Eno Isc Exe Gc Gen Nhg 2003 A Note D'hypothèses Générales.pdf

MAÎTRE D’OUVRAGE DÉLÉGUÉ

MAÎTRE D’OUVRAGE MINISTÈRE DES INFRASTRUCTURES DU DÉSENCLAVEMENT ET DES TRANSPORTS

TRAVAUX DE CONSTRUCTION CLEF EN MAIN DE L’ÉCHANGEUR DU NORD DE OUAGADOUGOU MARCHE N°30/00/04/04/00/2015/0044 Mission de contrôle

Attributaire :

Note d’hypothèses générales OA1 à OA10, OH1 à OH4 Référence :

ENO

ISC

EXE

GC ENO

Indice

Date

A

15/02/2016

O

GEN

NHG

2003

ENO

ENO

ENO

O

O

Modifications

O

Première diffusion

Etabli par : JBP (Entreprise ISC)

Echelle : -

Vérifié par : MLT&DB (Entreprise ISC)

Format : A4

Date et visa de la mission de contrôle

Approuvé par : P.E LATOUR Directeur Projet

Observations

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PAGE N° 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 DATE

A X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X

15/02/2016

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INDICE C

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PAGE N° 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

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A

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INDICE C

page : 2 Indice: A

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page : 3 Indice: A

SOMMAIRE 1.

OBJET

5

2.

UNITES

5

3.

DOCUMENTS DE REFERENCE

6

4.

DESCRIPTIF DES OUVRAGES

7

4.1.

IMPLANTATION

7

4.1.

GABARITS

8

4.2.

GEOMETRIE

8

4.2.1.

Les ouvrages OA1 à OA10

8

4.2.2.

Les ouvrages OH1 à OH4

10

4.3.

COUPES TRANSVERSALES FONCTIONNELLES

12

4.4.

SCHEMA STATIQUES

12

4.5.

EQUIPEMENTS

12

4.5.1.

Etanchéité et chaussée

12

4.5.2.

Dispositifs de retenue

12

4.5.3.

Appareils d’appui

12

4.5.4.

Eclairage

13

5.

HYPOTHESES GEOTECHNIQUES

13

5.1.

REMBLAIS

13

5.2.

SOL DE FONDATION

13

6.

METHODOLOGIE DE CONSTRUCTION

14

6.1.

PHASAGE DES OA1 A OA10

14

6.2.

PHASAGE DES OH1 A OH4

14

HYPOTHESES DE CALCUL

15

7. 7.1.

PROGRAMME DE CALCUL

15

7.2.

CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX ET REGLES DE JUSTIFICATION

15

7.2.1.

Béton

15

7.2.2.

Armatures passives

17

7.3.

ACTIONS

18

7.3.1.

Actions permanentes

18

7.3.2.

Actions variables de service

20

7.3.3.

Actions en phase de construction (Qpr)

24

7.3.4.

Actions accidentelles (FA)

24

7.3.5.

Séisme

24

7.3.6.

Fatigue

24

7.4.

COMBINAISONS D’ACTION

25

7.4.1.

Notation des actions

25

7.4.2.

Combinaisons d’actions à l’Etat Limite de Service (E.L.S)

25

7.4.3.

Combinaisons d’actions à l’Etat Limite Ultime (E.L.U)

26

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8.

PRINCIPES DE CALCULS ET DE JUSTIFICATIONS

8.1.

JUSTIFICATION DES FONDATIONS

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page : 4 Indice: A

27 27

8.1.1.

Cas des semelles superficielles

27

8.1.2.

Cas des pieux (fondations profondes)

28

8.2.

JUSTIFICATION DES ELEMENTS EN BETON ARME (HORS FONDATIONS)

29

8.2.1.

Vérifications en flexion simple

29

8.2.2.

Ferraillage minimum des éléments comprimés

29

8.2.3.

Ferraillage minimum de flexion

30

8.2.4.

Vérifications du cisaillement

30

8.2.1.

Vérifications du poinçonnement

30

8.2.1.

Vérifications en zone d’appui

30

8.2.2.

Vérification des bossages d’appui et de vérinage

30

8.3.

JUSTIFICATION DES EQUIPEMENTS

31

8.3.1.

Appareils d’appui en élastomère fretté

31

8.3.2.

Joints

31

8.3.3.

Dalles de transition

31

8.3.4.

Encastrement des barrières de sécurité aux dalles

31

9. 10.

EPREUVES DES OUVRAGES CONCLUSION

31 31

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page : 5 Indice: A

1. OBJET Cette note a pour objet de définir les hypothèses générales de calculs à prendre en compte pour le dimensionnement et la justification des ouvrages d’art et des ouvrages hydrauliques du projet de l’échangeur Nord à Ouagadougou au Burkina Faso. Les passerelles, les dalots et les caniveaux, ainsi que le canal et déversoir ne sont pas l’objet de cette note.

2. UNITES Longueurs : Masses : Forces : Moments : Contraintes :

mètre (m) tonnes (t) tonnes (t) tonnes mètres (t.m) Méga pascal (MPa)

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3. DOCUMENTS DE REFERENCE Le projet est établi sur la base des documents du marché suivants : -

Cahier des clauses techniques particulières – Pont

-

Cahier des clauses techniques particulières - Barrage

Les justifications relatives aux différents ouvrages sont menées conformément aux textes énumérés ciaprès : -

Fascicule61, titre II du CCTG approuvé par arrêtédu28.12.1971et annexé aux circulaires n° 71.155 du 29.12.1971 et n° 71.156 du 30.12.1971 modifié par la circulaire 80.52 du 09.12.1980

-

Circulairen°79.25du13mars1979 : instruction technique sur les directives communes de 1979 relatives au calcul des constructions (DC79)

-

Fascicule 62 Titre I Section I du CCTG : Règles techniques de conception et de calcul des ouvrages en béton armé suivant la méthode des états limites, dénommées BAEL 91

-

Décret n°92-72 du 16 janvier 1992 relatif aux règles techniques de conception et de calcul des ouvrages et constructions en béton armé et béton précontraint suivant la méthode des états limites (BAEL 91 révisé 1999 et BPEL 91 révisé 1999)

-

Fascicule 65A et son additif : Exécution des ouvrages de génie civil en béton armé ou précontraint

-

Fascicule 62 Titre V : règles techniques de conception et de calculs des fondations des ouvrages de génie civil

Le calcul en béton armé est effectué en considérant la fissuration du béton comme préjudiciable, conformément au §3.2 du CCTP Ponts. -

Guide technique du SETRA « Appareils d’appui en élastomère fretté » (juillet 2007) (annule et remplace le BT n°4) + Guide SETRA/LCPC « Environnement des appareils d’appui en élastomère fretté » (1978)

-

Guide technique du SETRA « Piles et Palées » (PP 73)

-

Guide technique du SETRA « Murs de soutènement en béton armé » (MUR 73)

-

Guide technique du SETRA/LCPC « Conception et calcul des fondations profondes et superficielles » (FOND 72)

-

Guide technique du SETRA « Dalles de transition des ponts routes » (Octobre 1984)

-

Guide technique du SETRA « Barrières de sécurité pour la retenue de poids lourds – barrières de niveau H2-H3 » (Septembre 1999)

-

Guide technique du SETRA « Joints de chaussée des ponts routes » (Juillet 1986)

Nous ferons des références précises aux articles concernés de ces règlements, dans les différents paragraphes de la présente note.

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4. DESCRIPTIF DES OUVRAGES L’échangeur Nord de Ouagadougou a pour but de fluidifier la connexion entre les axes RN02, RN22 et le Bd Tensoba. 4.1.

IMPLANTATION

L’implantation du projet est illustrée ci-dessous :

La position de l’ensemble des ouvrages est la suivante :

: Ouvrages en béton armé

OA10

OA2

: Ouvrages hydrauliques (béton armé)

OA1 OA3 OA7 OA4 OA8 OA5 OH2 OH1

OH4 OA6

OH3

OA9

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4.1.

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page : 8 Indice: A

GABARITS

Conformément au CCTP §0.2.1.1.3, l’intrados des ouvrages doit dégager : - un gabarit de 5,25 m pour les voies routières ; - Le gabarit ferroviaire à respecter en phase provisoire est celui transmis par Citarail de 4.60m augmenté par mesure conservatoire d’une garde de 0.80m, soit 4.60m +0.80m = 5.40m. - Le gabarit ferroviaire retenu pour la phase de service est celui du CCTP à savoir 6.20m. 4.2.

GEOMETRIE 4.2.1.

Les ouvrages OA1 à OA10

Les ouvrages d’art OA1 à OA10 sont de type PIPO (Passage Inférieur à Portique Ouvert) en béton armé prolongés par des murs en retour faisant la transition avec le soutènement en Atalus ou Terre Armée. L’accès à la dalle supérieure est prévu par des remblais d’accès (soutenus par des Atalus ou de la terre armée) de part et d’autre des portiques. Lorsque la rampe d’accès est en courbe, le soutènement est en Atalus (A). Lorsqu’elle est droite sur toute sa longueur, la rampe est en terre armée (TA). OA1 TA

OA2 TA

OA3 TA

OA4 TA/A

OA5 A

OA6 A

OA7 A

OA8 A

OA9 A

OA10 A

OH1 A

OH2 A

OH3 A

OH4 A

Les ouvrages OA1, OA2, OA3, OA4, OA6, OA9 et OA10 sont fondés sur semelles superficielles. Les ouvrages OA5, OA7 et OA8 sont fondés sur pieux [En attente de confirmation selon les résultats de la campagne géotechnique complémentaire]. L’OA3 est un portique simple, les autres ouvrages sont des portiques doubles. Longitudinalement, la traverse est constituée d’une dalle épaissie par des goussets au niveau des appuis. Transversalement, le tablier des ouvrages OA7 et OA9 est constitué d’une dalle en béton d’épaisseur constante en dévers de 4,5%. Sur les autres ouvrages, la dalle est d’épaisseur variable, le niveau en z de l’intrados est constat et la face supérieure suit un profil en toit de la voie. Elle est d’épaisseur maximale vers le centre (point haut). La circulation est routière sur et sous ces ouvrages, sauf pour les OA1 et 2 dont la travée centrale passe au-dessus d’une voie ferrée. Ci-dessous, à titre d’exemple, la géométrie de l’ouvrage OA4 :

Vue en plan des fondations

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Coupe transversale sur culée

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page : 9 Indice: A

Coupe transversale sur pile

Le détail des caractéristiques de l’ensemble des ouvrages sont données dans les notes de justifications propres à chaque ouvrage.

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4.2.2.

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page : 10 Indice: A

Les ouvrages OH1 à OH4

Les ouvrages hydrauliques sont des ponts cadres multicellulaires en béton armé et permettent de traverser le canal. Ces ouvrages sont fondés sur radier. Le radier est au niveau du lit du canal. La circulation est routière sur ces ouvrages. Il n’y a pas de circulation à l’intérieur du cadre. Les ouvrages OH1 à OH3 comportent 3 travées, l’ouvrage OH4 a 4 travées. Les ouvrages OH1 et OH4 supportent des voies circulant à des hauteurs différentes. Leurs piédroits sont de hauteur variable de manière discontinue, comme sur l’exemple suivant (OH1). Ces ouvrages seront étudiés en deux parties : Coupe transversale OH1 (selon l’axe du canal)

OH1 Ouest

OH1 Est

Ci-dessous, à titre d’exemple, la géométrie de l’OH2 :

Coupe longitudinale (selon l’axe de la voie)

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Le détail des caractéristiques de l’ensemble des ouvrages sont données dans les notes de justifications propres à chaque ouvrage.

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4.3.

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page : 12 Indice: A

COUPES TRANSVERSALES FONCTIONNELLES

En service, les coupes transversales fonctionnelles sont composées de : -

Chaussées : ces voies supportent des charges routières définies au F61TII, des charges militaires (MC120) et des convois exceptionnels.

-

Pistes cyclables : de manière défavorable, les pistes cyclables seront considérées comme des voies routières puisqu’aucune séparation physique n’est prévue avec ces dernières.

-

Trottoirs : ces zones supportent des charges piétonnes.

-

Superstructures, barrières de sécurité type BN4 aux extrémités des ouvrages et DBA centrale.

4.4.

SCHEMA STATIQUES

Le schéma statique des ouvrages est le suivant : 

OA 1 à 10 : Le tablier est encastré aux culées et il est sur appuis simples au niveau des piédroits intermédiaires



OH 1 à 4 : Culées et piédroits encastrés au tablier

4.5.

EQUIPEMENTS 4.5.1.

Etanchéité et chaussée

Les dalles de couverture sont revêtues d’une étanchéité, bénéficiant d’un avis technique du SETRA, de 3 cm d’épaisseur (couche d’accrochage + couche de bitume armé auto-protégé par une feuille d’aluminium + couche en asphalte porphyrée) et d’une chaussée de 7 cm d’épaisseur. 4.5.2.

Dispositifs de retenue

Les dispositifs de retenue sur ouvrages sont composés : - De barrières type BN4 ou équivalent de chaque côté de l’ouvrage - D’une DBA centrale limitant les 2 sens de circulation (pas sur tous les ouvrages) Les OH ont une géométrie particulière propre à chaque ouvrage selon les tracés des voies supportées, par conséquent leurs dispositifs de retenue ne sont pas identiques. D’une manière générale, on disposera à chaque extrémité de voie une GBA ce qui permet d’assurer la retenue de poids lourd. De plus, on s’assurera qu’une distance de recul minimale de 80 cm est disponible derrière chaque GBA, dans le cas contraire on disposera une BN4 fixée au tablier. Des corniches préfabriquées en béton B25 seront disposées sur les tabliers des ouvrages d’art. 4.5.3.

Appareils d’appui

Au droit des piles intermédiaires des OA1 à OA10 (hors OA 3), sont disposés des appareils d‘appui en élastomère fretté type Freyssinet ou équivalent. Ces appareils d’appuis seront posés sur un bossage d’une hauteur minimale de 5 cm. Les équipements des têtes des appuis et le ferraillage du tablier devront permettre le vérinage et le calage de sécurité nécessaire au changement des appareils d’appui hors circulation ou sous trafic léger. L’emplacement pour le vérinage sera matérialisé par un bossage.

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4.5.4. Eclairage L’éclairage sur ouvrage sera assuré par des candélabres à double tête à l’axe pour les voies à deux chaussées, et des candélabres à une seule tête au bord des voies, Cf. coupe ci-dessous :

L’éclairage sous ouvrage sera fixé en haut des piédroits. Les éclairages sur et sous ouvrages sont positionnés conformément au plan du marché : « Plan d’ensemble éclairage public ».

5. HYPOTHESES GEOTECHNIQUES 5.1.

REMBLAIS

Conformément au CCTP-Pont, les remblais contigus aux ouvrages ont les caractéristiques suivantes : - Masse volumique 2,0 t/m3 - Cohésion nulle - Angle de frottement interne de 30° - Module pressiométrique de 10 MPa Ces remblais seront mis en œuvre par couche de 0,30 m d’épaisseur et méthodiquement compactés. Lors de la mise en place du remblai, la différence de hauteur entre les deux côtés ne devra pas excéder l’épaisseur de deux couches élémentaires. 5.2.

SOL DE FONDATION

Les hypothèses géotechniques sont données dans la note d’hypothèses géotechniques.

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6. METHODOLOGIE DE CONSTRUCTION 6.1.

PHASAGE DES OA1 A OA10

Le phasage considéré pour les portiques en béton armé est le suivant : 1234567-

Coulage du béton de propreté et des fondations (pieux ou semelles superficielles) ; Coulage des piédroits des culées et fûts de piles ; Pose des appareils d’appui en tête des piles intermédiaires ; Coulage de la traverse supérieure sur étaiement, sans reprise de bétonnage ; Décoffrage de la traverse ; Remblaiement et coulage des dalles de transition ; Pose des superstructures et mise en service.

NOTA : La résistance du béton nécessaire au décoffrage sera précisée dans les plans de ferraillage. 6.2.

PHASAGE DES OH1 A OH4

Le phasage considéré pour les ouvrages hydrauliques en béton armé est le suivant : 123456-

Création de la première digue et assèchement du lit du canal ; Coulage du béton de propreté et du radier ; Coulage des piédroits ; Coulage de la traverse supérieure sur étaiement ; Décoffrage de la traverse ; Remblaiement et pose des dalles de transition (sauf pour l’OH1 où le remblaiement sera réalisé partiellement avant la traverse) ; 7- Pose des superstructures et mise en service. NOTA : La résistance du béton nécessaire au décoffrage sera précisée dans les plans de ferraillage.

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7. HYPOTHESES DE CALCUL

7.1.

PROGRAMME DE CALCUL

Les ouvrages seront modélisés sur le logiciel 3D Advance structure et le logiciel 2D ST1.

7.2.

CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX ET REGLES DE JUSTIFICATION 7.2.1.

Béton

Pour le dimensionnement des ouvrages, on retiendra les classes de béton suivantes :

Partie d’ouvrage

Classe de résistance

Ouvrages d’art et hydrauliques (hors pieux) Pieux

B 30 B 27

7.2.1.1. Caractéristiques mécaniques Les caractéristiques propres à tous les bétons du projet sont les suivantes : 

La masse volumique du béton armé est égale à 2.5 t/m 3.



Coefficient de dilatation thermique :  = 10-5 °C-1 (BAEL §A.3.1,33)



Déformation relative en compression du béton (BAEL §A.4.3.41) : o Au pic de contrainte : εbc1 = 2,0 ‰ o Ultime : εbcu =3,5 ‰



Coefficient de poisson (BAEL91 révisé 99 - § A.2.1,3) : o Calcul des sollicitations : ν = 0.0 o Calcul des déformations : ν = 0.2



Raccourcissement unitaire dû au retrait εr = 2 x 10-4 (BAEL §A.2.1,22)



Hygrométrie ambiante : ρh = 80%

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Béton des Ouvrages d’Art et hydrauliques (hors pieux)

7.2.1.1.1.

Béton de Classe B30 

Les valeurs caractéristiques à 28 jours sont : o à la compression : fc28 = 30 Mpa o à la traction : ft28 = - 2.4 Mpa

Pour une date j < 28 jours : 

f cj =

(BAEL §A.2.1,12)

j fc28 4.76  0.83 j

Les modules de déformation longitudinale à 28 jours sont : (BAEL §A.2.1,2) o - module instantané : Ei28 = 11 000 fc28⅓ = 34 180 MPa o - module différé : Ev28 = 3 700 fc28⅓ = 11 496 MPa

7.2.1.1.2.

Béton des pieux

Béton de Classe B27 

Les valeurs caractéristiques à 28 jours des pieux sont déterminées conformément à l’Art A.3.1,2 du F62TV : o

à la compression :

𝑓𝑐 =

𝑚𝑖𝑛(𝑓𝑐𝑘 ;𝑓𝑐,𝑙𝑖𝑚) 𝑘1 .𝑘2

avec : fc,lim = 25 MPa pour un pieu k1 coefficient de réduction dépendant du mode de réalisation des pieux k2 coefficient de réduction dépendant des dimensions des pieux o 

à la traction :

ft28 = 0,6 + 0,06 fc

Les modules de déformation longitudinale à 28 jours sont : o module instantané : Ei28= 11 000 fc⅓ (MPa) o module différé : Ev28 = 3 700 fc⅓ (MPa)

(BAEL §A.2.1,12) (BAEL §A.2.1,2)

7.2.1.2. Résistances mécaniques de calcul pour le béton armé La résistance mécanique de calcul des bétons armés est la suivantes : ELS

ELU fondamentaux

ELU accidentels

B30

0.60*fc28= 18.0 Mpa

0.85*fc28/(1.5θ)

0.85*fc28/(1.15θ)

B27

0.60*fc28= 16.2 Mpa

0.85*fc28/(1.5θ)

0.85*fc28/(1.15θ)

Nota : Conformément au BAEL A.4.3.4, le coefficient θ est fixé à 1 lorsque la durée probable d’application de la combinaison d’actions considérée est supérieure à 24h, à 0,9 lorsque cette durée est comprise entre 1h et 24h, et à 0,85 lorsqu’elle est inférieure à 1h.

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7.2.2.

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page : 17 Indice: A

Armatures passives

Conformément au CCTP - Ponts, le diamètre des armatures de la structure devra être égal ou inférieur à 32 mm. 7.2.2.1. Nuance des aciers Les armatures utilisées sont des armatures à Haute Adhérence de nuance fe E 500 de qualité soudable et des armatures ronds lisses de qualité fe E 235. La limite d’élasticité des armatures haute adhérence est prise égale à f e = 500 MPa. La limite d’élasticité des ronds lisses est prise égale à f e = 235 MPa. 7.2.2.2. Caractéristiques communes mécaniques des aciers 

Es = 200 000 MPa



γs = 1,15 à l’ELU Fondamental



γs = 1,00 à l’ELU accidentel



Masse volumique de l’acier : 7,85 t/m3 7.2.2.3. Conditions de fissuration

Les justifications seront menées selon les règles du BAEL, en considérant la fissuration comme préjudiciable. 7.2.2.4. Caractéristiques mécaniques des armatures Les contraintes admissibles des armatures HA pour les bétonsB27 et B30 sont données dans le tableau suivant : ELU

ELS

Fondamentaux

Accidentels

Fissuration préjudiciable η = 1,6

fe / 1,15 = 435 Mpa

fe / 1,00 = 500 MPa

Min {2/3 fe ; Max [0.5fe ; 110(η.ftj)]} = 250 Mpa

7.2.2.5. Enrobage minimal des armatures passives Enrobage minimal des armatures passives :  3 cm pour les parties non immergées des ouvrages d’art.  5 cm pour les parties d’ouvrage susceptibles d’être immergées dans la nappe phréatique des OA.  5 cm pour les ouvrages hydrauliques.

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page : 18 Indice: A

7.2.2.6. Longueurs de scellement Conformément à l’article A.6.1.22 du BAEL, la longueur minimale de scellement droit d’une barre rectiligne est : ls 

  fe 4su

oùsu = 0.6.2.ftj avec  = 1.5 pour du HA d’où le tableau récapitulatif :

Acier HA : fe = 500 Ma Calcul

Choix

B 30

38,6 

40 

B 27

41,7 

42 

7.2.2.7. Arrêt de bétonnage des tabliers Conformément au CCTP-Ponts §2.6.2-B, les tabliers seront coulés sans reprise de bétonnage (hors ouvrages hydrauliques). 7.3.

ACTIONS 7.3.1.

Actions permanentes 7.3.1.1. Poids propre (G)

Conformément au CCTP §3.2.1.1, la masse volumique du béton est prise égale à 2,50 t/m3 et une variation de ± 3 % est appliquée à la valeur nominale du béton pour obtenir ses valeurs caractéristiques. Le poids propre est calculé à partir des sections béton. 7.3.1.1. Superstructures (G) Nous présentons ci-dessous le poids nominal des éléments de superstructures ainsi que les coefficients kmin et kmax qui permettent de calculer leurs valeurs caractéristiques. Poids nominal

kmin

kmax

Etanchéité (ép.=3cm)*

2,4 t/m3

+40%

-20%

Revêtement de chaussée (ép. = 7cm)*

2,4 t/m3

+40%

-20%

Trottoirs et bordure*

2,5 t/m3

+6%

-4%

Corniches préfabriquées

2.5 t/m3

+3%

-3%

Relevé béton

2.5 t/m3

+3%

-3%

Remblai sur ouvrage

2.0 t/ m3

+10%

-10%

Barrière BN4

0,065 t/ml

-

-

DBA

0,65 t/ml

-

-

* CCTP §3.2.1.2

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page : 19 Indice: A

7.3.1.2. Tassement différentiels (G) Le tassement différentiel est le tassement d’une seule fondation en gardant les autres appuis au même niveau. Il ne s’agit pas du tassement global de la structure qui lui n’entraine pas de sollicitation particulière dans l’ouvrage. Le tassement différentiel entre appuis est pris forfaitairement égal à 10 mm pour les ouvrages fondés sur semelles superficielles, ce tassement est considéré comme une action long-terme. On considèrera qu’il n’y a qu’un seul appui qui tasse à la fois. 7.3.1.3. Retrait – fluage (G) Conformément à l’article B.5.1 du BAEL 91 révisé 99, on négligera les effets du retrait car les joints des ouvrages sont distants de moins de 50 m (distance limite pour les régions humides et tempérées). Néanmoins, de manière à tenir compte d’un éventuel retrait différentiel de la traverse par rapport au reste de la structure, on tiendra compte de manière sécuritaire d’une dilatation thermique de -10°C (appliquée à la traverse). 7.3.1.4. Actions du sol et de l’eau 

Les actions du sol à considérer sont :

- Poids des remblais Conformément au §3.2.1.3 du CCTP, une variation de ± 10 % est appliquée à la valeur nominale de la masse volumique des remblais (1,8 t/m3<γ < 2,2 t/m3 pour les valeurs minimale et maximale dans le cas de sols rapportés humides). - Poussée latérale du sol La poussée latérale du sol vaut PS = K.γ.h avec K le coefficient de poussée des terres, γ le poids volumique des remblais et h la hauteur du remblai. Conformément au § 3.4.1-E du CCTP, on considère : o Masse volumique des remblais contigus pour le calcul de la poussée γ = 2,0 t/m 3 ; o Coefficient de poussée des terres derrière les piédroits compris entre 0,25 et 0,50 (calcul en fourchette) ; Nous considérons l’enveloppe des coefficients de poussées de terres symétriques telle que décrite cidessous :

0,25 

0,25

0,50

0,50

Les actions de l’eau à considérer sont :

- Poids de l’eau La valeur caractéristique de la densité de l’eau est de 1,0 t/m3. - La pression hydrostatique : La poussée latérale de l’eau vaut 𝑃ℎ = 𝜌𝑤 𝑔ℎ avec 𝜌𝑤 la masse volumique de l’eau, g la valeur de la pesanteur et h la hauteur d’eau en tenant compte du marnage. - La poussée verticale de l’eau (Archimède) La poussée verticale de l’eau vaut 𝑃𝑎 = 𝜌𝑤 𝑉𝑔 avec 𝜌𝑤 la masse volumique de l’eau, V le volume de fluide déplacé et g la valeur de la pesanteur. Etant donné que l’on se situe au niveau d’un barrage, on considère la vitesse d’écoulement de l’eau comme très faible. Par conséquent, les actions dynamiques associées sont négligées.

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page : 20 Indice: A

Les niveaux d’eau du projet sont les suivants : - Niveaux du Barrage 1 (Amont) : o Niveau de retenue normale : 289.6 (CCTP Barrage §1.4.2) o Niveau des plus hautes eaux : 290.4 (CCTP Barrage §1.4.2) - Niveau du Barrage 2 et 3 (Aval) : 287.2 - Hauteur d’eau dans le canal en phase de crue : o Crue (période de retour à 100 ans) : 1.65 m* o Crue de sécurité du barrage (situation accidentelle) : 2.30 m* *(Valeurs issues du Rapport d’Etude de Reconstruction de la Digue et du Déversoir du Barrage n°1 de Ouagadougou – Annexe 6).

7.3.2.

Actions variables de service 7.3.2.1. Charges routières (Qrn - freinage - Qtrot - Qrm - Qrp)

Les actions routières sont définies conformément au fascicule 61 titre II en considérant les ouvrages comme des ponts de première classe. Les profils transversaux fonctionnels définissant les circulations sur les traverses sont définis précédemment. 7.3.2.1.1.

Charges routières sans caractère particulier (QR)

Charges répartie : A(l) et A(l) plancher Charges de camion : Bc, Bt et Br Les charges QR sont obtenues en pondérant les charges A ou B par : o 1,20 aux ELS o 1,07 aux ELU 

Système de charge A

Le système de charge A est défini par l’application d’une masse A(l) = 230 + (36 000 / (l+12)), exprimée en kg/m², avec l la longueur chargée (= portée). Cette masse est pondérée par les coefficients a1 et a2 définis ci-dessous : Détermination de a1 :

Détermination de a2 : a2 = ν0 /ν Avec : ν0 = 3,5 m pour un pont de première classe ν = la largeur moyenne d’une voie Ainsi, la charge à appliquer uniformément sur toute la largeur circulable vaut : A2(l) = a1 x a2 x A(l)

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

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page : 21 Indice: A

Système de charge B

Le système de charge B comprend 3 systèmes distincts :

Les charges Bc et Bt sont à multiplier par des coefficients bc et bt respectifs donnés ci-après. De plus, les convois du système B sont à pondérer par le coefficient de majoration dynamique. Coefficient bc : Le coefficient de pondération des charges Bc est déterminé d’après le tableau suivant :

Coefficient bt : Le coefficient de pondération des charges Bt est déterminé d’après le tableau suivant :

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page : 22 Indice: A

Coefficient de majoration dynamique : Le coefficient de majoration dynamique des convois du système B est donné par la formule :

Avec : L = Longueur de la dalle G = Poids de la dalle S = Poids du chargement type B 7.3.2.1.2.

Charges de freinage associées à QR

Les charges de freinage sont calculées pour les systèmes de charges A et Bc : -

Freinage des charges de type A : la charge de freinage est égale à la fraction suivante du poids de cette dernière:

Avec S désignant la surface chargée en m². -

Freinage des charges de type Bc : la charge de freinage correspond au chargement d’un seul camion Bc soit 30 t. Ces efforts de freinage de type Bc ne sont pas susceptibles de majoration (ni coefficient dynamique, ni coefficient bc).

7.3.2.1.3.

Charges sur remblais (Qsp)

Conformément à l’article 8 du fascicule 61 titre II nous considérons une surcharge sur remblai égale à 1 t/m² (conforme au §3.2.2.1 du CCTP). Nous lui affecterons un coefficient majorateur de 1,2 à l’ELS et 1,07 à l’ELU. 7.3.2.1.4.

Charges de trottoir (Qtrot)

Conformément à l’article 13 du fascicule 61 titre II, on prendra en compte une surcharge de trottoir de 0.15 t/m2 pour la justification générale de l’ouvrage. 7.3.2.1.5.

Charge militaire (Qm)

Le convoi MC120 comporte deux chenilles et répond aux caractéristiques suivantes : -

Masse totale 110t Longueur d’une chenille 6,10m Largeur d’une chenille 1m Distance d’axe en axe des deux chenilles 3,30m

Un seul char Mc 120 est supposé circuler sur l’ouvrage. Un coefficient dynamique est affecté au MC120 (même formule que pour les chargements de type B).

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7.3.2.1.6. -

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page : 23 Indice: A

Convois exceptionnels (Qrp)

Convoi type D : qui comportent deux remorques supportant chacune 140 t, dont le poids est répartie au niveau de la chaussée sur un rectangle uniformément chargé de 3,30 m de large et 11 mètres de longs ; la distance entre axes des deux rectangles étant de 19 m comme l’indique la figure suivante :

Les convois exceptionnels sont supposés circuler seuls. Ils ne sont affectés d’aucune majoration dynamique et ne développent aucune réaction de freinage. 7.3.2.2. Action sur les barrières BN4 Conformément au guide technique du SETRA « Barrières de sécurité pour la retenue de poids lourds – barrières de niveau H2-H3 » § 5.4.2.2.2 (CCTP §3.2.2.1), les barrières BN4 sont susceptibles de transmettre au droit de chacun des supports et à l'encastrement de ceux-ci : - une force horizontale de 30 t ; - un moment d'axe longitudinal de 20t.m ; - le taux de travail des armatures est limité à 2/3 de f e soit 333 MPa. Ce cas est à cumuler avec les charges permanentes seules, et sans pondération supplémentaire. 7.3.2.3. Effet du vent (Fw) Conformément à l’article 14 du fascicule 61 titre II (§3.2.3 du CCTP), nous considérons que le vent souffle horizontalement dans une direction normale à l’axe longitudinale de la chaussée et développe une pression qui vaut : - q = 0,125 t/m² en phase provisoire (susceptible d’excéder un mois) - q = 0,200 t/m² en phase définitive Cette action est négligeable pour les justifications générales des ouvrages. 7.3.2.4. Actions thermiques 7.3.2.4.1.

Variation uniforme (T)

La valeur du coefficient de dilatation thermique du béton et des aciers de toute nature est fixée à 10-5m/°C. Les valeurs caractéristiques maximales et minimales des variations de températures sont de +/-15°C autour d’une valeur ambiante initiale de 30°C (CCTP §3.2.3). Elles correspondent à des dilatations linéaires relatives de +/-1,5.10-4.Cette action est prise en compte avec les modules long terme.

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7.3.2.4.2.

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page : 24 Indice: A

Gradient thermique linéaire (GT)

Le gradient thermique linéaire n’est pas défini dans le CCTP. Nous considérons néanmoins, à titre sécuritaire, un gradient thermique entre la fibre supérieure, plus chaude, et la fibre inférieure, plus froide, de la traverse. L’amplitude considérée est de 12°C quand l’effet de la température est l’action de base d’une combinaison rare. On considère une amplitude de 6°C pour un gradient thermique fréquent. Ces effets seront calculés avec la valeur instantanée Ei du module d’élasticité du béton. Pour les OH dont le tablier est recouvert par une couche de remblai dont l’épaisseur moyenne est supérieure à 50 cm, l’effet du gradient thermique est négligeable. 7.3.2.5. Défaut d’implantation 

Pieux

On considère, de manière sécuritaire, un excentrement initial de 5 centimètres de la réaction verticale en tête de pieu pour la justification des fondations pour couvrir un éventuel défaut d’implantation. 

Appareils d’appui

Conformément au CCTP §2.6, les tolérances sur l’implantation en plan des bossages sont de 1 centimètre dans toutes les directions. On considère un excentrement de 1 cm de la réaction verticale de la dalle pour la justification des piles pour couvrir un éventuel défaut d’implantation. 7.3.3.

Actions en phase de construction (Qpr)

D’après l’article 59.2.3.1 du fascicule 65 (CCTP-Ponts §3.2.4) nous prenons une surcharge forfaitaire de chantier de 0,5 t/m² correspondant au personnel, aux matériels courants et au stockage. Les engins de chantier spécifiques seront définis dans les NDC propres à chaque ouvrage. 7.3.4.

Actions accidentelles (FA)

Nous considérons une action accidentelle due aux chocs de véhicules routiers sur les piédroits d’une valeur de 50 t appliquée à 1,50 m au-dessus du niveau de la chaussée. 7.3.5.

Séisme

Sans objet pour le Burkina Faso. 7.3.6. Sans objet.

Fatigue

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7.4.

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COMBINAISONS D’ACTION

7.4.1.

Notation des actions

Nous considérons les notations suivantes : Gmax Gmin

Actions permanentes : L’ensemble des actions permanentes défavorables : L’ensemble des actions permanentes favorables

Nota : Le retrait et le fluage sont inclus dans les charges G min et Gmax. T GT QR Qm QRP Qtrot FWe FWs Qsp Qprc Qpra FA

Charges d’exploitation : Variation uniforme de la température : Gradient thermique rare : Actions dues aux charges routières sans caractères particuliers (systèmes A et B) : Actions du convoi militaire Mc120 : Actions des charges routières de caractère particulier (convoi type D) : Charges sur trottoir : Action du vent en situation d’exécution : Action du vent en service : Surcharges sur remblai : Charges d’exécution connues (en grandeur et position) : Charges d’exécution aléatoires : Charge accidentelle (choc sur les piédroits)

7.4.2.

Combinaisons d’actions à l’Etat Limite de Service (E.L.S)

Combinaisons ELS Quasi-permanent {Gmax ; Gmin} Combinaisons ELS rares {Gmax ; Gmin} + (1.2*QR) + Qtrot + 1.2 Qsp + max{0.6 T ; 0.5 GT} {Gmax ; Gmin} + {Qm ; QRP} + Qtrot {Gmax ; Gmin} + T + max{0 ; 0.5 GT} {Gmax ; Gmin} + GT + max{0.6 T ; 0} {Gmax ; Gmin} + FWs ELS de construction {Gmax ; Gmin} + Qprc+ Qpra + FWe {Gmax ; Gmin} + Qprc+ Qpra + max{T ; GT}

page : 25 Indice: A

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7.4.3.

Combinaisons d’actions à l’Etat Limite Ultime (E.L.U)

Combinaisons ELU fondamental {1.35 Gmax ; Gmin} + 1.5*1.07*QR + 1.5*1.07*Qtrot + 1.5*1.07* Qsp {1.35 Gmax ; Gmin} + 1.35 max{Qm ; QRP} + 1.5*1.07*Qtrot {1.35 Gmax ; Gmin} + 1.5 FWs Combinaisons ELU accidentel {Gmax ; Gmin} + FA + 0.60 (1.20*QR) + 0.60*Qtrot + 0.60 * Qsp {Gmax ; Gmin} + FA + 0.50 max{T ; GT} ELU de construction {1.35 Gmax ; Gmin} + max{1.35 Qprc ; Qprc}+ 1.5Qpra+ 1.3FWe {1.35 Gmax ; Gmin} + max{1.35 Qprc ; Qprc} + 1.3Qpra + 1.5FWe

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page : 26 Indice: A

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page : 27 Indice: A

8. PRINCIPES DE CALCULS ET DE JUSTIFICATIONS Pour chaque ouvrage, il sera rédigé une note de calcul comprenant : -

La géométrie et autres hypothèses propre à l’ouvrage dont les caractéristiques géotechniques et la coupe fonctionnelle de la traverse

-

La vérification de la stabilité externe de l’ouvrage

-

La justification des éléments structuraux en béton armé (ferraillage minimal, flexion, cisaillement, poinçonnement)

-

La justification des équipements (appareils d’appui, joints…)

8.1.

JUSTIFICATION DES FONDATIONS 8.1.1.

Cas des semelles superficielles 8.1.1.1. Stabilité externe

Les vérifications de la stabilité externe des ouvrages sont effectuées d’après l’article B.3. du fascicule 62 titre V. 

Vérification du tassement

Le tassement maximal sous semelles/radiers est donné sous charges permanentes. On vérifiera que le tassement obtenu reste acceptable pour le type de structure étudié. 

Etat limite ultime de glissement

Pour chaque combinaison ELU, on vérifiera que :

Avec : -

Hd et Vd: sont les composantes de calcul horizontale et verticale de l´effort appliqué à la semelle,

-

A´ : surface comprimée de celle-ci,

-

´ : angle de frottement interne du sol sous les semelles (=30°)

-

c´ : cohésion du sol sous les semelles (=0)

-

γg1 est pris égal à 1,2 à l’ELU fondamental,

-

γg2 est pris égal à 1,5 à l’ELU fondamental,



Etats limites ultime et de service de mobilisation de la capacité portante

Ces deux critères concernant la vérification de la capacité portante du sol ont été regroupés dans le même paragraphe car leur vérification est identique : -

L’état-limite ultime est destiné à éviter le poinçonnement du sol de fondation

-

L’état-limite de service est destiné à éviter l’application au sol de fondation de contraintes proches de sa contrainte de fluage

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page : 28 Indice: A

Dans les deux cas, il faut vérifier que la contrainte appliquée, dite contrainte de référence, reste inférieure à une contrainte limite de portance (donnée au §8) : q’ref ≤ qlim Avec : q’ref = (3q’max + q’min) /4 q’max et q’min sont respectivement les contraintes maximale et minimale du diagramme des contraintes normales appliqué par le radier au sol de fondation. 8.1.1.2. Stabilité interne La stabilité interne des semelles sera justifiée -

Pour les semelles des culées : comme un élément en béton armé (du fait de leur largeur importante)

-

Pour les semelles des piles intermédiaires : en utilisant un modèle bielle-tirant (semelles rigides), en limitant l’angle d’inclinaison des bielles entre 45° et 55°. 8.1.2.

Cas des pieux (fondations profondes) 8.1.2.1. Stabilité externe des pieux



Vérification de la portance

Nous vérifierons la portance des pieux conformément au Fascicule 62 – Titre V (article C.4.1). Les valeurs limites Qmin (valeur de calcul de la portance d’un pieu) et Qmax (valeur de calcul de la résistance à la traction d’un pieu) sont les suivantes :

Combinaisons Combinaisons fondamentales Combinaisons accidentelles Combinaisons caractéristiques Combinaisons quasi permanentes

Qmin

Qmax

-Qtu/(γr1,2)

Qu/(γr1,2)

-Qtu/(γr1,1)

Qu/(γr1,1)

-Qtc/1,4

Qc/1,1

0

Qc/1,4

Avec : Qtu valeur caractéristique de la résistance à la traction d’un pieu Qu valeur caractéristique de la portance d’un pieu Qtc charge de fluage en traction d’un pieu Qc charge de fluage d’un pieu γr facteur partiel sur la résistance γr =1,1 si le pieu est sollicité en compression γr =1,15 si le pieu est sollicité en traction 

Vérification des pressions latérales

Les pressions exercées sur le sol de fondation ne doivent pas dépasser les pressions du sol déterminées dans l’Annexe C.5 du Fascicule 62 – Titre V. 8.1.2.2. Stabilité interne des pieux L’ensemble des calculs justificatifs des pieux sera mené avec une résistance conventionnelle du béton minorée, déterminée suivant l’article A.3.1,2 du Fascicule 62 – Titre V, conformément au §7.2.1.1.2.

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

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page : 29 Indice: A

Vérifications en flexion composée

Limitation des contraintes dans le béton : COMBINAISONS ELS fcj (MPa)

σadm (MPA)

QUASI-PERMANENTE

CARACTERISTIQUE

fck

Compression :

0,45.fc

0,60.fc

Nous vérifierons aussi que la contrainte moyenne de compression dans le béton sur la surface comprimée est inférieure à 0,30.fcj (art. C.4.2,13 Fascicule 62 – Titre V). 

Vérifications en cisaillement

La vérification en cisaillement sera menée conformément au BAEL.

8.2.

JUSTIFICATION DES ELEMENTS EN BETON ARME (HORS FONDATIONS) 8.2.1.

Vérifications en flexion simple

La vérification en flexion sera menée : -

A l’ELS rare en limitant la contrainte du béton conformément au §7.2.1.2, et la contrainte des armatures conformément au §7.2.2.4.

-

A l’ELU en limitant la contrainte dans les armatures conformément au §7.2.2.4 et leur allongement à 10‰, et en limitant l’allongement du béton conformément au §7.2.1.2.

L’effort normal de compression dans les éléments sera négligé. Les aciers principaux (sens de la portée) seront placés en premier lit; en limitant les armatures à un diamètre maximum HA32.

8.2.2. 

Ferraillage minimum des éléments comprimés

Armatures longitudinales (BAEL A.8.1.21)

Amin = max (4 cm²/ml de longueur de parement ; 0,2% de la section du béton comprimé) 

Armatures transversales (BAEL A.8.1.3)

φt  φL/3 ; φt>10 mm Avec l’espacement = Min 15φL ; 40 cm ; a + 10 cm Avec : φL = diamètre des armatures longitudinales a = plus petite dimension de la pièce

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8.2.3.

Date : 15/02/2016 Rédacteur JBP

page : 30 Indice: A

Ferraillage minimum de flexion

Conformément à l’article A.4.2.1 du BAEL, le ferraillage minimum de flexion vaut : Amin = 0,23 b dftj/fe Avec

b la largeur de l’élément d la hauteur utile de la poutre ftj la résistance à la traction du béton à la date j fe = 500 MPa la limite d’élasticité de l’acier 8.2.4.

Vérifications du cisaillement

D’après l’article A.5.2.2 du BAEL, aucune armature d’effort tranchant n’est requise si : τ𝑢 = Avec

𝑓𝑐𝑗 𝑉𝑢 ≤ τ𝑙𝑖𝑚 = 0.07 ∗ 𝑏0 ∗ 𝑑 𝛾𝑏

b0 la largeur de l’élément d la hauteur utile de l’élément Vu la valeur max de l’effort tranchant vis-à-vis de l’état ultime fcj la résistance du béton γb= 1.5 (combinaison fondamentale)

8.2.1.

Vérifications du poinçonnement

Le poinçonnement sous les charges ponctuelles type roue Br sera vérifié conformément au BAEL §A5.2.4. Aucune armature de poinçonnement n’est requise si la condition suivante est vérifiée : 𝑄𝑢 ≤ 0.045𝑢𝑐 ℎ𝑓𝑐𝑗 /𝛾𝑏 Avec

h la hauteur utile de la dalle uc le périmètre d’application de la charge fcj la résistance du béton γb= 1.5 (combinaison fondamentale)

8.2.1.

Vérifications en zone d’appui

Les efforts en zone d’appui (about ou intermédiaire) seront justifiés conformément au §A.5.1,31 et §A.5.32 du BAEL.

8.2.2.

Vérification des bossages d’appui et de vérinage

Les justifications seront menées conformément à l’Art. A 8.4 et l’annexe E.8 du BAEL, en vérifiant la contrainte dans le béton, le frettage de surface et le ferraillage d’éclatement.

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8.3.

Date : 15/02/2016 Rédacteur JBP

page : 31 Indice: A

JUSTIFICATION DES EQUIPEMENTS 8.3.1.

Appareils d’appui en élastomère fretté

Ces appuis seront justifiés d’après les préconisations du guide SETRA 2007 « Appareils d’appui en élastomère fretté» en supposant que les réactions horizontales sont réparties à part égale dans chaque appui. 8.3.2.

Joints

Les joints de chaussée seront justifiés conformément au guide SETRA ‘’Joints de Chaussée des Ponts Routes’’ 8.3.3.

Dalles de transition

Conformément au CCTP §3.4.1-D, la justification des dalles de transition se fera suivant les indications du dossier pilote du SETRA « Dalles de transition des ponts routes – Notice technique » 8.3.4.

Encastrement des barrières de sécurité aux dalles

Les dispositions constructives de ferraillage à disposer au droit des barrières de sécurité seront conformes aux prescriptions du guide technique du SETRA « Barrières de sécurité pour la retenue de poids lourds – barrières de niveau H2-H3 ».

9. EPREUVES DES OUVRAGES Conformément au CCTP §4.6, les épreuves de chargement se dérouleront conformément au chapitre V du fascicule 61 titre II. Toutes les parties d'ouvrages indépendantes subiront les épreuves par poids mort, telles qu'elles sont définies à l'article 21 du Titre II du fascicule 61 du C.C.T.G. Par application du paragraphe 3 de l'article 20 du titre II du fascicule 61 du C.C.T.G. l'épreuve de chaussée par poids roulant sera exécutée. Le programme détaillé des épreuves et les caractéristiques exactes des véhicules d’épreuve sera communiqué par procès-verbal par le Maître d’œuvre. Au moment des épreuves, l'âge des bétons sera au moins égal à quatre-vingt-dix(90) jours. La mesure des flèches du tablier s'effectuera pour chaque demi-chaussée au droit de la section de flèche maximale de chaque travée (deux points de mesure en tout).

10.

CONCLUSION

La présente note établit les hypothèses générales de calculs pour le dimensionnement et la justification des ouvrages d’art et hydrauliques du projet de l’échangeur Nord à Ouagadougou au Burkina Faso.