Charges sur les Ponts routiers selon l`EUROCODE 1 Partie 3

Charges sur les Ponts routiers selon
l'EUROCODE 1 Partie 3
Centre d'Etudes
techniques
de l'Equipement
CETE
de l'Est
DIVISIONOUVRAGESD'ART
1
Différentes parties de l'EUROCODE 1
Partie
Actions
Texte National
1
Bases de calcul
Directives Communes de 79
2.1
Permanentes
Directives Communes de 79
2.3
Neige
Fascicule 61 titre II du CPC
2.4
Vent
Fascicule 61 titre II du CPC
2.5*
Thermiques
Fascicule 61 titre II du CPC
2.6*
Construction
Fascicule 61 titre II du CPC
2.7*
Accidentelles
Fascicule 61 titre II du CPC
3.
Trafic
Fascicule 61 titre II du CPC
* textes non disponibles actuellement
2
Classification des actions
Trafic routier
–
–
–
–
–
–
Charges verticales
Forces horizontales
Charges de fatigue
Actions accidentelles
Actions sur les garde-corps
Actions sur les remblais
Groupes de charges de trafic
sur les ponts-routes
Piétons et deux-roues
–
–
–
–
–
Charges verticales
Forces horizontales
Actions accidentelles
Actions sur les gardes-corps
Charges sur les remblais
Trafic ferroviaire
3
Trafic routier - charges verticales
Nombre et largeur des voies de circulation
Largeur de Nombre Largeur
Largeur
chaussée de voies d’une voie de l’aire
résiduelle
w < 5,4 m
n=1
3,0 m
w - 3,0 m
5,4 m < w
< 6,0 m
6,0 m < w
n=2
w/2
0
n=
E(w/3)
3,0 m
w-3 x n
4
Trafic routier - charges verticales
Implantation et numérotation des voies de circulation
w
voie 3
voie 1
voie 2
exemple:dimensionnement du ferraillage
au milieu du hourdis
5
Trafic routier - charges verticales
Modèles de charges
Modèle 1 = Système principal :
vérifications générales et locales
Modéle 2 : vérifications locales
Modèle 3 : convois exceptionnels
Modèle 4 : foule
6
Trafic routier - charges verticales
Système principal de chargement
Emplacement
Voie n°1
Voie n°2
Voie n°3
Autres voies
Aire résiduelle
Tandem
(kN)
2 x 300
2 x 200
2 x 100
0
0
U.D.L.
(kN/m2)
9,0
2,5
2,5
2,5
2,5
7
Trafic routier - charges verticales
Tandem TS
axe longitudinal
1,20
0,40 x 0,40
2,00
>0,50
1 essieu
8
Trafic routier - charges verticales
Positionnement des charges du système principal
voie 3
voie 1
9 kN/m2
300 kN
100 kN
voie 2
200 kN
2,5 kN/m2
9
Trafic routier - charges verticales
Pondération des charges du système principal
tandem
Classe
Q1
Qi>1
charge répartie
q1
qi>1
qr
1er
1,0
1,0
1,0
1,0
1,0
2e
0,9
0,8
0,7
1,0
1,0
3e
0,8
0,5
0,5
1,0
1,0
1ere classe : type périphérique parisien
2eme classe : ancienne 1er classe du fasc. 61 t II du CPC
3eme classe : ancienne 2e classe du fasc. 61 t II du CPC
10
Trafic routier - charges verticales
Modèle à essieu unique
axe longitudinal
0,35 x 0,60
Qak = 400 kN
à pondérer par
Q =
Q1 (0,9 en général)
2,00
11
Trafic routier - forces horizontales
Forces horizontales de freinage
Qlk
largeur voie n°1
Q = 0,6 ( 2 Q ) + 0,10
lk
1k
Q
180
Q1
1k
q
w L
q1 1k 1
800 kN
longueur du tablier
12
Trafic routier - forces horizontales
Forces horizontales centrifuges
r
Qtk
Qtk
r
0,2 Qv
r < 200 m
40 Qv/r
200 < r < 1500 m
0
1500 m < r
Qv : poids total des charges concentrées
des tandems du chargement principal
13
Piétons et des deux-roues - charges verticales
en général: qfk = 5 kN/m2
–
–
valeur réduite pour combinaisons:
2,5 kN/m2
passerelles de portées Lsj> 10 mètres:
2 ,5
2 ,0 +
120
L sj + 3 0
5 ,0 k N / m
charge concentrée pour les vérifications
locales: Qfwk = 10 kN sur 10 cm x 10 cm
2
14
Piétons et des deux-roues - charges horizontales
Dans le cas des passerelles, une force
horizontale longitudinale doit être prise en
compte simultanément à la charge verticale
répartie.
Cete force est égale à:
–
–
10% de la charge totale ou
60% du poids du véhicule de service éventuel
15
Pont-routes
Groupes de charges
Chaussée
Charges Verticales
Systéme Véhicules Foule
principal spéciaux
gr1
caract.
gr2
fréqu.
caract.
gr3
caract.
caract.
gr4
gr5
Chaussée
Trottoirs
Forces horizontales
Freinage Forces
Charge
centri de
fuges
trottoir
Réduite
caract
(1)
caract
16
Ponts-routes
Résumé
4 modèles de charges verticales pour le trafic
–
–
–
–
1: UDL + tandems
2: essieu unique
3: convois exceptionnels
4: foule
vérifications
locales
charges horizontales de freinage et centrifuges
charges piétonnières
pris comme action principale dans 5 groupes de charges
17
Traffic routier - Charges de fatigue
5 modèles sont définis
les modèles sont à ajuster aux
caractéristiques du trafic
le modèle 3 est comparable au camion Bf:
1,2 m
2,0 m
6,0 m
1,2 m
120 kN par essieu
18
Trafic routier - actions accidentelles
Chocs de véhicules
laissé au choix
de l'autorité compétente
500kN
1000kN
1,25 m
19
Trafic routier - actions sur les garde-corps
+/- 1,0 kN/m
+/- 1,0 kN/m
20
Ponts-Routes
Autres charges
sur remblai
neige
vent
température
21
Etats Limites
Etat-Limite = Phénomène à éviter
Etats-Limites Ultimes
associés à une rupture
entraînant l'effondrement
– équilibre statique
– résistance
– fatigue
– stabilité de forme
– ...
Etats-Limites de service
associés à des dommages
limités ou à un usage
impossible
– formation de fissures
– vibrations excessives
– ...
22
Vérifications semi-probabilistes
Sd E( FFk)
= Ed
Rd = 1/
rd
R( .fk/ m)
propriétés des
matériau
modèle structutal
choix de la valeur caractéristique
propriétés géométriques
si linéarité :
F E(Fk)
R(fk) /
M
23
Valeurs des actions
PERMANENTES
VARIABLES
G
2 valeurs cara:
Gsup
Ginf
Q
cara Qk
quasi-perm 2Q
fréquentes 1Q
non fréq. 1'Q
combinaison 0Q
ACCIDENTELLES
caractéristique
24
Ponts-routes
Combinaisons ELU
Combinaisons fondamentales :
1,35Gsup + 1,00Ginf + 1,00P +
GGk+ PPk+ QQk1+
Q
0Qk
1,35 gri
1,50 Tk + TS + 0,54UDL
Combinaisons accidentelles :
GGk+ PPk+ QQk1+
Q
0Qk
1,00Gsup + 1,00Ginf + 1,00P + 1,00 FA + 0,75 TS + 0,4 UDL
Combinaisons sismiques :
Gk+Pk+ QQk1+ IAEd+
2Qk
25
Ponts-Routes
Combinaisons ELS
Gk+Pk+
Combinaisons quasi-permanentes :
Gk + Pk + 0,5 k
Combinaisons fréquentes :
2Qk
Gk+Pk+ 1Qk1+
2Qk
0,75 TS + 0,4 UDL + 0,5 Tk
Gk + Pk +
0,6 Tk
Combinaisons non-fréquentes :
Gk+Pk+ '1Qk1+
1Qk
Gk + Pk + 0,8 gr1 + 0,6 Tk
0,8 Tk + 0,75 TS + 0,4 UDL
Combinaisons caractéristiques :
Gk+Pk+Qk1+
0Qk
26
Exemple d'application
Description de l'ouvrage
1,50
3,50
3,50
1,50
40,0 m
27
Exemple d'application
Calcul selon le fascicule 61 Titre II
9,05 kN/m2
1,5
1,5
2 710 KN
28
Exemple d'application
Calcul selon l'Eurocode 1 Partie 2
6,3 kN/m2
2,5
2,5 kN/m2
270 kN
2,5
2,5
160 kN
2 316 KN
29
Exemple d'application
Comparaison des résultats
Fasicule 61 Eurocode 1
Titre II
Partie 2
Charge
générale
maximale
Moment
fléchissant
maximum
Variation
2 710 kN
2 316 kN
- 15 %
12 667
kN.m
15 662
kN.m
+ 24 %
30
Conclusions simplistes
Plus compliqué :
–
–
–
aire résiduelle
groupes de chargements
charges sur remblais
Plus simple :
–
–
la charge répartie de dépend pas de la longueur chargée
pas de coefficient de majoration dynamique
Les effets des charges peuvent être sensiblement
différents
31
Conclusions plus élaborées
( selon article de JA Calgaro - Bulletin OA n°26 )
Les différences principales proviennent :
–
–
de l'excentrement des charges
de la fatigue des structures métalliques
Les conséquences seront :
–
–
quelques câbles ou kilos d'aciers passifs de plus
en béton armé ou en béton précontraint
une évolution de la conception des ponts à
poutres
32