SUR UN SYSTEME DE PONT TOURNANT A DEUX
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SUR UN SYSTEME DE PONT TOURNANT A DEUX
SUR U N SYSTEME DE PONT T O U R N A N T TRAYEES SYMETRIQUES STATIQUEMENT A DEUX DETERMINEES. A p p l i c a t i o n de ce systeme aux ponts construits sur les bras B a l d a et B o u s a n e du d e l t a de la V o l g a (Russie) pres de l a ville d ' A s t r a k h a n , chemin de fer R i a s a n - O u r a l . Par M . D r . Ing. S T . d e KUNICKI. Professour a 1'Ecoie Politeclinique de Varsovie, M . S. J . C. F.**) MOTTO: „On reason build resolve" „That column of true majcsty in man," Burns. E n 1909 on a r e n d u a l'exploitation reguliere deux grands ponts en acier d o u x (fer fondu) construits en 1907 et 1908 sur l a ligne d A s t r a k h a n p a r ł a Societe des Chemins de fer R i a s a n - O u r a l (en Russie), notamment: 1. le pont d A s t r a k h a n tout pres de la grandę ville de ce nom sur l a B a l d a — un bras du d e l t a de l a V o l g a vers la mer C a s p i e n n e , et 2. le pont de B o u s a n e sur un autre bras d u meme delta. C h a c u n de ces grands ponts etait m u n i de parties mobiles, dont une seule dans le pont de B o u s a n e et deux parties mobiles dans c e l u i d A s t r a k h a n (sur la Balda), par une sur chaąue e m b r a n c h e m e n t de ce bras, d i v i s e par une ile. Les ponts mobiles (ponts-machines) etaient projetes comme ponts tournants symetriąues, c'est a d i r e ayant c h a c u n d e u x travees egales d'ouverture nette a 32 metres*), avec passage inferieur pour une voie normale de c h e m i n de fer, le tablier etant en bois sur toute la largeur du pont entre les grandes poutres pour utiliser ce pont comme pont-route dans l'intervalle du passage des trains. C o m m e ce projet presente quelques idees nouvelles et originales une courte notice sur ce sujet sera peut-etre susceptible d'interesser les techniciens. L'idee fondamentale de ce projet est facile a c o m p r e n d r e en jetant un coup d'oeil sur le c r o ą u i s (fig. 1). L e t r a i t c a r a c t e r i s t i ą u e d u projet consiste dans un c e r t a i n arrangement de la fermę d u pont mobile afin qu'elle soit statiąuement determinee, quoique restant sur trois piles (voir le croquis schematique, fig. 2). *) L a portee entre points d'appui adoptee dans l'avant-projet, ćtait de 34,4 met,, dans le projet definitif — 34,8 metres. **) Vice-president du jjroupement franco-polonais des Ingenieurs, anc. Rectcur h 1'Institut des Ing. des voies de communicdtion a St. Petersbourg, Tanc. Vice-President du Conseil de Genie, anc. President de la Commission des Ponts, anc. Conseiller Prive, 7 O n est a r r i v e a ce resultat en projetant le pont mobile de manierę, que dans l a p o s i t i o n fermee, c'est a d i r e preparee pour le m o u v e m e n t des trains, — i l presente Fig. 2. deux travees simples, statiąuement sur deux appuis. Les detćrminees, reposant l i b r e m e n t et chacune seulement m o y e n s d ' o b t e n i r u n e c o n s t r u c t i o n statiąuement d e t e r m i n e e . C e l a p r o v i e n t de ce que les tiges BC et B'C (voir fig. 2) ne sont pas tendeus en ce moment (elles n'ont aucune r ś a c t i o n axiale), mais elles reposent l i b r e m e n t aux points B et C et relativement B' et C, sur lesąuels agit seulement le poids p r o p r e de ces tiges. / P o u r que cela soit possible on a projete ces tiges en eye-bars avec des diametres des troues (eyes, yeux) au point C plus grands que le diametre du p i g n o n d u doigt KC (voir fig. 3). L a difference de ces diametres etait calculee de manierę, que dans !a position fermee d u p o n t — l a surface i n t e r i e u r e de 1'oeil de la tige BC ne vienne pas presser contrę le p i g n o n (la b a r r e horizontale) du doigt KC, c'est a dire ne donnę pas une reaction axiale sur la tige BC. II en est de meme pour l a tige CB'. C e doigt KC — represente une b a r r e tendue tournante autour du point superieur K, cest a dire un simple pendule (voir fig. 6). Cette b a r r e pendule t r a v a i l l e seulement quand le pont est ouvert pour fairepasser les navires, alors les deux travees du pont sont en equilibre. Q u a n d on ouvre le pont p o u r faire passer les navires on imprime d ' a b o r d un m o u v e m e n t graduel de rotation sur un certain angle aux troncons inferieurs des supports G e t C d e s travees du pont, comme si on flechissait les jambes HF et H'F des supports autour des genoux G et G' (von fig. 1 et 4). II s'ensuit un abaissement g r a d u e l des points G et G' et les travees commencent a t o u r n e r autour des a r t i c u l a t i o n s reelles A et A' et, e n consequence, les points B et B' tournent autour des points A et A' jusqu'a ce que les tiges BC et B'C ne soient pas tendues. A l o r s les travees ne s'appuient plus sur les piles exterieures aux points G et G', mais elles sont fixees dans ce cas aux points A et C et relativement A' et C. Elles ressemblent alors a des poutres encastrees a u n bout {AC ou A'C), c e s t a dire de nouveau elles present des poutres staliąuement determinees. Fig. 5. Chaque trois a r t i c u l a t i o n s A, B et C et r e l a t i v e m e n t A', B' et C—representent un arc a triple a r t i c u l a t i o n formę de deux barres droites (p. ex. AB et BC), sur lesąuelles vient s'appuyer en suspension la travee correspondante (fig. 5). Les traits p a r t i c u l i e r s d u s y s t e m e . D e cette manierę dans les deux positions: pont fermę et o u v e r t — n o u s avons un systeme statiquement determine, ce qui donnę la possibilite d'une c a l c u l a t i o n facile et exacte et permet de s i m p l i f i e r la c o n s t r u c t i o n en la rendant plus economiąue, U n second trait p a r t i c u l i e r de ce pont est un r a p p o r t c o n s i d e r a b l e de la hautenr moyenne (hm— 9 metres) a la portee definitive ( / = 34,8 m) h.m ^ - = 0,26, c'est a dire un peu plus d'un quart, ce qui a donnę une serieuse economie sur le poids du metal. L e troisieme trait caracteristique consiste dans le choix des profils des elements de la fermę. Tous les elements de l a grandę poutre ont r e c u un p r o f i l evlde, ce q u i contribue a d i m i n u e r leur poids en leur donnant en meme temps une grandę rigidite, si i n d i s p e n sable dans les ponts mobiles, c'est a dire les ponts-machines. Outre cela aux extremites des travees se trouvent des cadres inclines tres rigides. Les contreventements 1'economie. ont ete projetes sous formę de la lettre K, ayant en vue Dans le c a l c u l d u pont la p r e s s i o n du vent a ete supposee 235 mum. P o u r fdiminuer 1'effet d u vent sur les grandes poutres AG (fig. definitivement u n plus gratid espacement entre les noeuds de fermes, a (au lieu de 4,3 m.), v o i r fig. 6, en reduisant la largeur de la tour a 5,6 kg/m" au m a x i 2) on a adopte s a v o i r 5,8 met. met. — 9 — L a ąuatrieme p a r t i c u l a r i t e de ce p o n t se trouve dans la c e n t r a l i s a t i o n du mouvement en un point u n i ą u e a 1'etage superieur de la tour, au milieu du pont sur le p i l i e r r o n d de 10 metres de diametre. L a section des machines est situee Jlc. dans 1'espace t r i a n g u l a i r e de cette tour, formant une petite maisonnette, accessible M / par 1'escalier, arrange le long de l a d i a V gonalede la tour (voir fig. 2 et 6). A u t o u r de la section des machines il y a un b a l c o n de service. 1 I ul '• _ L e pont mobile tourne sur une p l a que tournante (turn-table) au m o y e n d'un 3V, systeme de roues-galets, r a c c o r d e s a l'axe v e r t i c a l de milieu. L ' a x e de m i l i e u ne recoit Fig. 6. aucun chargement; i l sert e x c l u s i v e m e n t p o u r diriger le mouvement de rotation. A u x points A, A', B, B', C, G et G' sont arrangees des a r t i c u l a t i o n s reelles. Les doubles tiges (eye-bars) BC et B'C — etaient executees en acier de haute resistence, acier au n i c k e l (nickel-steel) pour a v o i r un s u r c r o i t de surete, a cause de la grandę fatigue de ces tiges, dont les reactions sont tres grandes et a cause de leur importance, car elles soutiennent en suspension tout le pont l o r s q u ' i l est ouvert pour faire passer les navires. La s e c t i o n des machines. Dans la section des machines, laąuelle presente un p l a n en rectangle, sont disposes le long des diagonales de ce rectangle, mais dans des n i v e a u x differents, deux arbres d'essieux entrecroises. L ' u n sert p o u r le mouvement de rotation du pont mobile et 1'autre p o u r le mouvement v e r t i c a l (abaissement ou surelevation) des extremites des travees pendant le fermeture ou l'ouverture d u pont. D e u x moteurs a gaz de petrole *) systeme Ursus, chacun a 15 H P , se trouvent dans l a section des machines, l'un deux servant comme reserve. Ces moteurs ont ete fournis par 1'usine polonaise „ U r s u s " a V a r s o v i e d'apres la r e c o m m a n d a t i o n de 1'auteur d u projet du pont. O u t r e cela au meme endroit etaient etablis des mecanismes mus a la main pour faire m o u v o i r le pont en cas d'une avarie des machines a gaz. L a plateforme de la section des machines est construite sur des poutres en fer sur lesąuelles repose une tóle ondulee r e m p l i e et couverte par une couche de beton. Les poutres de la plateforme sont renforcees en bas par des tirants en fer ronds formant trapezes. L e toit est en tóle ondulee. *) Pour 1'ćconomie le combustible devait ełre du mazout (c'est a dire un rćsidu combustible de la destilation des petroies bruts). — 10 Les avantages — du projet. O n voit, que le susdit projet presente quelques avantages, a s a v o i r : 1. s i m p l i c i t e de c o n s t r u c t i o n ; 2. facilite et exactitude d u calcul, puisque s t r u c t i o n statiquement determinee; 3. une valeur comparativement pas trop grandę du poids p r o p r e du pont, grace au g r a n d r a p p o r t de la hauteur des fermes a leur portee et grace aux sections evidees de leurs elements. nous avons a faire avec une con II faut a v o i r en vue que le pont est destine non seulement p o u r s e r v i r comme pont-rail, mais aussi p o u r s e r v i r comme pont route dans les intervalles entre le passage des trains. C e s t p o u r q u o i le t a b l i e r du pont presente un p l a n c h e r continu en bois entre les grandes poutres, ce qui augmente le poids. D'un autre cóte pour donner une r i g i dite necessaire a la m e m b r u r e des grandes poutres, qui t r a v a i l l e tantót a la tension, tantót a la c o m p r e s s i o n et pour d i m i n u e r les deformations des grandes poutres, i l fallait abbaisser expres le taux du t r a v a i l d u metal. Ce qui est une deuxieme cause de 1'augmentation d u poids p r o p r e d u pont. E n tout cas ce p o i d s n'a pas depasse 4,2 tonnes par metre-courant d u pont, ce qui dans ces circonstances n'est pas beaucoup; 4. grandę rigidite des fermes; 5. centralisation des mecanismes dans un seul point en haut de l a tour, reposant directement sur le grand p i l i e r r o n d au milieu d u pont. A p r e s cet expose purement technique et concernant seulement le pont tournant i l serait peut-etre interessant de donner quelques renseignemets sommaires d'ordre generał sur 1'ensemble de la c o n s t r u c t i o n de toutes les p a r t i e r des ponts d ' A s t r a k h a n et de Bousane. L e p o n t d ' A s t r a k h a n (sur l a Balda). S u r la fig. 7, est represente unevue d'ensemble du pont d ' A s t r a k h a n ayant la longueur totale d'un kilometre*), t r a v e r s a n t les deux bras de l a r i v i e r e B a l d a ( K r i v a y a B a l d a , c'est a dire l a B a l d a C o u r b e et l a B o l s c h a y a B a l d a ou l a G r a n d ę B a l d a et 1'ile, entre ces deux bras, qui est submergee par les hautes eaux). L e debit m a x i m u m de l a r i v i e r e B a l d a est de 5500 met /sec. 3 F i g . 7. L ' o u v e r t u r e librę pour le passage des eaux est de 873,5 metres, a savoir: a) sur la K r i v a y a B a l d a : 3 X 42,6 - f 2 X 106,5 -|- 2 X 32 + 42,6 metres; *) 469 sagenes russes. ce q u i donnę: 4 6 6 x 2.133 = 1000,377 metres. — b) 11 — sur 1'ile (submergee par les hautes eaux): 6 X 42,6 met. c) sur l a B o l s c h a y a B a l d a : 2 X 3 2 + 106,5 met. L a longueur totale d u pont (y compris d e u x v i a d u c s portes chacun) est e i w i r o n de 1000 metres. d'acces de 24 metres de L e pont comporte 19 travees, reposant sur 20 supports (deux culees et 18 piliers). L a r e p a r t i t i o n des travees est l a si:ivante: a) trois (3) grandes travees de 109,2 metres de portee chacune (dont deux se trouvent sur l a K r i v a y a B a l d a et une sur la B o l s c h a y a Balda): 3 X 109,2 met. = b) deux ponts tournants chacun avec une portee totale de 75,2 met.: 2 X 75,2 c) a la partie inferieure des 180,0 met. six travees de 45 met. de portee sur 1'ile avec l a voie au dessus des poutres (pour 1'economie en metal) 6X45m c) 150,4 met. ąuatre travees de 45 metres de portee avec voie grandes poutres 4X45m d) 327,6 met. 270 met. deux v i a d u c s d'acces de 24 metres de portee 2X24m 48,0 met. E n ajoutant les culees et 1'espacement existant sur les piles entre les portees theoriąues, — nous aboutissons a un k i l o m e t r e de longueur totale du pont. L'elevation des fermes (avec voie eaux est e n v i r o n 6,2 metres. en bas des grandes poutres) sur les hautes L a difference entre les n i v e a u x des hautes eaux et des eaux 3,7 metres. ordinaires est de L a base du raił s'eleve a e n v i r o n 1,32 metres sur le b o r d inferieure des fermes. L a profondeur des fondations des piliers naires est au m a x i m u m : a) sur l a K r i v a y a B a l d a de 26,5 metres, b) sur la B o l s c h a y a B a l d a de 28,6 metres; au dessous d u n i v e a u des eaux ordi — 12 — au m i n i m u m : a) sur la K r i v a y a B a l d a de 18 metres; b) sur l a B o l s c h a y a B a l d a de 19 metres. L a naturę d u sol est de sable fin. C o m m e fondations on a employe des caissons a a i r comprime. Le poids du metal pour toute la s u p e r s t r u c t u r e du pont (sans compter les rails. contre-rails, leurs attaches et les mecanismes) est e n v i r o n 3604 tonnes. Fit. 8. Ce poids se r e p a r t i t d e l a m a n i e r ę trois grandes travees deux ponts tournants » » suivante: 3 X538 2X321.5 • t t = 1614 t = 643 t quatre travees de 45 metres de portee avec voie en bas des grandes poutres 4 X 134,25 t = 537 t six travees de 45 metres de potree avec voie au dessus des grandes poutres (sur L'i le) . 6X H5 t = 690 t deux v i a d u c s d'acces, c h a c u n portee . . . . 2 X 60 t = 120 t de . 24 metres de . Total . 3604 t — 13 — L a c a l c u l d u pont a ete fait pour les normes de charges russes de 1896, c'est a dire pour deux locomotives de 60 tonnes chacune, a ąuatre essieux a 15 tonnes de charge sur chaąue essieu, avec tenders de 37,5 tonnes (par 12,5 ton. de charge sur 1'essieu) et avec des wagons de 20 ton. (par 10 ton. de charge sur 1'essieu). Ces normes quoique surannees ont ete p r e s c r i t e s parce que la ligne d ' A s t r a k h a n etait envisagee comme une ligne secondaire, plutót d'interet local. L e metal de la s u p e r s t r u c t u r e du pont d A s t r a k h a n , avec transport et montage, a coute comparativement peu, a savoir seulement 3 roubles et 21 copecs par poud*), ce qui donnę (en comptant 219800 pouds de metal) une somme de 705558 roubles. Fig. 9. A v e c les supports, le t a b l i e r et les mecanismes le pont entier a coute un peu plus que deux millions de roubles. L e projet d u pont d A s t r a k h a n a ete dresse en entier (avec les parties mobiles) par 1'auteur de cet article. Les photographies (fig. 8 et 9) montrent le montage du pont d A s t r a k h a n . S u r la fig. 8 nous voyons le montage du p o n t - t o u r n a n t sur u n echafaudage situe le long de la riviere, ce pont etait ensuite tourne a 90 degres pour p r e n d r e sa place definitive. *) pour comparer: 1 tonnc metriąue = 61,05 pouds; d'apres le cours d'alors 1 rouble = 4 francs. — L a fig. 9 montre l a perspective mois de septembre 1908. 14 — d u pont d ' A s t r a k h a n pendant le montage au U n e mention sur les grandes travees d u pont d ' A s t r a k h a n (sous le nom d u pont de Balda) se trouve dans l'ouvrage du Professeur A . R h o n (Ziirich) „ B e m e r k e n s w e r t e B r i i c k e n b a u t e n der d r e i letzten J a h r e 1907/1909" (Rascher, Z i i r i c h , 1910. pages 14 et 15). Quelques renseignements sur ce pont se trouvent aussi dans suivants, ecrits en langue russe p a r M r . 1'ingenieur K. O p p e n h e i m : les ouvrages 1. L e s ponts sur l a V o l g a et sur son d e l t a " . Petrograde, 1915. 2. „ P r e c i s sur le developpement des ponts-routes en R u s s i e " . Petrograde, Dans l'ouvrage du Professeur E. Paton (Kieff) on trouve 1916. aussi une m e n t i o n sur les grandes travees d u pont d A s t r a k h a n (sous le n o m d u pont de Balda). ecrit en langue russe en 1908 porte le titre suivant: C e t ouvrage „Qu'est ce qu'on sait sur les ponts russes a 1'etranger"? L e p o n t de B o u s a n e . L a fig. 10 montre le v u e d'ensemble du pont de Bousane. II comporte sept travees supportees par 8 supports (dont deux culees et six piliers). Les potrees des travees sont (en comptant d u cóte de Saratof) les suivantes: 141,2 metres 164 „ 141,2 348 ) P 76,8 76,8 o n * tournant du meme systeme qu'au pont dAstrakhan „ „ L a longueur totale d u pont est e n v i r o n passage des eaux est de 647 metres. 700 metres. L'ouverture librę p o u r le F i g , 10. P a r m i les grandes poutres de ce pont on distingue celle de l a deuxieme travee representant une poutre a deux consoles (poutre cantilever) avec l a partie medianę de 164 metres entre les piliers et avec d e u x consoles de 32 metres de longueur chacune. L a longueur totale de cette poutre a consoles est de 164 + 2 >< 32 = 228 metres. raboles. L a semelle superieure de cette poutre, represente une c o m b i n a i s o n de cinq p a L a h a u t e u r de l a poutre sur les p i l i e r s est de 24 metres et au m i l i e u de l a — poutre de 20 metres. 7,5 metres. La distance 15 en p l a n — entre les deux grandes L e poids d u metal dans l a s u p e r s t r u c t u r e a u x consoles les contre-rails et leurs attaches) est e n v i r o n 2086 tonnes. poutres est de (sans compter les rails, L e poids du metal de chaąue travee l i b r ę de 109,2 metres s'appuyant d'un cóte sur l a poutre aux consoles et d'un autre cóte sur u n support fixe est de 503 tonnes, ce q u i fait 2 X 503 = 1006 t. L e poids du metal d u pont tournant est le meme qu'au pont d ' A s t r a k h a n , a sa v o i r 351,2 t. E n f i n le poids du metal des deux travees de 76,8 metres de portee (chacune) est: 2 X 2 6 3 , 7 5 = 527,50 t. T o t a l e n v i r o n 3941 tonnes. L e cout de metal de ce pont avec t r a n s p o r t et montage etait evalue a 3 roubles 60 copecs le p o u d . L e projet des parties i m m o b i l e s du pont de Bousane a ete dresse par le feu professeur N . B e l e l u b s k y en c o l l a b o r a t i o n avec 1'ingenieur B. Person. L a p a r t i e mobile du pont de Bousane (c'est a d i r e le pont tournant) a ete p r o jete p a r 1'auteur de cet a r t i c l e et elle presente le meme systeme, que les parties m o b i les d u pont d A s t r a k h a n . L ' e x e c u t i o n des t r a v a u x . Les t r a v a u x de l a construction metallique du pont d A s t r a k h a n ont ete executes par 1'Usine de K o l o m n a (ville pres de Moscou) et celles du pont de B o u s a n e par 1'usine des constructions navales de N i k o l a y e w s k (port de l a mer N o i r e ) . Les m e c a n i s m e s . M r . le D o c t e u r R a l p h M o d j e s k i et le p o n t - t o u r n a n t „Rock-Island-Bridge". E n projetant les mecanismes des susdits ponts mobiles 1'auteur de cet article a beaucoup profite des idees de 1'illustre ingenieur a m e r i c a i n et francais (par son e d u cation) M r . le D o c t e u r R a l p h M o d j e s k i *) decrites dans le traite de C h . W r i g h t „ T h e Designing of D r a w - S p a n s " , concernat p a r t i c u l i e r e m e n t le pont t o u r n a n t „ R o c k - I s l a n d Bridge". L ' a u t e u r se fait un agreable d e v o i r d ' e x p r i m e r i c i sa p r o f o n d e gratitude a 1'eminent ingenieur a m e r i c a i n . P o u r d e c r i r e ce r a p p o r t sommaire, 1'auteur se base p r i n c i p a l e m e n t sur sa p r o p r e memoire, parceque presque tous les documents, dessins et calculs relatifs aux projets mentionnes ci dessus sont restes, apres l a r e v o l u t i o n boscheviste, en Russie avec une grandę partie de l a bibliotheque de 1'auteur. *) Polonais cToriginc. — Le Congres International de la 16 — C o n s t r u c t i o n M e t a l l i ą u e a L i e g e e n 1930. A u Congres I n t e r n a t i o n a l de l a C o n s t r u c t i o n M e t a l l i q u e a Liege en Septembre 1930, pendant la discussion sur les ponts mobiles, 1'auteur a fait un petit r a p p o r t sur le susdit systeme des ponts tournants et il a invoque 1'attention de 1'auditoire sur 1'application du systeme d'un arc a trois a r t i c u l a t i o n s . E n effet chaque moitie d u pont tournant possede trois articulations A, B et C et presente, dans la p o s i t i o n ouverte p o u r faire passer les navires, un arc a trois arti culations, formę des deux barres droites AB et CB, sur lequel est suspendue la travee (fig- 5). L ' e c h a n g e des i d e e s t e c h n i q u e s . Cette courte notice nous montre 1'enorme utilite de 1'echange des idees techniques (pour ainsi dire de la collaboration mentale) et en generał de la solidarite entre ingenieurs des differents pays. N o u s y voyons comment les conceptions techniques d'un ingenieur polonais (de 1'ecole franco-russe *.) combinees avec les idees d'un ingenieur americain-polonais (de 1'ecole francaise **) se sont realisees dans des constructions erigees dans les steppes lointains de la Russie d u Sud, aux bords de l a M e r Caspienne, y donnant en meme temps acces aux produits de 1'industrie polonaise des machines. *) Insłiłut des I n g e n i e u r s des v o i e s de c o m m u n i c a t i o n a S t . P e t e r s b o u r g fonde p a r les professeurs et i n g e n i e u r s f r a n c a i s et ayant c o n s e r v e les t r a d i t i o n s f r a n c a i s e s . **) Ścole n a t i o n a l e des ponłs et chaussees a P a r i s , DU MĆME AUTEUR: O b s e r v a t i o n s sur les voutes en beton et sur les ponts en ciment-arme. M e m o i r e s de la Societe des Ingenieurs C i v i l s de F r a n c e , 1928, J u i l l e t - A o u t Quelques questions sur f u t i l i s a t i o n d u beton arme on de 1'acier dans les ponts de tres grandę portee. V a r s o v i e . 1930.