont - actions 22 Tableau 4.5 - Nombre indicatif de véhicules lourds prévus par an et par voie lente (modèles FLM3 et FLM4) Catégorie de trafic N obs par an et par voie lente (EN1991-2) Routes et auroroutes à 2 voies ou plus dans chaque sens, avec un trafic de camions important Routes et autoroutes avec un trafic de camions moyen 2,0.10 6 N obs par an et par voie lente (ENV1991-3 / DAN) 1,0.106 0,5.10 6 0,75.10 6 Routes principales avec un faible trafic de camions 0,125.106 0,5.106 Routes locales avec un faible trafic de camions 0,05.10 6 0,25.10 6 cours de projet de pont - actions 23 EN 1991-2 Les modèles de fatigue pour les ponts-routes Distribution des fréquences de la position transversale de l’axe d’un véhicule (Modèles 3 à 5) cours de projet de pont - actions 24 EN 1991-2 Les modèles de fatigue pour les ponts-routes Coefficient de majoration dynamique pour la fatigue cours de projet de pont - actions 25 1 SILHOUETTE DU CAMION 2 Espacement des essieux (m) 3 Charge d'essieu fréquente (kN) 90 190 4 Type de roue (voir Tableau 4.8) A B 4,20 1,30 80 140 140 A B B 3,20 5,20 1,30 1,30 90 180 120 120 120 90 190 140 140 90 180 120 110 110 A B C C C A B B B A B C C C 4,5 3,40 6,00 1,80 4,80 3,60 4,40 1,30 cours de projet de pont - actions FLM2 Ensemble de camions « fréquents » 26 FLM2 (suite) Définition des roues et des essieux TYPE DE ROUES / D'ESSIEUX DEFINITION GEOMETRIQUE A B C cours de projet de pont - actions 27 Le modèle de charges n° 3 (FLM3) Second véhicule possible : Q = 36 kN Distance minimale entre véhicules 40 m A fixer par l’Annexe Nationale cours de projet de pont - actions 28 Principe des justifications avec le modèle n° 3 • On calcule l'étendue de variation de contraintes résultant du passage du modèle sur le pont : ∆σ LM = Maxσ LM − Min σ LM • Cette étendue de contraintes est multipliée par un coefficient de majoration dynamique local au voisinage des joints de dilatation : ∆ϕ fat • Le modèle est normalement centré sur chacune des voies lentes définies au projet. Mais si la position transversale a une importance, il convient de considérer une distribution statistique de cette position transversale. On calcule alors : ∆σ fat = λ∆ϕ fat∆σ LM cours de projet de pont - actions 29 ∆σ Etendue de variation de contrainte (MPa) ∆σc ∆σfat Effets du trafic réel Nombre de cycles cours de projet de pont - actions 30 TYPE DE VEHICULE TYPE DE TRAFIC 1 2 3 CAMION Espacement des essieux (m) Charges d'essieu équivalentes (kN) 4,5 FLM4 4 5 6 Longues distances Pourcentage de camions Distances moyennes Pourcentage de camions Trafic local Pourcentage de camions 70 130 20,0 40,0 80,0 A B 4,20 1,30 70 120 120 5,0 10,0 5,0 A B B 3,20 5,20 1,30 1,30 70 150 90 90 90 70 140 90 90 50,0 30,0 5,0 15,0 15,0 5,0 A B C C C A B B B 70 130 90 80 80 10,0 5,0 5,0 3,40 6,00 1,80 4,80 3,60 4,40 1,30 7 Type de roue A B C C C cours de projet de pont - actions Ensemble de camions « équivalents » (Les définitions des roues et des essieux sont les mêmes que pour FLM2) 31 ACTIONS POUR LES SITUATIONS DE PROJET ACCIDENTELLES • FORCES D'IMPACT DES VEHICULES SOUS LE PONT – Chocs contre les piles et autres éléments porteurs Annexe Nationale + valeurs minimales recommandées (1000 et 500 kN) 1,25 m - Collisions avec les tabliers Annexe Nationale + référence à l’EN 1991-1-7 cours de projet de pont - actions 32 ACTIONS DES VEHICULES SUR LE PONT –Véhicules sur les trottoirs et pistes cyclables –Forces d'impact sur les bordures de trottoirs –Forces d'impact sur les barrières ou glissières cours de projet de pont - actions 33