Pont biais de Tössbrücke Wila
À propos du projet
Le recalcul du pont a été effectué à la demande du Service du génie civil du Canton de Zurich. Dans le cadre d'une expertise de la sécurité au cisaillement du pont, l'ancrage spécifique des câbles de précontrainte du système de post-tension s'est révélé insuffisant à l'un des appuis d'angle de la superstructure du pont biais.
Défis techniques
La superstructure présente diverses caractéristiques statiquement importantes, telles qu'un détaillage insuffisant du ferraillage de cisaillement et l'influence du système de post-tension particulier sur les appuis des poutres. Tous ces éléments ont été pris en compte dans l'analyse structurelle détaillée qui a suivi.
Les âmes des poutres longitudinales sont ferraillées au cisaillement par des étriers. Certains bras sont ancrés seulement partiellement en partie supérieure de la section transversale, tout en étant pleinement ancrés par des crochets en partie inférieure. Le reste des étriers satisfait aux exigences de détaillage conformément au code suisse.
La zone d'appui de l'âme la plus chargée a été analysée en détail selon une approche par niveaux d'approximation avec un degré de sophistication croissant. Dans un premier temps, les équations de dimensionnement du code suisse ont été utilisées pour estimer la résistance au cisaillement. Cette approche standard a dû être modifiée sur la base de la littérature scientifique et de recherches expérimentales afin de tenir compte du détaillage insuffisant des étriers. Les analyses ont ensuite été affinées à l'aide de modèles de treillis détaillés. En dernière étape, le flux de forces local a été analysé par des analyses aux éléments finis non linéaires (EF) basées sur la méthode des champs de contraintes élasto-plastiques à l'aide d'IDEA StatiCa Detail.
L'analyse EF inélastique a fourni une vérification importante des résultats précédents issus des modèles Bielle-et-tirant. Elle a pris en compte le ferraillage de cisaillement distribué de manière plus détaillée et, dans le même temps, a automatiquement examiné l'état de contrainte correspondant dans le béton en utilisant les inclinaisons locales optimales du champ de compression. Grâce à la modélisation explicite de l'adhérence du ferraillage, cette approche a permis de prendre en compte de manière détaillée les conditions d'ancrage spécifiques des étriers. En ce sens, elle représentait un affinement supplémentaire des analyses Bielle-et-tirant.
Étant donné qu'IDEA StatiCa Detail tient compte du comportement en déformation et de la compatibilité des déformations, il a également fourni des informations précieuses sur la demande en déformation des matériaux. En particulier pour les éléments avec un faible taux de ferraillage au cisaillement, de très faibles inclinaisons du champ de compression en béton sont susceptibles de se produire. D'une part, les grandes déformations transversales correspondantes réduisent la résistance à la compression du béton. D'autre part, les déformations résultantes des étriers peuvent atteindre un niveau critique et, par conséquent, être déterminantes pour la capacité ultime de la poutre. Bien que ces deux effets dépendant de la déformation soient difficiles à prendre en compte dans un modèle Bielle-et-tirant, ils sont explicitement pris en compte dans IDEA StatiCa Detail. Le programme a réduit la résistance à la compression du béton en fonction de l'état de déformation transversale locale et a également vérifié les déformations des étriers. La mise en œuvre du modèle de membrure tendue dans IDEA StatiCa Detail a été d'une grande valeur pour la quantification de la concentration des déformations du ferraillage dans les fissures et, par conséquent, pour l'évaluation réaliste de la demande en déformation à de faibles inclinaisons du champ de compression.
Résultats et solutions
Pour une grande partie de la structure, il a été possible de démontrer une sécurité structurelle suffisante sur la base des analyses détaillées. Cependant, à l'un des 10 appareils d'appui du pont, une insuffisance subsistait en raison d'un ancrage inadéquat du ferraillage de flexion à l'appui. Ce point faible conceptuel a été repris par une mesure de renforcement spécifiquement développée afin de garantir une exploitation sûre et continue pendant la durée de vie résiduelle de la structure, de quelques années, sans restrictions significatives d'utilisation. Pour renforcer la zone d'appui concernée, une membrure tendue en acier externe a été installée comme ferraillage de flexion supplémentaire pour reprendre l'effort de traction longitudinal dû au cisaillement à l'appui. La liaison avec la structure existante a été réalisée mécaniquement par des tiges filetées traversantes et des goujons collés, ainsi qu'une connexion par contact avec l'appareil d'appui structurel actuel et l'entretoise d'extrémité.
La mesure a été mise en œuvre pendant que le pont était en service, avec une circulation réduite. L'ensemble de la planification et de la gestion de la construction de la campagne de renforcement a été réalisé par dsp. Le scan du ferraillage existant nécessaire pour déterminer les positions de forage détaillées a également été effectué par dsp à l'aide d'un Profometer et d'un Géoradar.
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