I / Les étapes de construction d'un pont

a)   les matériaux

 

Pour la construction d’un pont à haubans, rien n’est laissé au hasard et une bonne utilisation des matériaux est primordiale pour la sécurité et la rigidité.

Tout d’abord, l’acier est utilisé pour les haubans, les voussoirs, l’ancrage, mais aussi pour le tablier ainsi que pour d’autres parties de la structure soumis à des efforts importants.

L’acier est un alliage de fer et de carbone, il a pour avantage de pouvoir résister à des efforts de tractions importants.

Mais l’acier a aussi des inconvénients : fragilité aux basses températures, prédisposition à la fatigue. C’est pourquoi, de nos jours, l’acier est très bien maîtrisé. Chaque partie du hauban reçoit une triple protection contre la corrosion (galvanisation, enrobage de cire pétrolière et gaine en polyéthylène extrudé) pour éviter la détérioration du matériel.

 

Par la suite, le béton est le deuxième produit le plus consommé pour cette construction.

Le béton actuel est à la base de ciment Portland (1824), cuit dans des fours à 1450 degrés avec un mélange de roches calcaires, silicieuses et alumineuses. Sa solidité est le résultat d’une réaction d’hydratation.

De plus, ce matériau présente le gros avantage de pouvoir être employé à l’état plastique, voir fluide ; il peut donc être coulé en moule de n’importe quelle forme et il se solidifie ensuite pour devenir comme de la roche qu’on aurait modelée.

De même, le béton se dégrade lentement et a donc une durée de vie plus ou moins importante (20 à 100 ans) selon sa composition.

Le béton résiste aussi très bien aux efforts de compression, mais mal aux efforts de traction, d’où l’ajout de renforts métalliques ou de renforts actifs est alors nécessaire.

Ces renforts nécessitent chacun un type de matériel.

D’une part, les renforts métalliques se constituent de béton armé : lui-même fait à partir de barres d’acier noyées dans le béton, et utilisées dans les zones soumises à des efforts de traction importants. Malheureusement, celui – ci présente un inconvénient : il peut se dégrader prématurément sous l’action de l’oxygène et de l’humidité.

D’autre part, les renforts actifs se constituent de béton précontraint afin de renforcer le béton, surtout en traction, en y ajoutant des torons en acier. Le câble est alors préalablement tendu, sur lequel on coule le béton puis on relâche les câbles pendant la prise : ceux-ci étant élastiques compriment l’ensemble et le renforce.

Pour les tabliers des ponts à haubans, on utilise cette technique pour solidariser l’ensemble des voussoirs par une précontrainte longitudinale.

 

Enfin, on rencontre également d’autres matériaux tels que le bois, la brique, les pierres, les chaux, ciments et mortiers, ainsi que la terre armée.

b)    les fondations

 

Les fondations ont pour but de reporter des charges (poids du pont, masse...) à un niveau convenable en fonction de la nature du terrain.

 

Tout d’abord, on distingue deux types de fondations :

-         les fondations superficielles

-         les fondations profondes

 

1.    Les fondations superficielles  

 

Si le niveau est proche de la surface du terrain, la fondation est
superficielle. Pour que ce niveau soit proche de la surface du terrain, les roches doivent être peu fissurées, saines, non désagrégées. C'est ainsi que  sous les pylônes, on trouvera des semelles en béton non armé ou en béton
armé.

 

2.    Les fondations profondes

 

Si le niveau convenable est très en dessous de la surface du terrain, la
fondation est profonde. Il arrive fréquemment qu'un sol de fondation

 
présente une couche résistante, non pas en surface mais à une certaine profondeur. Il est indispensable d'appuyer la masse du pont sur la couche résistante par l'intermédiaire de pieux ou pilotis. Cependant, dans certains cas, il n'y a pas de couches résistantes en profondeur, dans ce cas on plante les pieux dans un matériau pas résistant, le pieu est alors flottant. Par exemple dans le sable fin, la résistance à l'enfoncement est alors provoquée par le frottement des couches de terrain sur la surface latérale du pieu. Par exemple dans la région de Nantes ou de Bayonne on trouve ce genre de construction. On distingue deux catégories de pieux : les pieux battus et les pieux forés.

 

Les pieux battus

 

Ceux-ci sont enfoncés dans le sol grâce à des « sonnettes de battage » munies de « moutons batteurs ». Les pieux battus refoulent, au cours du battage, la matière qui constitue le milieu, ce qui mobilise parfaitement le frottement latéral qui peut atteindre au maximum la valeur de la butée. Ces pieux peuvent être préparés à l'avance sous la forme de pieux en béton armé, en béton précontraint, en bois ou encore en acier. Ils peuvent être de section carrée, polygonale, circulaire. Ils peuvent être creux ou pleins. Leur pied a le plus souvent la forme d'une pyramide mais parfois la partie inférieure comporte un bulbe pour augmenter la surface d'appui. La difficulté principale pour les pieux préfabriqués réside dans la détermination de la longueur des pieux avant le chantier. Cependant au début du chantier on exécute des pieux d'essai qui permettent de préciser leur longueur. On peut également battre le sol pour exactement adapter la longueur du pieu au terrain.

 

Les pieux forés

 

Ceux ci sont réalisés par extraction du sol et bétonnage en place. L'intérêt des pieux forés est de permettre la traversée de couches dures d'épaisseur insuffisantes sur lesquelles s'arrêtaient éventuellement des pieux battus.
Le forage peut être exécuté mécaniquement ou à la main. Certaines machines permettent de réaliser à la base un élargissement de la section appelé patte d'éléphant et permet d'augmenter l'effet de pointe. L'emploi des techniques pétrolières permet, dans certains cas, de se passer de tubage en injectant dans le forage des boues à base d'argiles qui assurent le double rôle suivant:

- équilibrer la poussée des terres par leur densité
- stabiliser la paroi des forages par la formation d'une couche
superficielle d'argile
La mise en place du béton exige de grandes précautions pour qu'il n'y ait pas de mélange avec la boue. Il faut carotter un certain nombre de pieux pour vérifier l'intégrité de la colonne de béton. Ces carottages permettent aussi de s'assurer du contact parfait du pieu avec le sol de fondations et de vérifier que le béton n'a pas été délavé par les eaux souterraines ou soulevé par l'arrachage du tube. Si le sol est le siège soit d'eaux circulante, très pures, soit d'eaux agressives chargées en sulfates ou en matières organiques, il faut utiliser des ciments spéciaux, résistant à l'action dissolvante ou à l'agressivité de ces eaux. Les pieux pourront être ferraillés sur toute leur hauteur ou simplement en tête, pour assurer leur liaison avec les massifs de fondation. Dans les régions de vent ou de poussée des terres, la reprise des efforts horizontaux est assurée en général par des pieux inclinés de 1 à 20 % et par des pieux armés de gros diamètre. Lorsque les pieux sont rassemblés par trois ou plus, ils sont couronnés par un massif unique. Lorsque leur nombre est inférieur à trois, les pieux sont réunis en tête par un massif unique et entrecroisés dans la direction perpendiculaire.

 

En voici quelques explications afin de mieux comprendre :

Voici les trois cas de sol possibles :

 

-         pour un bon sol :