PFE soutenu en Juin 2013 ADRIEN KREMPP 1/4

OUTILS DE POSE DE TABLIER ANALYSE COMPARATIVE

Socit daccueil : FREYSSINET INTERNATIONAL & CIE

PFE prsent par : KREMPP ADRIEN

Tuteur industriel : LE TREUT BRICE

Enseignant superviseur : CHARDIGNY ERIC

La conception des ponts modernes est fortement influence par les mthodes mises en uvre pour leur

construction. Certaines familles de pont en acier ou en bton prcontraint tirent dailleurs leur nom des procds

constructifs employs (ponts pousss, ponts construits par encorbellements successifs). Les outils utiliss pour

la construction du tablier sont gnralement des structures complexes et dlicates qui doivent tre capables de

supporter des charges importantes et souvent tre rutiliss sur diffrents projets pour amortir linvestissement

que reprsente leur construction. Chaque mthode prsente des avantages et des inconvnients. De louvrage ne

prsentant aucune particularit louvrage privilgiant immdiatement une mthode, le choix des solutions

possibles est une tche dlicate. Elle requiert une analyse complte du cot associ la mthode retenue.

Ce travail sarticule donc autour dune analyse comparative des diffrentes mthodes employes pour la

construction de tablier de ponts. Il permet aussi de dgager les ratios principaux lis chacune de ces mthodes.

Il aboutit llaboration de programmes informatiques permettant de pr-dimensionner un des outils le plus

couramment utiliss : les chvres de levage. Enfin, ce travail facilite les tudes de prix en donnant une estimation

du tonnage des quipements spcifiques.

A. Prsentation des outils tudis Le Tableau 1 prsente la synthse de ces outils en fonction des diffrents types de pont. Ils peuvent tre spars

selon le matriau utilis pour le tablier (bton coul en place, bton prfabriqu, mixte ou acier), leur schma

statique (trave indpendantes ou continues), lordre dans lequel progresse lavancement du tablier (de part et

dautre dune pile ou lavancement), ou encore le type de tablier (dalle, poutres, caisson). Les remarques entre

parenthses donnent des prcisions sur le type de structure possible (par exemple : structure porteuse situ au-

dessus ou en-dessous du tablier).

TABLEAU 1 : CLASSIFICATION DES OUTILS DE POSE DE TABLIER EN FONCTION DU TYPE DE PONT

Type de pont Bton prcontraint

Acier et mixte Coul en place Prfabriqu

A

Pont construit par encorbellements successifs : traves continues - voussoirs en caisson

1. Equipage mobile (par-dessus, par-dessous ou cbl)

3.1 Poutre de lancement (par-dessus ou dessous) 4. Chvre de levage

4. Chvre de levage

Grue au sol Grue au sol

B

Pont construit trave par trave : traves isostatiques ou continues - voussoirs en caisson ou ouvert

2. Cintre autolanceur (par-dessus ou dessous)

3.2 Poutre de lancement (par-dessus ou dessous)

Echafaudage

5. Trave entire (lanceur ou grue flottante)

C Ponts poutres : traves isostatiques ou continues

6. Lanceur de poutres

Grue au sol Grue au sol

D Ponts pousss :

traves continues - dalle nervure ou caisson

7. Vrins cble, vrins pousseurs, systme Eberspcher

Ltude de ces diffrents outils permet de dgager leurs principales caractristiques, leurs avantages et leurs

inconvnients, les cycles de constructions attendus. Dans le Tableau 1, seuls les outils en couleur et disposant dun

PFE soutenu en Juin 2013 ADRIEN KREMPP 2/4

numro sont tudis dans le cadre de ce PFE. Les autres constituent des mthodes courantes qui ne prsentent

pas dintrt particulier pour ce travail. Le numro 5 (Trave entire) nest pas un outil proprement parler, mais

cette technique est suffisamment particulire pour faire lobjet dun examen plus approfondie. De plus, les outils

cits pour la mthode des ponts pousss peuvent la fois tre utiliss pour des tabliers en bton que pour des

tabliers en acier. Dans la liste ci-dessous, les abrviations, entre parenthse sont celles des noms anglais de chacun

des outils.

1. Equipage mobile (FT) : cet outil permet de couler le tablier par lments successifs. Il doit la fois servir

de coffrage pour le tablier et disposer de plateformes de travail pour les ouvriers. De plus, les quipages mobiles

doivent se dplacer chaque tape de coulage. Leurs principaux avantages est dautoriser des portes

relativement importantes, de permettre la construction du tablier sans contact avec le sol, de sadapter des

gomtries diverses de tablier et de permettre une bonne optimisation des cycles de constructions. Ils

supposent par contre de raliser un grands nombre de tches in situ et en hauteur, ce qui peut poser des

problmes de scurit. En termes de planification, la dure totale dun cycle (ralisation totale dun voussoir)

varie dune semaine 3 jours avec des quipes constitues de 8 12 hommes. Il est galement important de

noter que deux quipages mobiles sont ncessaires au minimum pour un chantier tant donn que la

construction se fait par encorbellements successifs de part et dautre dune pile (flau).

2. Cintre autolanceur (MSS) : le principe de cette mthode est de construire un cintre se dplaant de manire

autonome depuis la trave tout juste coul jusqu la suivante. Il permet de couler une trave entire en une

seule tape. Il est ncessaire de doter ce type doutil dun avant bec lavant du cintre et larrire pour rduire

les contraintes pendant la phase de lanage. Les principaux avantages de cette mthode sont de permettre une

construction sans contact avec le sol, de sadapter des gomtries diverses, et de ne pas demander la mise en

place dune aire de prfabrication. Cependant, le grands nombre de tches raliser sur place peuvent l encore

constituer un inconvnient. Selon le btonnage qui peut avoir lieu en une fois ou en deux fois, le cycle de

construction dune trave peut aller dune deux semaines.

3.1 Poutre de lancement (LG - pont de type A) : comme pour les quipages mobiles, la construction se fait

par encorbellements successifs de part et dautre dune pile mais avec cette mthode, les voussoirs sont

prfabriqus et mis en place par la poutre de lancement. La structure porteuse de loutil est gnralement

constitue dun treillis central triangulaire ou de deux treillis latraux simples selon la longueur des traves et

le poids des voussoirs. Une telle mthode permet nouveau de limiter les contacts avec le sol, de sadapter

des gomtries diverses et doptimiser la prfabrication des voussoirs (meilleure finition). Dun autre ct, la

ncessit de trouver une aire de prfabrication proximit de louvrage peut tre rdhibitoire. Gnralement,

le cycle de construction est de 4 voussoirs par jours (2 de chaque ct du flau) mais peut tre augment 6

voussoirs par jours.

3.2 Poutre de lancement (LG - pont de type B) : cette mthode est un croisement entre la poutre de

lancement 3.1 et les cintres autolanceurs. Il sagit de mettre en place une trave en une seule tape partir de

voussoirs prfabriqus. Chaque voussoir est mis bout bout et support par la poutre de lancement jusqu la

mise en tension des cbles de prcontrainte. Cet outil rassemble les avantages des deux mthodes prcdentes

(2 et 3.1) avec, en outre, des sollicitations au sein du tablier pendant la phase de constructions relativement

proches de celles prsentes en service. De plus, les cycles de construction typiques sont trs rapides (2 3 jours

par trave). En contrepartie, la poutre de lancement est souvent lourde et coteuse.

4. Chvre de levage (LF) : cet outil peut la fois tre utilis sur des tabliers de pont en bton ou en acier. Il

sadapte bien aux ouvrages haubans mais peut aussi tre utilis sur des structures plus modestes. Il est dispos

labout de la partie de tablier dj construite. La principale fonction dune chvre de levage est de rcuprer

un voussoir depuis un vhicule de transport et de lever jusqu sa position finale. Le systme de levage peut

tre constitu de vrins cble ou de treuils selon la vitesse de levage ncessaire. Cette mthode prsente

comme avantage de sadapter des gomtries diverses et dtre relativement conomique (par rapport aux

poutres de lancement). Par contre le levage est dpendant des conditions mtorologiques (vent).

Cet outil a fait lobjet dune tude plus approfondi avec la ralisation dun logiciel de prdimensionnement. Ce

logiciel dtermine, partir des donnes dentre de base, les dimensions, les sections minimales et donc le

PFE soutenu en Juin 2013 ADRIEN KREMPP 3/4

poids dune chvre de levage de forme trapzodale. Il a t ralis dans lesprit de faciliter le travail dun

ingnieur rpondant un appel doffre lors dun avant-projet en lui donnant rapidement les lments

ncessaire la dtermination du cot de la mthode.

5. Trave entire (FS) : cette mthode permet datteindre des rythmes de construction trs rapide. Elle

consiste prfabriquer entirement une trave dun viaduc de la transporter puis de la mettre en place. Cette

mthode ncessite lintervention simultane dun vhicule de transport (sur terre ou sur mer) et dun engin de

levage lourd souvent similaire une poutre de lancement. En contrepartie de sa vitesse dexcution, cette

mthode ncessite donc des installations lourdes et avec une adaptation aux gomtries particulire plus

difficile. Le rythme moyen atteint avec cette mthode est de 2 2,5 jours par trave.

6. Lanceur de poutre (BL) : sur les ponts poutres, lorsque lemploi dune grue au sol est rendu impossible,

ou lorsque la vitesse de construction constitue un critre important dans le choix de la mthode, lutilisation

dun lanceur de poutre est privilgie. Il est situ au-dessus du tablier et prend en charge chacune des poutres

dune mme trave successivement de manire les placer leur position finale. Le lanceur peut aussi bien

rcuprer les poutres larrire (vers la cule) quau niveau du sol. Sa structure principale est gnralement

constitu dun treillis voir des deux poutres en I assembles. Les avantages dune telle mthode sont de propos

des cycles de construction optimisables (1 2 jours pour mettre en place lensemble des poutres dune trave)

et un contact avec le sol limit voire inexistant. La gomtrie du tablier doit, par contre, rester simple.

7. Ponts pousss ou lancs (ILM) : Cette mthode consiste construire la totalit (ou une partie) du tablier

larrire dune (ou des deux) cules et le pousser sur les piles par lintermdiaire de diffrents systmes. Il est

dintressant de remarquer que le dans le cas des ponts pousss en bton prcontraint, la mthode possde

la fois les caractristiques de la catgorie coul en place (tablier coul en une fois ou en quelques grandes

tapes) que dans la catgorie prfabriqu (ncessit dune aire de prfabrication). Les outils ncessaires

sont spar en dispositifs de glissement (plaques en PTFE), dispositifs de poussage (traction : vrins cbles,

poussage : systme push/pull et Eberspcher) et dispositifs de guidage (fixes ou rglables). De plus la prsence

dun avant bec est obligatoire pour limiter le moment de flexion et les dformations induites par la partie du

tablier en console et faciliter laccostage. Les avantages du poussage sont linvestissement limit en quipement

spciaux, la mise en place du tablier sans contact avec le sol et lamlioration de la scurit due la localisation

de la zone de travail principale au niveau du sol ( larrire des cules). Par contre, la gomtrie du tablier est

trs limite et ncessitent des contrles rigoureux (notamment sur la surface de glissement). Les cycles de

construction dpendent totalement du nombre dtape et de la longueur des traves. De manire gnrale on

peut compter un minimum dun mois pour la ralisation complte dune tape.

B. Analyse des ratios et des domaines dapplication Le ratio poids de loutil / poids de llment mis en place peut tre un critre de choix important. Le Tableau 2

donne les rsultats moyen de cette analyse pour les outils o suffisamment de donnes ont pu tre collectes. Cette

tude, mise en relation avec les cycles de constructions indiques prcdemment, permet de constater que, plus

loutil utilis est lourd, plus il est capable de supporter une part importante dune trave, plus la mthode est

rapide. Le ratio calcul pour les ponts pousss nest pas comparable avec les autres mais constitue

approximativement le coefficient de frottement gnral dun poussage.

TABLEAU 2 : PRINCIPAUX RATIO POUR LES DIFFERENTS TYPES DOUTILS

Outil Type de ratio Ratio Remarque

1. FT Poids de l'quipage / Poids d'un voussoir 0.6 Pont en bton non hauban

3.1 LG Poids du lanceur / Poids d'un voussoir 3.6 Pont en bton

Poids du lanceur / Poids d'une trave 0.2 Pont en bton

3.2 LG Poids du lanceur / Poids d'une trave 0.5 Pont en bton

4. LF Poids de la chvre / Poids d'un voussoir 0.7 Pont en acier hauban

Poids de la chvre / Moment de renversement 0.07 Pont en acier hauban

7. ILM Force motrice [t] / Poids de la partie pousse 0.07 Ponts pouss en bton

Force motrice [t] / Poids de la partie pousse 0.08 Ponts lancs en acier

PFE soutenu en Juin 2013 ADRIEN KREMPP 4/4

Deux types de caractristiques sont retenus afin de comparer les domaines dapplication des diffrents outils : les

intervalles dans lesquels se situe la porte maximale atteignable ainsi que le nombre de trave gnralement

ralise. La Figure 1 reprsente ces zones sous la forme dun diagramme avec la porte maximale en abscisse et le

nombre de trave en ordonne. Comme la plupart des sources disponibles sur le sujet sont en anglais, ce graphique

na pas t traduit. Un lexique est disponible au dbut du mmoire.

Les limites des diffrents domaines ont t dtermines partir de critres conomiques qui dfinissent une

zone contenant la plupart des projets raliss tout en restant dans une utilisation classique de loutil considr.

Pour illustrer cette remarque, des points reprsentant diffrents ouvrages existant emblmatiques ont t rajout.

Ces ouvrages sont parfois en dehors de la zone conomique correspondant leurs zones de construction. Cela

signifie que loutil ou la mthode employe la t de manire exceptionnelle. Le diagramme ne prsente donc pas

des limites absolues mais plutt des grandes tendances. Il prend la forme dune hyperbole qui marque une

frontire au-del de laquelle aucun pont nest raisonnablement envisageable.

FIGURE 1 : DIAGRAMME DES DOMAINES D'APPLICATIONS DES DIFFERENTES METHODES

Les enseignements de ce diagramme doivent tre mis en relation avec dautres donnes afin de pouvoir faire un

choix de mthode dans le cadre dun projet. Outre les dimensions de louvrage, il faut galement prendre en

considration la situation du chantier (milieu urbain/rurale), lespace disponible larrire des cules, la facilit

daccs au niveau du sol sous le tablier le rayon de courbure et la pente de louvrage. Ce graphique doit donc tre

utilis comme une grille de dtermination donnant les solutions envisager en fonction du type de projet

considr et non comme une rgle infaillible.

Finalement, lanalyse comparative des outils de pose de tablier permet de mettre en vidence la complmentarit

des diffrentes mthodes existantes et permet de faciliter le processus de dcision lors des avant-projets. De plus,

la ralisation du programme de prdimensionnement des chvres de levage acclre le travail de conception dans

les premires phases dun projet. Cette tude sinscrit donc dans une tendance plus gnrale doptimisation du

cot li llaboration et lutilisation des mthodes de construction des ouvrage dart.