Sujet 1-B : TECHNIQUES INNOVANTES DE RABOUTAGE PROJET DE RAPPORT : ETAT DE LA SITUATION ET PROPOSITIONS PROJET NATIONAL MIKTI THEME 1 CONCEVOIR DES TABLIERS PERFORMANTS DANS LE DOMAINE DES PETITES PORTEES Sujet 1-B : TECHNIQUES INNOVANTES DE RABOUTAGE

I/ Rappel sur les différentes solutions techniques de raboutage - soudure , - couvre-joints, - platines d’extrémités,

I/ Rappel sur les différentes solutions techniques de raboutage (suite) - chevêtres en béton sur pile - diaphragmes en béton (enrobage complet) (Toutes ces solutions s’accompagnent de la mise en place du hourdis coulé en deuxième phase.)

II/ Solutions à envisager pour leurs intérêts technico-économiques en France - Propositions II-1/ Le contexte technico-économique français - capacité des laminoirs (longueurs de 35 à 42 mètres) - gabarit routier réglementaire (longueur = 14 mètres) ou convois exceptionnels - optimisation du comportement structural en assurant la continuité sur appui - recherche de solutions constructives simples - raboutage par soudage nécessitant une technologie appropriée - limitation du poids des éléments

II-2/ Les 3 solutions à retenir II-2-1/ Par couvre-joints boulonnés H.R. Renforcement local de l ’armature - avantage d’être assez facilement réalisable avec des tolérances de montage pas trop contraignantes et un montage rapide (comparativement à la solution par platines), - gain de poids (par rapport aux solutions par chevêtre ou diaphragme), - réduction sensible du moment à transmettre par les liaisons, - bonne résistance à la fatigue (par rapport à la solution par platines d ’about boulonnées), - renforcement de la section de la poutre mixte au passage sur appui.

II-2-2/ Par chevêtre - Solution adaptée aux tabliers multi-poutres - rôle de pièce de pont joué par l ’assemblage

II-2-3/ Par enrobage complet Cette troisième option s’inspire de celle des ponts-dalles à poutrelles enrobées Rappelons qu ’une tendance réelle apparaît en France pour la réalisation de tabliers multi-poutres ; entraînant de ce fait la mise en œuvre de raboutages spécifiques à ce type de tablier

III/ Programme de recherche proposé III-1 Problèmes posés par les solutions de raboutage retenues Pour les trois types de raboutage envisagés : Etude de la distribution des efforts dans l’assemblage. Dimensionnement à définir pour la connexion et l ’armature, au voisinage de l’assemblage, pour assurer la continuité de la transmission de l’effort de traction dans le hourdis Limitation des risques de fatigue dans la partie métallique de l ’assemblage et de l ’endommagement de la partie béton. Limitation des déformations et de la rotation d’ensemble de l’assemblage. Phasage des opérations de réalisation des assemblages.

Pour le raboutage par couvre-joints : L’étude de la liaison métallique (nombre et disposition des boulons, types de boulons précontraints, type d’acier, dispositions anti-corrosion…). Pour le raboutage sur pile avec chevêtre d’appui: -En zone tendue de la dalle et du chevêtre -Largeur participante à prendre en compte dans le hourdis pour transmettre l’effort de traction au voisinage du chevêtre. -Etude de la transmission longitudinale de l’effort de traction entre la semelle tendue de la poutre métallique et les armatures du hourdis et conséquences sur la longueur de répartition et la distribution des connecteurs en zone de moment négatif de la poutre. Influences du béton fissuré et des armatures transversales. -Contrôle de la fissuration du béton au-dessus du chevêtre (aux états limites de service). -Répartition transversale de l’effort de traction sur la hauteur du chevêtre (participation possible des connecteurs situés en partie supérieure de la platine à la reprise de l’effort de traction).

-En zone comprimée du chevêtre (dans l ’axe de la poutre) -Etude de la hauteur de la zone comprimée dans le chevêtre entre les platines d’extrémité des poutres. -Etude de la résistance à la compression du béton du chevêtre. -Cisaillement du chevêtre -Etude de la reprise de l’effort tranchant dans le chevêtre par une disposition appropriée d ’étriers transversaux (avec prise en compte de la nature de l’appui sous le chevêtre). -Dimensionnement de la connexion sur les platines d’extrémité des poutres -Dimensionnement de la platine : largeur, épaisseur. -Reprise de la réaction d ’appui par le chevêtre (frettage du béton.i),

Pour le raboutage sur appui par diaphragme - On retrouve certains des problèmes posés par le raboutage par chevêtre, notamment pour ce qui concerne la zone tendue. Néanmoins, le plus important problème posé réside ici dans la réalisation de l’adhérence mécanique des extrémités de poutres noyées dans le diaphragme.et leur capacité à transmettre le moment résistant et l ’effort tranchant de la poutre mixte. La disposition et le nombre des connecteurs, type goujon soudé, devront être étudiés très minutieusement.

III-2 Programme de travail proposé Voir fichier tab 1A ci-joint

IV/ Participation de l’INSA-Rennes :

IV-1/ Les moyens IV-2/ Les propositions - numériques  CASTEM 2000  FINELG  PONTMIXTE - expérimentaux  plate-forme d ’essais de 12x15 m  vérins d ’asservissement de 1500 kN  centrales de mesures (HBM, SOLARTRON) IV-2/ Les propositions  réalisation d ’un cahier des charges  méthodes d ’ingénieurs et modélisations  expérimentation (en partie)

V/ EXEMPLE ETUDIE

OBJECTIF DE L ’ETUDE - Dimensionner un raboutage par platines connectées à un chevêtre en béton, en tenant compte des spécifications disponibles et données dans les Eurocodes. PLAN DE TRAVAIL Étude bibliographique Dimensionnement simplifié Modélisation par éléments finis

LES PORTÉES DE L’OUVRAGE TYPE DE TABLIER - TABLIER COMPORTANT 4 POUTRES PRINCIPALES LES PORTÉES DE L’OUVRAGE

CARACTERISTIQUE DE LA SECTION TRANSVERSALE

SOLLICITATIONS MAXIMALES HYPOTHÈSE DE TRAVAIL Moment élastique résistant (négatif) Mel,Rd = 7005 kNm SOLLICITATIONS MAXIMALES L’effort tranchant élastique résistant Vel,Rd Vel.Rd = 4212 kN

PRINCIPE DE CALCUL ADOPTÉ

MODÉLISATION PAR ÉLÉMENTS FINIS - Calcul 2D Logiciel utilisé - BIOGRAF - Calcul 3D Logiciel utilisé - CASTEM 2000

- type d ’éléments finis utilisé - triangulaire LOGICIEL BIOGRAF - Développé a Université POLITEHNIQUE DE TIMISORA - Roumanie - Logiciel pour analyse des éléments en béton armé en état plan de contraintes: - type d ’éléments finis utilisé - triangulaire - éléments finis type béton armé - possibilité d ’introduire des armatures dans quatre directions - type d ’analyse - non linéaire

CARACTERISTIQUES DES ELEMENTS CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX LOGICIEL - BIOGRAF - SECTION DONNEE SECTION RESULTATS TOPOLOGIE CARACTERISTIQUES DES ELEMENTS CHARGES CARACTERISTIQUES DES MATERIAUX DEPLACEMENTS CONTRAINTES ETAT PHYSIQUE DES ELEMENTS FINIS DANS LE BETON DANS LES ARMATURES NON FISURÉ FISURÉ RUPTURE

MAILLAGE DU RABOUTAGE 1 2 3 4

DISTRIBUTION DES FISURES A LA RUINE

VI/ Budget prévisionnel Voir fichier tab 1A