les transports exceptionnels les ouvrages d`art

LES TRANSPORTS EXCEPTIONNELS
ET
LES OUVRAGES D'ART
*********
Daniel POINEAU
Directeur Technique
à la Division des Grands Ouvrages du Centre des Techniques
d'Ouvrages d'Art du S.E.T.R.A.
***********************
1 INTRODUCTION
Suite à la prise en compte des transports exceptionnels par le Code de la Route fin 2000, un
arrêté d’application sera pris fin 2002 pour remplacer en un document unique la majorité des
textes réglementaires en ce domaine parus depuis 1975 [1]. Il n’apportera pas un
bouleversement complet des habitudes dans ce domaine puisque la force portante des ponts
n’a pas évolué depuis la parution des règles de charges de 1971.
Le présent document traite, en faisant référence en tant que de besoin à la nouvelle
circulaire, du passage des convois exceptionnels sur les ponts et explique comment ont été
établies les limites de charges pour les différents convois. Cependant, de nombreuses
limitations de charges que doivent respecter les convois sont imposées par la résistance des
chaussées. C’est la raison pour laquelle des références aux chaussées apparaissent çà et là
dans le présent texte.
Afin de ne pas risquer de perdre les résultats des études anciennes réalisées manuellement,
pour mettre au point, en particulier, les circulaires de 1975 et 1985 [2], une synthèse a été
entreprise au SETRA fin 2001 pour les pérenniser sous forme numérique et essayer de les
affiner. Des ponts à poutres entretoisées isostatiques et hyperstatiques dont les portées varient
de 5 à 30 m ont été modélisés en 2D et en 3D et de nouveaux convois-types pouvant atteindre
48 000 kg et 72 000 kg ont été introduits. De plus, certaines catégories de grues automotrices
ont fait l’objet d’études particulières. Ce travail est en cours de finition. Bien entendu, les
résultats disponibles de ses études ont été pris en compte dans le présent exposé.
2 RÉSUMÉ
•
•
•
•
Le présent document traite en premier de la définition et de la classification des
convois de transports exceptionnels (il faut lire avec attention les nombreuses
remarques de l’auteur qui émaillent ce document).
Ensuite, il explique quelles incidences peuvent provoquer la circulation des convois
exceptionnels sur les chaussées et les ponts et pourquoi ces infrastructures sont
sensibles à ces convois.
Puis, il aborde les dispositions techniques et les conditions de circulation qui sont
imposées aux convois exceptionnels pour limiter leur agressivité.
Il décrit également dans le détail comment ont été élaborées les dispositions
techniques que doivent respecter les convois pour pouvoir circuler sur les ponts et tout
particulièrement les convois de 1ère et 2ème catégorie qui sont les plus nombreux.
1
•
•
•
Il explique aussi comment aborder l’étude du passage de convois exceptionnels sur un
pont.
Enfin, il traite des problèmes posés par le passage des grues automotrices et des
convois militaires en faisant le point sur les travaux qui sont en cours au SETRA.
Il termine en faisant le point sur les travaux qu’il faudrait entreprendre pour améliorer
la gestion du passage des transports exceptionnels sur les ponts et insiste fortement
pour que le document d’application nationale de l’Eurocode "charges" précise bien
les conditions de prise en compte du passage des convois exceptionnels sur les ponts
afin de ne pas hypothéquer l’avenir, sécurité des ponts et celle des usagers.
3 DÉFINITION DU TRANSPORT EXCEPTIONNEL
Un transport est exceptionnel quant il est effectué de manière non conforme aux prescriptions
du Code de la Route. Il concerne le transport d'objets ou de masses indivisibles dont les
dimensions ou la masse excédent les limites réglementaires fixées par le Code de la Route.
En effet, un chargement divisible ne peut normalement donner lieu à un transport
exceptionnel. La photo n°1 montre ce que n’est pas un transport exceptionnel puisque le
chargements est justement divisible .
Photo n° 1 (photo Poineau)
Les charges maximales réglementaires du Code de la Route sont actuellement fixées comme
l'indique le tableau n°1.
Articles du
code
R56
R57
Abrogé
R58
Prescriptions
Valeurs limites
Charge maximale "q" sur un
essieu isolé.
Charge "p" par mètre linéaire de
distance entre essieux extrêmes.
Charge maximale "q" sur l'essieu
le plus chargé appartenant à un
groupe d'essieux en fonction de la
distance "d" entre deux essieux
consécutifs.
La charge maximale de l'essieu
moteur appartenant à un groupe
de 2 essieux peut être portée à
11.5 t si la charge totale du
2
q ≤ 13 000 kg
p ≤ 5 000 kg/m (1)
d < 0,90m
: q ≤ 7 350 kg
0,90m ≤ d < 1,35m : q ≤ 7 350 kg +
350 kg si d croît de 5 cm
1,35m ≤ d < 1,80m : q ≤ 10 500 kg
d < 0,90m
: Σ q ≤ 13 150 kg
0,90m ≤ d < 1,35m Σ q ≤ 13 150 kg +
650 kg si d croît de 5 cm
Articles du
code
Prescriptions
Valeurs limites
groupe Σ q ne dépasse pas un 1,35m ≤ d < 1,80m : Σ q ≤ 19 000 kg
maximum fonction de "d".
Tableau n° 1
Remarques : (1)
• la charge de 5 000 kg/m correspond à la charge répartie entre essieux extrêmes
du camion Bc de 30 000 kg des règles de charges de 1971 (distance 4,50 + 1,50 =
6 m) ;
• la suppression de l’article R 57 pour les véhicules convois normaux ne paraît pas
parfaitement logique puisque certains camions de terrassement de 26 000 kg tel le
TG 3360/410 A, modèle 1, à empattement court de 3,20 m de MAN ont une charge
répartie entre essieux extrêmes de 5 600 kg/m dépassant celle du camion Bc alors
qu’au contraire, un semi-remorque de 40 000 kg a une charge répartie entre
essieux extrêmes de l’ordre de 3 300 kg/m nettement moins sévère ;
• la charge limite de 5000 kg/m a été conservée pour certaines catégories de
convois exceptionnels.
4 CLASSIFICATION DES CONVOIS DE TRANSPORTS
EXCEPTIONNELS
Les convois de transports exceptionnels sont classés en trois catégories, suivant qu'au moins
une de leurs caractéristiques (masse, longueur, largeur) excède les limites du tableau n°2.
Caractéristiques du
convoi
Longueur (en mètres)
largeur (en mètres)
Masse totale (en kg)
première
catégorie
deuxième
catégorie
troisième
catégorie
≤ 18
18 < L ≤ 25
3<l≤4
45 000 < M ≤ 70 000
> 25
≤3
M ≤ 45 000
>4
M > 70 000
Tableau n° 2
Dans le nouvel arrêté, les limites devraient être relevées comme suit dans le tableau n°3
mais sans que les limites de charge répartie entre essieux et de charge par essieu ou
groupe d’essieux explicitées dans la suite du présent texte ne changent !
Caractéristiques du
convoi
Longueur (en mètres)
largeur (en mètres)
Masse totale (en kg)
première
catégorie
deuxième
catégorie
troisième
catégorie
≤ 20
20 < L ≤ 25
3<l≤4
48 000 < M ≤ 72 000
> 25
≤3
M ≤ 48 000
>4
M > 72 000
Tableau n° 3
Il est à noter qu'il n'y a aucune limitation de la hauteur des véhicules. Il appartient en effet
au transporteur de s'assurer, avant d'emprunter un itinéraire, de la hauteur disponible sous tous
les ouvrages surplombant la route. Cette vérification n'est malheureusement pas toujours
effectuée ainsi que le montre la Photo n°2.
3
Photo n° 2 choc sur un pont-dalle (photo SETRA)
Les convois de la troisième catégorie sont subdivisés en plusieurs classes C, D, E et super
E, par la circulaire de la Direction des Routes R/EG3 du 20 juillet 1983 [3] récapitulées dans
le tableau n°3 ci-après. Ce sont ces convois-types qu'il faut prendre en compte dans les
calculs des ouvrages non ceux de l'article 10 (charges exceptionnelles) du titre II du
fascicule 61 du Cahier des Prescriptions Communes (C.P.C) relatif aux charges des pontsroutes annexé à la circulaire n°75-155 du 29 Décembre 1971 qui ne sont pas représentatifs des
convois réels qui circulent (se reporter à la photo n°3).
Photo n° 3 convoi de 3ème catégorie (Photo DDE 59)
A chaque classe C, D, E et super E sont associés plusieurs modèles de convois-types dont
les caractéristiques (longueur, largeur, nombre d'essieux...) sont différentes. Ces modèles sont
plus ou moins contraignants soit vis- à-vis du tracé routier à cause des problèmes d'inscription
dans les virages, soit vis-à-vis de la résistance des ponts à cause d'un rectangle d'impact
très concentré...
Convois exceptionnels de 3ème catégorie
4
Classe
C
D
E
Super E
P.T.R. (kg)
70 000 < P.T.R. ≤ 120 000
Observations
3 convois-types sont à distinguer :
• un convoi pour la vérification
(1) prochainement il faudra remplacer
du tracé
70 000 par 72 000
• deux
convois
pour
la
vérification des ponts C1 de
94 000 kg et C2 de 120 000 kg.
4
convois-types
sont à distinguer :
120 000< P.T.R. ≤ 250 000
D2F1, D2F2, D3F1 et D3F2 (D2
correspond à des lignes de 2 demiessieux et D3 à 3 demi-essieux).
3 convois-types sont à distinguer :
250 000< P.T.R. ≤ 400 000
E2F1, E3F1 et E3F2
400 000< P.T.R.
Pas de convoi- type.
Tableau n° 4
Remarque : la circulaire de 1983 aurait besoin d’un toilettage en particulier sur les
conditions de recalcul des ponts dont certaines sont aberrantes par exemple la non prise en
compte des gradients thermiques !
5 CONDITIONS DE CIRCULATION DES TRANSPORTS
EXCEPTIONNELS, ET INCIDENCES SUR LES
INFRASTRUCTURES (les ponts et les chaussées)
5.1 Généralités
Les convois exceptionnels sont susceptibles de générer des accidents. En effet, les convois
larges et longs gênent l'écoulement du trafic. De plus, quand ils sont très lourds, cette gêne est
augmentée car ils circulent alors à faible vitesse. De plus, les convois exceptionnels lourds
peuvent causer des dommages aux chaussées et aux ouvrages d'art :
5.2 Conditions de circulation des transports exceptionnels
Les circulaires en vigueur prévoient une signalisation spécifique des convois et des conditions
particulières d’accompagnement (voiture pilote, véhicule de protection arrière, escorte,
espacement entre véhicules…)…Bien entendu, les conditions imposées à la circulation sur
les routes et sur les ponts d'un convoi-exceptionnel sont différentes suivant la catégorie à
laquelle il appartient. Pour le franchissement des ponts :
•
les convois de 1ère et 2ème catégorie conformes à la circulaire en vigueur, sauf cas
particulier tel que pont en mauvais état, âgé, à charge limitée…, peuvent rouler
au milieu des autres véhicules sans restriction de circulation ;
•
les convois de 3ème catégorie circulent seuls et très souvent doivent franchir les ponts
au pas et dans l’axe voire même leur passage est interdit sur certains ouvrages de
force portante insuffisante.
L'appartenance d'un convoi à une des trois catégories impose que celui-ci respecte, outre les
dimensions limites et la masse maximale du tableau n°2, certaines dispositions
techniques particulières qui imposent une charge limite à l’essieu, une charge linéique
limite entre essieux extrêmes…). Ces dispositions techniques figurent dans les circulaires
relatives aux conditions d'instruction et de délivrance des autorisations de transport
exceptionnel et sont développées dans le paragraphe 4 ci-après.
5
Un convoi qui ne respecte pas ces dispositions se voit imposer les dispositions techniques
et les conditions de circulation des convois des classes supérieures; soit des conditions de
circulation particulières voire même, l'interdiction de circuler.
5.3 Incidences des convois exceptionnels sur les infrastructures (les
ponts et les routes)
•
Les ponts posent les problèmes les plus délicats pour les cinq raisons principales
suivantes :
1). le parc des ouvrages est très hétéroclite. En effet, le document n°1 ci-après montre que
plus de 5% des ponts du réseau national, hors ponts en maçonnerie, ont été calculés avec
des règles de charges et de calcul (béton armé, métal…) antérieures à 1960. Les
différentes règles ont énormément évolué depuis plus d’un siècle et tout particulièrement
depuis les années 1960 (le camion Bc de 30 000 kg date des règles de charges de 1960
précédemment il y avait le camion de 25 000 kg de 1940 et encore avant soit en 1927
celui de seulement 16 000 kg). Tous les ouvrages n'ont donc pas la même force
portante vis- à- vis des convois lourds même s'ils semblent parfois accepter sans problème
le trafic des véhicules conformes au Code de la Route ;
Document n° 1 classement des ponts du réseau national par âges (IQOA 2001)
6
Document n° 2 règles de charges de 1891
2). faute il y a quelques décennies d'une politique de maintenance à caractère préventif
suffisamment affirmée, les ouvrages se sont dégradés comme ont pu le démontrer , pour le
réseau national ; les enquêtes IQOA Bien entendu, ces dégradations réduisent la force
portante des ponts concernés ;
Photo n° 4 état d’une voûte en maçonnerie ! (photo CETE de Lyon)
3). la vérification de la force portante d'un pont sous le passage d'un convoi exceptionnel
lourd est une opération qui devient longue et coûteuse lorsque les sollicitations
développées par le convoi exceptionnel dépassent celles des charges du règlement de
calcul appliqué lors de la construction de l'ouvrage. Dans un tel cas, il faut en effet,
calculer puis vérifier les contraintes qui se développent dans chaque élément de l'ouvrage
(dalle de couverture, entretoises, poutres...) tout en adaptant les contraintes limites des
règles de calcul (la circulaire de 1983 dont le toilettage serait nécessaire donne cependant
quelques indications sur le recalcul des ouvrages anciens).
La vérification est également longue lorsque la répartition des essieux chargés ne
correspond pas aux modèles enveloppes visés par les circulaires et en particulier par celle
du 20 Juillet 1983. Se reporter à la figure n°1 ci-après qui donne à titre d'exemple le
modèle du convoi C2 qui englobe les convois de la 3ème catégorie inférieurs à 120 000 kg
respectant les circulaires de 1975 et 1985 ;
7
Figure n° 1
Remarque :
La charge répartie de 1 000 kg/m² du titre II du fascicule 61 du CPC et applicable sur
les remblais pour le calcul des culées, murs de soutènement, murs garde-grève…ne
couvre pas la charge répartie que peut exercer un convoi exceptionnel voire les engins de
compactage (par exemple, la remorque du convoi C2 exerce une pression au sol de
3 500 kg/m² et celle d’un convoi D2F1 une pression de 3 800 kg/m² !
Il faut donc fixer des valeurs de charge de remblai plus réalistes dans les CCTP !
4). certains types de ponts sont sensibles à la fréquence de passage des charges
lourdes. Celles-ci y engendrent les phénomènes de fatigue explicités dans le
paragraphe 6.1.2. ci-après ;
5). les gestionnaires ne possèdent pas les dossiers de tous leurs ouvrages !
•
Les chaussées peuvent également poser des problèmes, les convois lourds peuvent
endommager rapidement des chaussées non dimensionnées pour les supporter :
par exemple, un seul passage d’un EFA (engin militaire) correspond, suivant
le type de chaussée, au passage de 50 à 700 poids lourds conformes au Code de
la route ! En effet, cet engin de 44 000 kg à deux essieux d’environ 22 000 kg à
roues simples est un convoi exceptionnel non conforme ! Sa charge à l’essieu
dépasse nettement la charge autorisée pour ce type d’essieu qui n’est que de
19 000 kg. Par contre, ce convois peut emprunter de nombreux ponts sans
problèmes puisque les deux essieux sont très espacés (6,50 m) et que l’essieu
de 22 000 kg est enveloppé soit par les essieux arrière du camion Bc (2
x 12 000 kg) ou mieux par les essieux du tandem Bt (2 x 16 000 kg).
6 DISPOSITIONS TECHNIQUES PARTICULIÈRES QUE DOIVENT
RESPECTER LES TRANSPORTS EXCEPTIONNELS
6.1 Principes généraux
6.1.1 Contraintes imposées par la résistance des chaussées
Une chaussée est sensible à la charge d'un essieu isolé, d'une ligne d'essieux isolée ou d’un
groupe d’essieux (l'essieu est dit isolé lorsque sa distance aux essieux voisins est supérieure
où égale à 2 mètres, dans le cas contraire, il fait partie d'un groupe), au type d'essieu (essieu
rigide, essieu brisé, demi- essieu), au nombre des roues par essieu (roues simples ou roues
jumelées), à la pression des pneumatiques et bien entendu à la répétition de passage des
convois.
8
La plupart des limitations de charge à l'essieu, par ligne ou groupe
d’essieux fixées par les circulaires sont imposées par la résistance des
chaussées.
Remarque : parfois, les limitations sont dues à la résistance des ponts. Dans les tableaux de
la future circulaire sur les transports exceptionnels, les valeurs limites correspondantes
seront grisées dans le but d’éviter toute confusion.
Les deux tableaux n° 5 et 6 qui suivent extraits de la future circulaire donnent les charges
limites par essieu ou ligne d’essieux pendulaires pour tous les types de convois de la 1ère à la
3ème catégorie. Les deux autres tableaux n°7 et 8 donnent les limites pour les convois de 1ère
et 2ème catégorie. Il est à noter que ces tableaux sont issus des circulaires de 1975 et 1985 seul
le dernier a fait l’objet de modifications.
•
Essieu traversant isolé ou ligne d'essieux pendulaires isolée, convois de toutes
catégories (de la première à la troisième).
La charge maximale portée par essieu pour un essieu isolé est imposée par la fatigue des
chaussées. Pour tout convoi, la charge portée par un essieu isolé doit être inférieure ou égale
aux limites fixées au tableau ci-après :
Essieu
RS
RJ
13 000
16 500
Ligne de 2 essieux
pendulaires
RS
RJ
Ligne de 3 essieux
pendulaires
RS
RJ
Ligne de 4 essieux
pendulaires
RS
RJ
16 500
22 000
28 000
20 500
27 500
35 000
Tableau n° 5 charges maximales des essieux isolés (circulaires de 1975 et 1985)
Dans le cas particulier des engins automoteurs (par exemple, grues) équipés de deux
essieux isolés à roues simples avec une pression de gonflage des pneumatiques inférieure ou
égale à 3 bars, les valeurs fixées au tableau ci-dessous sont autorisées :
Distance d entre les 2 essieux
traversants isolés
Charge maximum par essieu
traversant
2,00 ≤ d < 2,30
2,30 ≤ d < 2,60
16 500
17 000
2,60 ≤ d < 2,90
2,90 ≤ d < 3,20
17 500
18 000
3,20 ≤ d < 3,50
18 500
3,50 ≤ d
19 000
Tableau n° 6 charge maximale à l'essieu des engins automoteurs à 2 essieux (circulaire
de 1985)
•
Groupes d’essieux traversants ou de lignes d'essieux pendulaires, convois de PTC
ou PTRA ≤ à la limite maximale en masse de la 2ème catégorie ( ≤ 72 000 kg)
La charge maximale portée par essieu est imposée soit par la fatigue des chaussées, soit par
la résistance des ouvrages d'art. La zone d’influence des ouvrages d’art figure en grisé dans
les tableaux. Pour tout convoi, la charge maximale portée par essieu traversant ou ligne
d'essieux pendulaires doit être inférieure ou égale aux limites des tableaux ci-après :
9
Groupe de 2
essieux
traversants
Groupe de 3
essieux
traversants
Groupe de 4
essieux
traversants
RS
RJ
RS
RJ
RS
RJ
RS ou RJ
0,90 ≤ d < 1,05 8 000
1,05 ≤ d < 1,20 9 000
1,20 ≤ d < 1,35 10 000
10 500
11 500
12 500
7 500
8 000
9 000
9 000
9 300
9 600
7 500
7 800
8 200
7 500
7 800
8 200
32 000 / n
34 000 / n
36 000 / n
1,35 ≤ d < 1,50 11 000
13 500
10 000
10 000
8 500
8 500
37 000 / n
1,50 ≤ d < 1,65 11 500
14 500
10 300
10 300
8 800
8 800
38 000 / n
1,65 ≤ d < 1,80 12 000
15 000
10 600
10 600
9 100
9 100
1,80 ≤ d < 2,00 12 500
15 500
11 000
11 000
9 500
9 500
39 000 / n
40 000 / n
Distance d
entre essieux
Groupe de n
essieux
trave rsants (n ≥
5)
Tableau n° 7 charge à l'essieu de type traversant (circulaire de 1985)
Distance d
entre lignes
d'essieux
pendulaires
Groupe de 2
lignes d'essieux
pendulaires
Groupe de 3
lignes d'essieux
pendulaires
Groupe de 4
lignes d'essieux
pendulaires
Groupe de n
lignes d'essieux
pendulaires
RS ou RJ
RS ou RJ
RS
RJ
(n ≥ 5) RS ou
RJ
0,90 ≤ d < 1,05
1,05 ≤ d < 1,20
1,20 ≤ d < 1,35
10 500
11 500
12 500
9 000
9 300
9 600
7 500
7 800
8 200
7 500
7 800
8 200
32 000 / n
34 000 / n
36 000 / n
1,35 ≤ d < 1,50
13 500
10 000
8 500
8 500
37 000 / n
1,50 ≤ d < 1,65
1,65 ≤ d < 1,80
14 500
15 000
10 300
10 600
8 800
9 100
8 800
9 100
38 000 / n
39 000 / n
1,80 ≤ d < 2,00
15 500
11 000
9 500
9 500
40 000 / n
Tableau n° 8 charge à l'essieu de type pendulaire (tableau circulaire de 1985 modifiée)
Remarques importantes :
• les différentes couches des chaussées du réseau national ont été dimensionnées pour
leur permettre de résister à la classe de trafic à laquelle elles sont soumises. Il est
donc relativement aisé d’évaluer pour les routes nationales les effets dommageables
du passage répété d’un convoi donné civil ou militaire tel l’EFA ;
•
Il n’est pas possible de faire une telle opération sur le réseau des routes
départementales et communales car la plupart du temps, les caractéristiques des
chaussées n’ont pas été archivées. Les gestionnaires de ces réseaux en sont-ils
conscients ?
6.1.2 Contraintes imposées par la résistance des ponts (1)
(1) Remarque : Il ne suffit pas qu'un convoi de 3ème catégorie respecte les charges par
essieu ou ligne d'essieux imposés par la résistance des chaussées pour pouvoir passer sur un
pont. L'ouvrage doit faire l'objet d'une vérification de sa capacité portante. Se reporter au
paragraphe 6.3. ci-après.
10
Les poutres principales d'un pont sont sensibles (résistance à la flexion et à l'effort
tranchant...) à la charge totale du convoi. Cependant, à charge identique, un convoi long,
avec un grand nombre d'essieux, sera moins agressif qu'un convoi court comme le
montre la figure n°2.
C'est la raison des règles actuelles qui limitent la charge par mètre linéaire sous un groupe
d'essieux (par exemple, 6 500 kg/m entre 3 essieux consécutifs) et entre essieux extrêmes (par
exemple, 5 000 kg/m voire 5 500 kg/m ou 6 000 kg/m) pour les convois de 1ère et 2ème
catégorie.
d
L=15 m
Figure n° 2 influence de la longueur de chargement
à charge totale constante Q = 30 000 kg
M ( l / 2) =
qd  d 
l − 
4  2
si d1 = 5 m on a q1 = 6 000 kg/m et M1 = 93 700 kgm ;
si d2 = 6 m on a q2 = 5 000 kg/m et M2 = 90 000 kgm.
Les éléments secondaires d'un pont (pièces de pont, entretoises, dalles de couverture...) sont
sensibles à la charge des essieux voire d’un groupe d’essieux. Certaines des limites de charges
par essieu, ligne ou groupe d'essieux pour les convois de 1ère et 2ème catégorie ont été
imposées par la résistance de ces pièces secondaires principalement les entretoises ou les
pièces de pont.
En outre, certains ouvrages tels les ponts métalliques soudés peuvent être affectés par la
répétition des passages, qui conduisent à des phénomènes de fatigue et à une réduction de
leur durée de vie.
Normalement, un pont métallique ou mixte calculé vis à vis de la fatigue doit pouvoir
supporter 100x106 passages du convoi de fatigue "Bf" pendant sa durée de vie soit environ
100 ans [4].
Sur la figure n°3, les courbes montrent la réduction de la durée de vie d’un pont qui n’a pas
été calculé vis-à-vis de la fatigue et qui est supposé soumis au passage de différents convois
de grumiers dont la masse s’échelonne entre 52 000 à 72 000 kg avec des fréquences de
passage comprises entre 10 et 50 chaque jour.
Les trois premières courbes correspondent à des convois conformes en matière de répartition
des charges (5 000 kg/m entre essieux extrêmes, 6 500 kg entre 3 essieux consécutifs…) et les
deux autres à des convois non conformes. Dans ce dernier cas, la réduction de la durée de vie
pourrait atteindre une cinquantaine d’années !
11
Durée de vie de l'ouvrage non calculé à la fatigue
120
durée de vie
100
80
60
40
20
0
0
10
20
30
40
50
NC 72 t
NC 52t
nombre de cycles par jours
C+R 55t
C+R 72t
C 57 t
Figure n° 3
6.2 Cas des convois lourds de 1ère et de 2ème catégorie
6.2.1 Généralités
Ces convois sont les moins agressifs mais ils sont les plus nomb reux. Ils sont donc
susceptibles d'engendrer des phénomènes de fatigue dans les ouvrages. De plus, pour des
raisons économiques et pratiques, il n'est pas envisageable de leur imposer des conditions de
circulation contraignantes comme la présence d'une escorte de gendarmerie !
C’est la raison pour laquelle, les charges du titre II du fascicule 61 du CPC de 1971 ont été
dimensionnées pour couvrir les convois exceptionnels de ces deux catégories avec quelques
bémols en particulier pour les ponts de 2ème classe (coefficient bc réduit) et surtout ceux de
3ème classe qui ne sont pas dimensionnés sous le convois Bt.
Le commentaire *** de l’article 5.22 du titre II du fascicule 61 du CPC indique que :
la charge totale ne doit pas dépasser 5 000 kg/m entre essieux extrêmes ;
la charge totale portée par 3 essieux consécutifs ne doit pas dépasser 6 500 kg/m ;
les convois exceptionnels de 45 000 kg et 70 000 kg ne sont pas admis sur les ponts
de 3ème classe ;
le croisement de 2 véhicules de 70 000 kg est interdit sur les ponts à 2 voies ;
le croisement d’un véhicule de 70 000 kg avec un poids lourd de 26 000 kg est interdit
sur les ponts de 2ème classe.
Les charges limites autorisées sont donc plus réduites relativement que pour les convois de
la troisième catégorie car, elles ont été calculées en considérant que le convoi exceptionnel
circule mélangé au trafic.
12
6.2.2 Modèle de chargement représentatif du convoi exceptionnel mélangé au
trafic et clés d’interprétation des résultats
6.2.2.1 Modèle de chargement
Le modèle de chargement est le suivant : un des camions du système Bc des règles de
charges du titre II du fascicule 61 du CPC est remplacé par le convoi comme le montre la
figure n°4 ci-après. Il suffit alors de comparer les effets du convoi mélangé à 3 camions Bc
aux effets des 4 camions Bc voire du système Bt qui peut-être prépondérant dans les faibles
portées.
C’est ce principe de calcul qui a également été utilisé lors de la mise au point des circulaires
de 1975 et de 1985 pour définir les règles de répartition des charges auxquelles doivent
satisfaire les convois exceptionnels pour pouvoir circuler sans autre vérification sur les ponts
dimensionnés avec les règles de charges récentes.
Ce modèle de chargement déterministe (par opposition aux modèles probabilistes) peut être
utilisé pour s’assurer qu’un pont est à même de supporter le passage des convois
exceptionnels de 1ère et 2ème catégorie.
Modèles de chargements
Camion
Bcx1,2
Camion
Bcx1,2
Camion
Bcx1,1
Camion
Bcx1,1
ou
Convoi exceptionnel x1
Camion
Bcx1,2
Convoi exceptionnel x1,1
Cas n°1
Camion
Bcx1,1
Cas n°2
Camion
Bcx1,2
Camion
Bcx1,2
Camion
Bcx1,2
Camion
Bcx1,2
Figure n° 4
Le coefficient de pondération par 1,1 du convoi exceptionnel est destiné à couvrir les
déséquilibres de charges sur les essieux dus à la non-planéité, aux pentes des chaussées ou
aux tolérances de positionnement du colis, ainsi que les incertitudes sur sa masse réelle.
Les deux cas de charges combinées et majorées qui viennent d’être décrits (1 x convoi
exceptionnel + 1,2 x camions Bc ou bien 1,1 x convoi exceptionnel + 1,1 x camion Bc) sont
applicables aux ponts métalliques à partir de l’année 1960 (introduction de la pondération
13
par 1,2 des sollicitations sous les charges d’exploitation) et aux ponts en béton armé à
partir de l’année 1964 pour la même raison.
Pour les ponts en béton précontraint, entre 1953 (premières règles de calcul) et 1971, les
charges d’exploitation n’étaient pas majorées. Elles ne l’ont été qu’à partir de 1971 mais
seulement par 1,1. Ce n’est qu’après 1983, date de parution du BPEL, que le coefficient de
1,2 a été appliqué aux charges de service pour obtenir les valeurs caractéristiques.
Donc, pour un pont en béton précontraint en bon état, les cas à considérer sont les suivants :
• de 1960 à 1971 : 1 x 4 camions Bc à comparer à 1 x (3 camions Bc + le convoi
exceptionnel) ;
• de 1971 à 1983 : 1,1 x 4 camions Bc à comparer à 1,1 x (3 camions Bc + le convoi
exceptionnel).
Remarque : il faut aussi comparer les effets du convoi mélangé au trafic avec les effets des
systèmes Bt et A qui peuvent être prépondérants sur les charges B (Bt pour les très petites
portées et A à partir de 10 à 15 m.
Les notations sont les suivantes :
• E0 représente les sollicitations développées par les charges civiles (de type A et B) en
tenant compte des coefficients pondérateurs (bc, δ…) des règles de charges et de calculs
en vigueur lors de la conception de l'ouvrage (γQ = 1,2 en général) ;
•
E1 représente les sollicitations développées par le cas de charge n°2 (la charge - convoi
exceptionnel + Bc - est pondérée par le coefficient 1,1 des convois exceptionnels et le
coefficient de majoration dynamique δ) ou par le cas de charge n°2 (pour simplifier les
calculs, les charges Bc sont majorées par 1,2 et le convoi par 1 sans oublier δ) ;(*)
•
E2 représente les sollicitations développées par le convoi exceptionnel (pondéré également
par 1,1 et δ) et une file de véhicules légers (100 kg/m²).
Nota (*) : lors de la mise au point des circulaires, dans le cas (2) visé ci-après, (cas ou E2 ≤
E0 < E1 ) c’est à dire lorsque le convoi exceptionnel doit passer sur le pont sans autre poids
lourds, une colonne de véhicules légers (charge répartie de 100 kg/m² soit 350 kg/m sur une
voie de circulation de 3,50 m) était ajoutée sur la seconde voie.
6.2.2.2 Clés d’interprétation des résultats
• (1) Si E1 ≤ E0 , le passage du convoi exceptionnel sur l'ouvrage mêlé à la circulation
normale ne provoque pas de charge supérieure à la capacité portante du pont. Il n'est pas
nécessaire d'imposer de restriction particulière de circulation.
•
(2) Si E2 ≤ E0 < E1 , le convoi exceptionnel peut franchir l'ouvrage à vitesse normale si la
circulation des autres poids lourds est interdite sur l’ouvrage (prévoir une file de véhicules
légers (100kg/m²) voire une circulation fréquente sur la 2ème voie).
•
(3) Si E2 /δ
δ ≤ E0 < E2 , le convoi exceptionnel peut franchir l’ouvrage à condition de
circuler au pas et si la circulation des autres poids lourds est interdite sur l’ouvrage (sur la
seconde voie, idem ci-dessus).
•
(4) Si E0 < E2 /δ
δ , la capacité portante du pont ne permet pas le passage du convoi
exceptionnel.
14
Dans ce dernier cas (4), des conditions supplémentaires relatives au positionnement du convoi
exceptionnel sur l'ouvrage (circulation au pas et dans l'axe du pont par exemple) peuvent
permettre de ne pas avoir de dépassement des sollicitations E0 .
Dans le cas ou cette méthode rapide ne permet pas de conclure, « un recalcul complet »
de l'ouvrage s'impose (cette étude fine, qui peut aller jusqu'au calcul des niveaux de
contraintes dans toutes les parties de l'ouvrage pourra éventuellement montrer que celui- ci
peut accepter le convoi exceptionnel).
Remarques très importantes : les contraintes visées par les cas (2) à (4)
amènent une forte gêne à la circulation des autres véhicules compte tenu des
intensités du trafic actuel, la présence des forces de police est difficile à obtenir
et les véhicules d’accompagnement n’ont aucun pouvoir pour encadrer les
autres usagers (par exemple, comment être sûr de n’avoir sur la deuxième voie
que des véhicules légers ?). De plus, de telles contraintes peuvent être à
l’origine d’accidents.
Il serait préférable de supprimer toute disposition particulière de circulation
pour les convois de première ou seconde catégorie. Pour résumer :« un pont
serait apte à recevoir le convoi mélangé au trafic ou ne serait pas apte ! ».
Au contraire, ces dispositions particulières de circulation sont envisageables
pour les convois de la 3ème catégorie qui beaucoup moins nombreux peuvent
bénéficier d’un accompagnement de la police ou de la gendarmerie qui est à la
charge du transporteur.
6.2.3 Choix des types de ponts objet de l’étude
Pour éviter d’avoir des règles différentes pour chaque type de pont (pont à poutres sous
chaussée, pont à poutre-caisson, pont-dalle…), tous les calculs ont été effectués sur des ponts
à poutres sous chaussée entretoisés qui présentent une forte sensibilité à l’excentrement
des charges (sur le réseau national ces ponts, sans tenir compte des bipoutres, représentent
actuellement environ 5% du patrimoine).
Tous les calculs ont été faits pour déterminer les sollicitations dans les poutres principales et
les entretoises en supposant les entretoises infiniment rigides et en appliquant la méthode dite
de Courbon.
• Dans le sens longitudinal, pour le calcul des poutres ont été considérés des ponts de 6
mètres à 10 mètres de portée. En effet, au-delà d’une dizaine à une quinzaine de
mètres de portée les charges du système A deviennent prépondérantes sur celles du
système B.
• Dans le sens transversal, ont été considérés uniquement des ponts portant des
chaussées à 2 voies et de 6 mètres de largeur pour les raisons suivantes :
♦ les ponts à 3 ou 4 voies présentent une certaine surabondance de charge portante ;
♦ le croisement sur des chaussées de 5,50 mètres de largeur est peu réaliste et trop
défavorable.
• Pour le calcul des efforts dans les poutres, tous les ponts étudiés comportaient 3 ou 4
poutres distantes de 3 mètres à 3,50 mètres.
• Pour le calcul des efforts dans les entretoises (effort local), ont été considérés des
espacements de 5, 8 et 10 mètres (bien entendu, les portées des poutres qui
correspondent aux espacements de 8 et 10 mètres sont supérieurs à 10 mètres).
Rappel : les nouvelles études du SETRA 2002 prennent en compte les ponts de première et de
seconde classe jusqu’à 32 m de portée à une ou deux travées.
15
6.2.4 Modèle de calcul des effets des camions Bc et aussi des effets du convoi
• Le théorème de Barré a été appliqué pour le calcul des moments longitudinaux dans la
poutre. Il s’énonce comme suit : dans une travée indépendante de portée L, le moment
fléchissant sous un convoi est maximum au droit d'un essieu qui se trouve placé
symétriquement par rapport à l'axe médian avec la résultante générale du convoi {se
reporter à la formule(a) et à la figure n°5}.
Q=12 t
12 t
0,375m
Figure n° 5
(a ) MA = 0,5 × Q
( L − 0,75 )2
L
Remarque : ici, l'étude porte sur le cas où seuls les 2 essieux arrières du camion peuvent se
trouver sur l'ouvrage soit une portée L<9,196 m.
Si transversalement, le chargement est symétrique, il n'y a pas à faire intervenir les
coefficients d'excentricité des charges de la méthode de Courbon δi. C'est le cas de la figure
ci-après. Sinon, la valeur de δi qui majore MA vaut si les poutres ont toutes la même inertie :
δi = 1 + 6
(n + 1 − 2i) e
n2 −1
λ
Avec : n le nombre des poutres, i le numéro de la poutre, e l'excentricité de la file de roues
par rapport à l'axe du tablier et λ l'espacement des poutres.
•
Pour le calcul du moment fléchissant dans une entretoise, la réaction maximale R sur
celle-ci et sous une file de roues était calculée en supposant que la dalle était simplement
appuyée sur les poutres (l'étude porte ici sur le cas où l'entraxe d des entretoises est de 5
mètres) {se reporter à la formule (b) et à la figure n°6}.
6t
6t
3t
1,50
d=5m
R
4,50
d=5m
Figure n° 6
 (d − 1,5 )  (d − 4,5)
(b) R = 61 +
 +3
d
d


Ensuite, pour calculer dans l’entretoise le moment MA au droit de la section A, on utilisait la
méthode de Courbon (ici, la figure n°7 s’applique au cas d’un pont à 4 poutres espacées de λ,
R étant la réaction d'une file de roues sur l'entretoise obtenue par la formule (b)).
16
Par raison de symétrie la réaction de chaque poutre vaut R et le moment fléchissant au droit
de la section A (au droit d'une ligne d'essieux) vaut :
MA = R {(λ+0,5λ-0,25)+(0,5λ-0,25)-2}
2,00
0,25
R
λ
R
A
R
R
R
Figure n° 7
6.2.5 Les convois types
Des convois–types à 2, 3, 4… essieux ont été construits à partir des charges limites à l’essieu
fixées pour les chaussées tout en essayant de se rapprocher de convois réels. Les figures n°8
et n° 9 montrent les convois-types de la circulaire de 1983 et les nouveaux modèles issus de
l’étude SETRA 2002 qui les remplaceront.
Ces convois–types peuvent servir à s’assurer qu’un pont est apte à supporter soit les convois
de 1ère soit ceux de 2ème catégorie en appliquant le modèle de chargement de la figure n°4 du
paragraphe 6.2.2.1 ci-devant.
CONVOIS TYPES 1ère Catégorie .
ENGINS DE T.P. AUTOMOTEURS
(cas particuliers)
[
PTC 46 t
P.T.R. 33 t
/
£
P.T.R. 36 t
P.T.R. 45 t
P.T.R. 45 t
P.T.R. 48 t
P.T.R. 38 t
P.T.R. 48 t
/
£
[
Figure n° 8
17
CONVOIS TYPES 2ème Catégorie.
P.T.R. 72 t
P.T.R. 70 t
/
5
/
/
/
Figure n° 9
6.2.6 Les résultats des études
6.2.6.1 généralités
Pour ne pas développer de sollicitations supérieures à celles développées par les charges de
calcul, les convois de la 1ère et de la 2ème catégorie mélangés au trafic doivent donc respecter à
la fois.
• une répartition longitudinale des charges entre essieux extrêmes ne dépassant pas
5 000 kg/m (comme les camions Bc) ;
• une répartition longitudinale des charges entre 3 essieux consécutifs ne faisant
pas partie d’un groupe ne dépassant pas 6 500 kg/m ;
• et dans certains cas (valeurs grisées dans les tableaux) une charge à l'essieu variable,
suivant que l'essieu est isolé ou fait partie d'un groupe de 2 ou 3…qui s’est substituée
à la valeur limite permise par la résistance de la chaussée.
Attention : sauf étude particulière de la charge portante d’un pont, ce qui
permet souvent d’admettre une charge portante plus élevée, il peut être admis
sans autre calcul :
• que les convois de 1ère catégorie conformes sont couverts par les charges
A et B des règles de charges de 1960 et de 1971 ;
• et que les convois de 2ème catégorie conformes sont couverts uniquement
par les charges A et B des règles de 1971.
18
6.2.6.2 Nécessité de la règle des 5 t/m pour des engins comportant plus de 3 essieux
Par exemple, pour ce convoi de 55 tonnes et de 2ème catégorie, les configurations les plus
agressives sont les suivantes (figure n°10) :
11 t
16,5 t
11 t
1,45 m
7,60m
m
16,5 t
11 t 11 t
1,95 m
1,45 m
16,5 t
4,82m
m
16,5 t
1,95 m
Figure n° 10
La distance de 7,60 m entre les essieux arrières et ceux de l’avant est imposée par la règle des
5 000 kg/m. Sans cette règle, la distance ne serait que de 4,82 m mais alors les efforts qui en
résulteraient dépasseraient de plus de 10 % ceux développés par les camions Bcx1,2.
6.2.6.3 Nécessité de la règle des 6,5 t/m sur 3 essieux
Par exemple, pour cet engin de travaux publics automoteur de 1ère catégorie (≤ 45 t), la
configuration la plus agressive permise par la circulaire de 1975 était la suivante (figure
n°11) :
19 t
19 t
7t
4,98 m
1,95 m
Figure n° 11
Un tel engin mêlé à la circulation générale conduit à un dépassement des efforts développés
par les camions Bcx1,2 de 13,4 % ce qui montre la nécessité de la règle des 6,5 t/m sur 3
essieux consécutifs que vérifie ce convoi.
6.2.6.4 Dérogations
L’étude de certains convois réels mélangés au trafic dont les charges à l’essieu étaient
inférieures aux charges limites permises par la résistance des chaussées mais qui ne
respectaient pas les charges limites permises par la résistance des ponts a montré qu’ils ne
développaient pas des sollicitations supérieures aux charges de calcul A et B. Des
dérogations à la règle des 5 000 kg/m et à celle des 6 500 kg/m ont donc été fixées. Cela a été
le cas pour les convois comportant au plus 3 essieux, pour les grues automotrices qui
normalement ont des charges à l’essieu ne dépassant pas 12 000 kg….
Remarque : Le cas des grues est traité au paragraphe n° 6.2.7 ci-après.
6.2.7 Le cas particulier des grues automotrices
6.2.7.1 Généralités
Les grues automotrices dont la majeure partie sont d’origine étrangère, telle celle de
60 000 kg de la photo n°5 , ont des essieux de 12 000 kg mais les distances entre les essieux
sont réduites au maximum pour avoir un châssis le plus court possible. De telles grues ne
respectent pas les règles de répartition longitudinale mais n’engendrent pas forcément
19
même lorsqu’elles sont mêlées au trafic représenté par 3 camions Bc des sollicitations
supérieures à celles développées par les charges de calcul qui ont servi à dimensionner le
pont.
Photo n° 5 (photo Poineau)
Remarque : Il y a cependant lieu d’être vigilant car la limite de 12 000 kg par essieu
correspond à la grue équipée du plus petit contrepoids et de la flèche minimale. Les autres
équipements possibles font vite grimper la charge à l’essieu. Normalement ces équipements
supplémentaires doivent être chargés sur des camions porteurs. Se reporter à l’extrait d’une
fiche technique dans le tableau n°9.
Contrepoids
Essieux
1
2
3
4
Masse totale
2 150 kg
12 000 kg 12 000 kg 12 000 kg 12 000 kg 48 000 kg
moufle de 25 000 kg
10 750 kg
14 000 kg 14 000 kg 14 400 kg 14 400 kg 56 800 kg
moufle de 50 000 kg
Tableau n° 9 extrait d’un fiche technique
6.2.7.2 Résultats des études antérieurs et dérogations
La circulaire N°85-63 du 30 août 1985 autorisait 6 500 kg/m entre essieux extrêmes pour des
véhicules de 45 000 à 52 000 kg sous réserve que la charge à l’essieu ne dépasse pas
13 500kg. La circulaire n°91-84 du 20 décembre 1991 relative à la circulatio n des grues
automotrices non conformes au Code de la Route [5]. La circulaire n° 99-56 du 6 janvier
1999 [6] qui a modifié la circulaire de 1985 autorisait par exemple pour les engins
automoteurs (grues) à 3 essieux 8 000 kg/m entre essieux extrêmes sous réserve que la charge
maximale sur un essieu ne dépasse pas 12 000 kg…
6.2.7.3 Résultats des nouvelles études 2002 et dérogations envisageables
Le tableau n° 10 qui suit montre quelques résultats des calculs effectués sur des ponts conçus
à diverses périodes et soumis au passage de grues de 48 000 kg.
20
Il a été possible d’en déduire que :
• les grues de 48 000 kg référencées peuvent circuler mélangées à la circulation sur les
ouvrages d'art en bon état (en béton armé, métallique, mixte et en béton précontraint),
calculés avec les règles de charges de 1971 si le pont est de première classe (c'est le cas
par exemple, des ponts qui supportent une chaussée supérieure ou égale à 7 m).
• les grues ne peuvent pas circuler dans les conditions normales de circulation sur les
ouvrages de deuxième classe de 1971 en l’absence d’une étude de force portante.
• cette circulation peut être acceptée sur certains des ouvrages conçus avec les règles de
charges de 1960. Cependant, une étude sommaire préalable de l'ouvrage est nécessaire car
des problème se posent pour les ponts de portées inférieures à une quinzaine de mètres.
Ces résultats sont valables pour l'ensemble des grues dont les charges à l’essieu ne
dépassent pas 12 000 kg sous réservent qu’elles respectent les deux valeurs limites
suivantes :
9 000 kg/m entre essieux extrêmes ;
10 000 kg/m entre trois essieux consécutifs.
GRUE ATF 48 t
% de dépassement à mi-travée par rapport au
règlement
1971
BA
Longueur 1ère
Classe
5
(*)10
(*)15
16
20
24
25
30
32
2ème
Classe
-21
-11
-12
-13
-16
-13
-13
-12
-12
1960
BP
1ère
Classe
-20
-5
10
8
3
6
7
8
8
BA
BP
2ème
Classe
-21
-3
-3
-5
-9
-6
-6
-5
-5
-16
4
20
18
13
15
16
16
16
0
13
-7
-11
-21
-23
-23
-25
-25
11
31(*)
7
2
-9
-12
-12
-15
-16
GRUE PPM ATT 900 48t
% de dépassement à mi-travée par rapport au
règlement
1971
BA
Longueur 1ère
Classe
5
10
15
16
20
24
25
30
32
2ème
Classe
-21
-13
-14
-14
-18
-15
-14
-13
-13
1960
BP
1ère
Classe
-20
-7
7
6
2
4
4
6
6
BA
-21
-5
-6
-6
-10
-8
-8
-6
-6
21
BP
2ème
Classe
-19
1
16
16
11
13
13
14
14
0
10
-10
-13
-21
-24
-24
-26
-26
7
27(*)
4
1
-10
-14
-14
-16
-17
PONT de 20 m (étude 3D)
% de dépassement à mi-travée par rapport au
règlement
1971
BA
BP
Longueur 1ère
2ème
1ère
2ème
Classe
Classe
Classe
Classe
GRUE
-16
3
-9
13
ATF 48 t
2D
-18
2
-10
11
PPM ATT
900
3D
-11
12
-3
23
PPM ATT
900
POUTRE
1960
BA
BP
-21
-9
-21
-10
-14
1
Tableau n° 10
Remarques :
• (*) il doit y avoir très peu de ponts en BP de 10 m de portée conçus avec les règles de
charges de 1960 (peut-être quelques PRAD ?). Les dépassements de 30% des
sollicitations de calcul sont donc quelque peu théoriques.
•
Pour un pont en BP de 2ème classe et de 15 m de portée, le dépassement atteint 20%
sous les charges de 1971 et seulement 7% sous les charges de 1960. Cet écart
s’explique par la prise en compte des effets des charges de type A dans la
comparaison. Celles de 1960 deviennent prépondérante sur celles de 1971 au-delà
d’une dizaine de mètres de portée.
•
Mais, les études montrent aussi que les grues à six essieux de 72 000 kg créent des
dépassements qui peuvent atteindre près de 40% ! et ne peuvent donc être autorisées à
circuler au milieu du trafic dans le cadre des règles de calcul de la figure n°4 du §
6.2.2.1. Elles sont à considérer comme des convois de 3ème catégorie .
6.3 Cas des convois lourds de 3ème catégorie
6.3.1 Généralités
Les convois de 3ème catégorie doivent respecter les charges par lignes d'essieux qui sont
imposées par la résistance des chaussées.
Leur passage sur un ouvrage d'art est conditionnée par une étude de la force portante du
pont. Bien entendu, si l'ouvrage a déjà été vérifié sous un des convois-types visés dans la
circulaire de 1983 citée ci-devant que ce convoi-type enveloppe le convoi étudié, il n'est pas
nécessaire de recalculer le pont.
6.3.2 Convois C1 de 94 000 kg
Les convois conformes au modèle C1 (figure n°12 ci-après) peuvent, d’après la circulaire de
1983, passer sans vérification sur tous les ponts en bon état de plus de 6m de largeur de
chaussée sous réserve qu'ils aient été dimensionnés avec un règlement de charges moderne
comme celui de 1960 ou celui de 1971 (Il ne faut pas oublier de tenir compte du gradient
thermique pour certains ponts en béton précontraint. La circulaire de 1983 n’en tenait pas
compte !).
La circulaire de 1983 indique que le convoi doit passer seul sur l'ouvrage, au pas et dans
l'axe.
22
Figure n° 12
Remarque : les études effectuées sur le convoi militaire PEB Leclerc développées au § 6.4.2
montrent que les ouvrages conçus avec les règles de charges de 1971 ont une certaine réserve
de charge portante et pourraient admettre le passage du trafic fréquent en même temps que le
convoi C1 mais sous réserve d’études particulières.
6.3.3 Convoi C2 de 120 000 kg
Les convois conformes au convoi C2 (figure n°13) peuvent passer sans autre vérification sur
tous les ponts en bon état dimensionnés sous le convoi de 4ème classe de la circulaire B.27 du
11 février 1946 (char de 100 tonnes) ou le CM 120 du titre II du fascicule 61 du CPC de
1971.
Figure n° 13
23
Remarque : les études du SETRA 2002 en cours portent aussi sur les convois C1 et C2 dans
le but de donner davantage de précision sur les conditions de circulation de ces deux convois.
6.4 Les convois militaires
6.4.1 Les conditions de circulation des convois exceptionnels militaires
L'article 229 du code de la route renvoie à l'arrêté du 13 avril 1961 qui fixe les conditions
particulières de circulation des convois militaires. Les déplacements des convois militaires
dont les caractéristiques sont hors code sont cependant à fixer par référence aux circulaires sur
les convois exceptionnels.
6.4.2 Les problèmes posés par la circulation des convois militaires
exceptionnels
Les règles de charges militaires en vigueur figurent à l’article 9 du titre II du fascicule 61 du
CPC de 1971. Ces convois sont supposer circuler sur les ponts seuls et sans autre trafic.
De plus, les règles de calcul anciennes du béton armé, du béton précontraint et du métal c’est
à dire avant les règles de calcul aux états- limites prévoyaient une majoration des contraintes
admissibles sous les charges militaires. Tout ceci ne facilite pas le travail d’un bureau
d’études chargé du recalcul d’un pont existant lorsque l’on cherche a bénéficier du
supplément de charge portante apportée par le convoi militaire. Il faut faire intervenir le poids
propre dans les calculs au lieu de se contenter d’une simple comparaison entre les effets des
charges d’exploitation et les effets du convoi militaire !
Pour résumer : les rédacteurs des règles de charges et de calcul ont pensé temps de guerre
et non temps de paix !
Depuis quelques années, L’État-major de l’Armée de Terre (EMAT) se préoccupe de faire
circuler ses convois, qui n’ont pas les caractéristiques des convois-types et théoriques des
règles de charges, d’une part en temps de paix et d’autre part au milieu du trafic civil !
Sont principalement concernés les deux convois suivants :
• l’EFA ou Engin de Franchissement de l’Avant de 44 000 kg ;
• le PEB Leclerc ou Porte Engin Blindé Leclerc de 97 000 kg.
6.4.3 L’EFA
Il s’agit d’un engin à deux essieux rigides d’environ 44 000 kg (essieu avant de 21 655 kg et
essieu arrière de 20 910 kg) dont la géométrie est donnée par la figure n°14 ci-dessous.
Figure n° 14
Il existe au SETRA un guide qui donne toutes les informations nécessaire pour recalculer
les ponts si besoin est. En fait, seuls les ponts les plus anciens ne sont pas susceptibles
d’accepter ce convoi mêlé au trafic civil (les deux essieux sont très éloignés ce qui fait que
leurs effets sont couve rts par les essieux arrières du camion Bc de 1960 et 1971 qui font
24
10 500 kg chacun). Le guide peut être obtenu sur demande au Centre des Techniques
d’Ouvrages d’Art (CTOA) du SETRA.
Cet engin pose quand même deux problèmes :
• sa charge à l’essieu dépasse nettement la charge limite maximale prévue pour les
convois exceptionnels (19 000 kg). Il est donc très agressifs pour les chaussées (un
passage équivaut au passage de 50 à 700 poids lourds conformes au Code de la
Route !
• sa largeur ne permet pas son déplacement sur une remorque porte-char et il occupe
plus d’une voie de circulation ce qui pose des problèmes de sécurité lors de sa
circulation au milieu du trafic lors des doublements et croisements.
6.4.4 Le PEB Leclerc
Il s’agit d’un engin porte-char sur lequel est transporté le char Leclerc mais aussi certains
autres engins blindés (voir la photo n°6). Avec le char Leclerc, cet engin atteint une masse de
97 000 kg qui est répartie sur les essieux comme le montre la figure n°15.
Cet engin a été étudié pour correspondre au convoi-type C1 de la circulaire de 1983. Il
n’exerce donc pas des efforts excessifs sur les chaussées et peut passer, d’après la circulaire
de 1983, sur les ponts conçus avec les règles de charges de 1960 et 1971 à condition de
circuler au pas et dans l’axe.
1,36
1,36
1,36
1,36
1,36
5,635
18,11
Figure n° 15
25
1,35
9,055
12 ,897 5
12,8975
10,316
10,317
10,317
10,317
1 0,316
10,317
Photo n° 6 (photo EMAT)
4,325
A la demande de l’EMAT, de la Direction des Routes et de la Direction de la Sécurité et de la
Circulation Routière, le SETRA a étudié s’il était possible de faire circuler le PEB Leclerc
au milieu du trafic. Les tests effectués sur différents types de ponts conçus avec les règles de
charges de 1971 ont montré que c’était possible. Le chargement suivant a été retenu pour la
vérification des ponts :
• une file de PEB Leclerc espacés de 25 m sur la voie de droite ;
• un chargement équivalent aux charges fréquentes de l’Eurocode [7] sur la seconde
voie…
Un guide a été élaboré et il est disponible, sur demande, au CTOA du SETRA.
Avertissement : lors d’une instruction mixte, si les responsables d’une Région
Militaire demandent la prise en compte du passage du PEB Leclerc sur un
ouvrage à construire. Il est impératif d’exiger des militaires la signature d’une
convention précisant dans quelles conditions le convois de PEB Leclerc
franchira le pont, et dans quelles conditions un PEB Leclerc en panne sur un
pont peut être dépanné sans que d’autres PEB Leclerc ne le doublent ou ne le
croisent…. Toute fantaisie dans le franchissement d’un pont par un convoi de
PEB Leclerc peut se traduire par des désordres structurels graves voire
l’effondrement du pont.
Les principales consignes à respecter sont rappelées dans le tableau n°11 ci après.
- Le PEB ne va pas sur la bande d'arrêt d'urgence éventuelle ;
- Le PEB circule à vites se normale sur la voie de droite ; (*)
- Le dépassement ou le croisement d'un PEB, même à l'arrêt, par un autre PEB est impérativement interdit
;
- L'espacement minimal entre deux PEB à appliquer dans les calculs est de 25 mètres ; (**)
- Le passage du PEB est impérativement interdit dans le cadre du basculement des deux sens de
circulation sur un pont pour cause de travaux ;
- Le nombre de passages de PEB sur un pont métallique calculé ou non vis à vis de la fatigue est en
moyenne inférieur ou égal à 1 par jour. Au delà de cette valeur des justifications doivent être effectuées.
(Il s'agit bien de 1 PEB par jour et non pas de 1 convoi de PEB par jour).
(*) il est possible d’envisager de faire circuler le convoi sur une autre voie mais attention à la gesti on du trafic !
(**) il faut prévoir en circulation courante un espacement beaucoup plus important (100 à 200 m par exemple).
Tableau n° 11
7 CONCLUSIONS
Le présent document, vous aura permis de :
• savoir qu'un nouvel arrêté était sur le point de paraître ;
• saisir l’importance et la complexité des problèmes que soulèvent les transports
exceptionnels pour les ponts mais aussi pour les chaussées ;
• comprendre dans quelles conditions les convois exceptionnels peuvent être admis à
circuler sur les routes et les ponts et aussi comment ont été établies les circulaires ;
• savoir comment aborder l’étude de la capacité portante d’un ouvrages sur lequel des
convois exceptionnels doivent passer.
Ce document vous aura montré aussi que des progrès restent à effectuer et ce en
particulier sur les points suivants :
• le toilettage de la circulaire de 1983 ;
26
•
•
•
une meilleure prise en compte du passage des convois exceptionnels militaires en
présence ou sans la présence du trafic (une enquête EFA a été lancée récemment mais,
il semble que certains des itinéraires demandés par l’EMAT ne correspondent pas
exactement aux besoins des régions militaires ?) ;
la mise au point d’un code de recalcul des ouvrages anciens sous tous les types de
trafic. Ce chantier est à entreprendre ;
la gestion des ouvrages existants dont la capacité portante n’est pas toujours
correctement connue des gestionnaires.
Pour terminer, il faut rappeler que très prochainement, l’Eurocode "charges" va être
d’application obligatoire pour la conception et le dimensionnement des nouveaux ponts.
Ce texte est basé sur les études statistiques de trafic routier en partie réalisées en France par le
réseau technique du Ministère de l'Equipement. Ce document propose des règles permettant
de combiner les convois exceptionnels et la circulation des autres véhicules. L'Eurocode
permettra donc de dimensionner au mieux les nouveaux ponts sous réserve que soient
correctement fixées, afin de ne pas hypothéquer l’avenir, certaines règles laissées à la
discrétion des États dans le document d’application nationale voire dans d’autres textes, à
savoir :
• les catégorie de convois à prendre en compte et quelles types de convois sont couverts
par les charges normales suivant la classe du pont (il serait souhaitables que certaines
catégories de grues automotrices puissent circuler partout pour des raisons évidentes) ;
• le passage ou non sur les bandes d'arrêt d'urgence (l’interdiction compromet tout futur
élargissement de l’ouvrage sauf si les renforcements nécessaires aient été étudiés au
niveau du projet et que cette étude soit conservée dans le dossier de l’ouvrage !) ;
• la prise en compte ou non d'un coefficient de majoration dynamique (la non prise en
compte d’un coefficient de majoration dynamique est une aberration sauf pour les
convois très lourds et très encombrants qui effectivement se déplacent à faible
vitesse) ;
• comment vérifier les anciens ouvrages sous ces nouvelles règles…
Un point n’a pas été abordé dans le présent document, celui de l’utilisation des notions de
fiabilité (méthodes d’évaluation des ouvrages par les méthodes probabilistes). Ces méthodes
ont fait l’objet d’une remarquable étude de Christian Crémona du LCPC qui doit paraître sous
forme d’un guide de l’AFGC. Elles sont l’avenir mais, elles ne pourront passer dans les
mœurs que si sont mis au point des dossiers modèles pour les différents types d’ouvrages. Il
faut aussi rappeler qu’elles nécessitent pour pouvoir être appliquées des données, en
particulier, sur le trafic réel sur l’ouvrage, la résistance des matériaux constitutifs… Il doit
être souligné qu’elles ont été utilisée pour mettre au point les règles de charges de l’Eurocode
et qu’elles pourraient être utilisées pour mettre au point le code de recalcul visé ci-dessus.
&&&&&&&
ABREVIATIONS :
EFA
PEB ou EPB
PTC
PTR
PTRA
RS
RJ
Engin de Franchissement de l'avant
Porte-engin-blindé ou Engin-porte-blindé
Poids total en charge
Poids total roulant
Poids total roulant autorisé
Roue simple
Roue jumelée
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RÉFÉRENCES VISÉES DANS LE PRÉSENT DOCUMENT
[1]
Fascicule spécial n°75-92 bis circulaire n°75-173 du 19 Novembre 1975, des Ministères de l'Intérieur,
de l' Équipement et de l'Industrie et de la Recherche, relative aux conditions d'instruction et de délivrance des
autorisations de transport exceptionnel et de circulation des ensembles de véhicules comportant plusieurs
remorques.
[2]
Circulaires n°85-63 du 30 Août 1985 modifiant et complétant des dispositions relatives aux charges de
la circulaires n°75-173 du 19 Novembre 1975. (voir aussi le décret n°88-848 du 28 Juillet 1988 modifiant le
Code de la Route sur les charges à l'essieu).
[3]
Lettre-circulaire R/EG.3 de la Direction des Routes et du Service de l'entretien, de la réglementation et
du contentieux du 20 juillet 1983 (Définition des convois -types et règles pour la vérification des ouvrages d'art).
[4]
Ponts métalliques et mixtes - résistance à la fatigue - guide de conception et de justifications (SETRA CTICM - SNCF Mai 1996 - F.9611).
[5]
Circulaire n°91-84 du 20 décembre 1991 sur les conditions de circulation des grues automotrices dont
les dimensions ou la masse excèdent les limites autorisées par le Code de la Route
[6]
Circulaire n° 99-56 du 6 janvier 1999 relative à la circulation des grues automotrices dont les
dimensions et/ou la masse excèdent les limites autorisées par le Code de la Route (incidences de la modification
de l’article R 57 c’est à dire des 5 000 kg/m entre essieux extrêmes).
[7]
Eurocode 1 partie 3 actions dues au trafic sur les ponts.
AUTRES RÉFÉRENCES
• Circulaire n°89-52 du 22 Août 1989 relative à la circulation des transports exceptionnels sur autoroutes.
• Circulaire n°92-53 du 15 septembre 1992 relative à la circulation des grues automotrices dont les
dimensions et/ou la masse excèdent les limites autorisées par le Code de la Route.
• D. Poineau 1997. Les transports exceptionnels et les ouvrages d'art – Revue Générale des Routes hors
série 1-1997.
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