II / Les forces appliquées au pont

   Le pont est soumis à plusieurs forces, ces dernières jouent un rôle important dans la mise en équilibre du pont à haubans. Elles sont propres au pont à haubans car celui-ci n'est pas soutenu par des piliers ou encore par des arches. Les piliers que l'on peut apercevoir servent en fait aux haubans uniquement. Le tablier n'est nullement raccroché à ces pilliers. Mais alors comment tient-il en équilibre au dessus du vide? Comment les voitures peuvent circuler dessus sans jamais qu'il ne faiblisse? C'est ce que nous allons voir par l'étude des forces appliquées à ce pont des temps modernes.


I - Le poids

Le poids est la force d'attraction gravitationnelle exercée par la Terre sur les objets situés à sa surface.
Le poids est défini par la relation suivante : P = M x g

Avec : P le poids en newton
           M la masse du pont en kg
           g l'intensité de pesanteur ( g est une constante, elle vaut 9,81 N.kg-1 )

Ici, pour le calcul du poids du pont, M est la masse du système étudié : le tablier, les haubans, et les charges venant s'ajoutées (on prendra pour ces charges des valeurs conventionnelles telles que la masse moyenne d'une voiture, celle des camions, ainsi on pourra faire un calcul approximatif des charges qui pourraient venir s'ajouter à la masse propre du pont) et l'on applique la formule vue ci dessus.

II - Les charges ajoutées

Les charges ajoutées sont les charges dont la masse vient s'ajouter à celle du tablier et des haubans. Leur rôle est important car si le poids augmente, la tension exercée par les haubans devra augmenter aussi, sous peine de ne plus soutenir le poids du pont et ainsi de rompre l'équilibre.
Parmis ces charges nous pouvons distinguer trois catégories : 

   1) Les charges conventionnelles

Les charges conventionnelles sont les charges telles que les voitures ou encore les camions. Afin de laisser une marge, par sécurité, il faudra utiliser une masse approximative de ces véhicules, puis calculer le poids maximal que le pont puisse adopter (par exemple en cas d'embouteillages, lorsque tous les véhicules sont entassés sur le pont). Cela permettra de calculer la force de tension que les haubans doivent exercer.

   2) Les charges exceptionnelles

Les charges exceptionnelles sont les charges telles que les véhicules militaires. Ils sont formés différemment que les véhicules courants. Leur armature est renforcée par mesure de sécurité ce qui les alourdit considérablement, leur masse est donc bien plus élevée que celle des autres véhicules. C'est pourquoi ils sont classés à part. Des normes permettent de réguler leur passage sur les ponts, ce qui permet une approximation plus facile. Il ne peut pas y avoir des véhicules courants, en même temps que des chars militaires sur un pont par exemple. Cela facilite ainsi la tâche des ingénieurs chargés de calculer le poids maximum que peut atteindre le pont.

   3) Les charges climatiques

Les charges climatiques sont les phénomènes naturels tels que la neige ou encore la pluie qui viennent s'ajouter au poids du pont et donc vont influencer la tension des haubans.
Des cartes régulent ces variations, en fonction de la géographie, des zones sont définies en fonction de l'accroissement et de l'importance de ces facteurs climatiques. Des tableaux regroupent ensuite ces zones et donnent directement la tension équivalente. Ces cartes et ces tableaux sont regroupés dans les eurocodes (comme son nom l'indique c'est un code européen servant à la construction des ponts).


III - La tension des haubans

La tension des haubans est la force clé des ponts à haubans. C'est elle qui permet la mise en équilibre du pont. Elle s'oppose au poids et est définie de la manière suivante : 

Chaque haubans exerce une force de tension t . Cette force a pour direction la droite d'action confondue avec le hauban. Son point d'application est le point d'attache du hauban avec le tablier. Son sens est : du point d'attache du hauban vers le haut de ce hauban. Sa valeur est inconnue.
Cette force s'exerce sur une parcelle du pont, on prendra comme parcelle les deux partie coupées de moitiées entre chaque hauban (cf shéma ci-dessous)






La somme de chaque tension t aboutit à une force T, qui s'oppose au poids par son sens mais qui possède la même direction, le même point d'application et la même valeur.
C'est grace à cette force que le principe d'inertie est vérifié et que le pont tient donc en équilibre.





En conclusion, nous pouvons dire que c'est grace aux tensions exercées par les haubans que le pont tient en équilibre. Cette force permet de soutenir le poids important du pont, et de le maintenir stable à une hauteur parfois impressionnante. Les piliers ne servent donc qu'à tendre les haubans, ce qui leur permet d'exercer une tension.