Matériaux Utilisés dans la Construction des Ponts

Construction des ponts

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Matériaux de construction de ponts:

Les matériaux de construction traditionnels pour les ponts sont les pierres, le bois et l’acier, et plus récemment le béton armé et précontraint. Pour les éléments spéciaux, l’aluminium et ses alliages et certains types de plastiques sont utilisés. Ces matériaux ont différentes qualités de résistance, de maniabilité, de durabilité et de résistance à la corrosion. Ils diffèrent également par leur structure, leur texture et leur couleur ou par les possibilités de traitement de surface avec une texture et une couleur différentes. Pour les ponts, il faut utiliser le matériau qui donne le meilleur pont en ce qui concerne la forme, la qualité technique, l’économie et la compatibilité avec l’environnement.

1. Pierre:

Les grands ponts anciens des Étrusques, des Romains, des Frères Pontificaux du moyen âge (depuis environ 1100) et des maîtres d’œuvre ultérieurs ont été construits en maçonnerie de pierre. Les arches et les piles ont duré des milliers d’années lorsque la pierre dure a été utilisée et que les fondations ont été construites sur un sol ferme. Avec la pierre, on peut construire des ponts à la fois beaux, durables et de grande portée (jusqu’à 150 m).

Malheureusement, les ponts en pierre sont devenus très chers. Sur une longue période, cependant, les ponts de pierre, bien conçus et bien construits, pourraient peut-être s’avérer les moins chers, car ils sont durables et ne nécessitent presque aucun entretien au cours des siècles, à moins d’être attaqués par une pollution atmosphérique extrême.

La pierre est de nos jours généralement confinée aux surfaces, les pierres étant préréglées ou fixées comme parement pour des culées, des piliers ou des arcs. Bien sûr, il faut choisir une pierre résistante aux intempéries et des roches fondamentales telles que le granit, le gneiss, le porphyre, le diabas ou le calcaire cristallisé conviennent particulièrement. La prudence est de mise avec les grès, car seul le grès siliceux est durable. Le choix des couleurs de la pierre est également pertinent. Le granit d’une couleur grise uniforme et d’une surface sciée peut sembler aussi terne que le béton ordinaire simple. Un mélange harmonieux de différentes couleurs et de surfaces légèrement gaufrées peut sembler très vivant, même lorsque les zones de maçonnerie sont étendues. Les surfaces peuvent également être animées par un remplissage de joints lumineux ou sombre. Les dimensions des blocs de pierre et la rugosité de leurs surfaces doivent être harmonisées avec la taille de la structure, des culées, des piles, etc. Le gaufrage grossier ne convient pas à une petite jetée de seulement 1 m d’épaisseur et 5 m de haut, mais la maçonnerie en pierre de taille de grande taille convient aux grands ponts en arc tels que la Saalebrucke Jena ou la Lahntalbrucke Limburg. La maçonnerie de granit a été préférée pour les piles des ponts sur le Rhin, car elle résiste beaucoup mieux à l’érosion par l’eau sableuse que le béton le plus dur.

3. Béton armé et précontraint:

Le béton est un matériau de construction utilisé dans presque tous les travaux de construction. Ayant une couleur gris terne, le béton n’est généralement pas préféré dans la construction comme les ponts, mais certains ponts en béton se sont révélés être des beautés, si quelqu’un connaît l’art. Un bon béton atteint une résistance élevée à la compression et une résistance à la plupart des attaques naturelles, mais pas contre l’eau salée de déglaçage, ou le CO2 et le SO2 dans l’air pollué. Cependant, sa résistance à la traction est faible et n’est donc pas préférée dans les zones de contraintes de traction. Pour le renforcement en traction des barres d’acier en béton y sont intégrées. Les barres d’acier commencent à fonctionner lorsque le béton se fissure, c’est-à-dire lorsque le béton ne peut plus résister à d’autres contraintes de traction. Les fissures restent inoffensives appelées « fissures capillaires », si les barres sont conçues et placées correctement. Une deuxième méthode de résistance aux forces de traction dans les structures en béton est la précontrainte.

4. Acier:

Parmi les matériaux de pont, l’acier a les qualités de résistance les plus élevées et les plus favorables, et convient donc aux ponts les plus audacieux avec les portées les plus longues. L’acier de construction normal a des résistances à la compression et à la traction de 370 N / mm2, environ dix fois la résistance à la compression d’un béton moyen et cent fois sa résistance à la traction. Un mérite particulier de l’acier est sa ductilité en raison de laquelle il se déforme considérablement avant de se casser, car il commence à céder au-dessus d’un certain niveau de contrainte. Cette limite d’élasticité est utilisée comme premier terme en termes de qualité standard.

Pour les ponts, l’acier à haute résistance est souvent préféré. Plus la résistance est élevée, plus la différence proportionnelle entre la limite d’élasticité et la résistance à la traction est faible, ce qui signifie que les aciers à haute résistance ne sont pas aussi ductiles que ceux à résistance normale. La résistance à la fatigue n’augmente pas non plus proportionnellement à la résistance à la traction. Il est donc nécessaire d’avoir une connaissance approfondie du comportement de ces aciers spéciaux avant de les utiliser. Pour la construction, l’acier est fabriqué sous forme de plaques (de 6 à 80 mm d’épaisseur) par laminage à chaud. Pour les roulements et certains autres articles, de l’acier moulé est utilisé. Pour les éléments sous tension uniquement, comme les cordes ou les câbles, il existe des aciers spéciaux, traités de différentes manières, qui nous permettent de construire des ponts à suspension ou à haubans audacieux.

Les résistances élevées de l’acier permettent de petites sections de poutres ou de poutres et donc une faible charge morte de la structure. Il a ainsi été possible de mettre au point les tabliers en acier  » à plaques orthotropes  » légers pour les chaussées, devenus courants avec un parcours d’usure en asphalte, d’une épaisseur de 60 à 80 mm.

Les pionniers de cette construction de plaques orthotropes l’appelaient par le nom moins mystérieux et moins scientifique « dalles d’acier raidies ». Une plaque d’acier ordinaire, rigidifiée par des cellules ou des rlb, forme la corde des poutres transversales transversales et des poutres principales longitudinales. Simultanément, il agit comme une poutre éolienne. Ce tablier de pont doit son application réussie principalement au soudage mécanisé, qui est maintenant d’usage général et qui a grandement influencé la conception des ponts en acier.

C’est ainsi que prévaut maintenant la construction de poutres en tôle, dans laquelle les grandes plaques d’acier minces doivent être rigidifiées contre le flambage. Auparavant, des raidisseurs verticaux étaient placés de préférence sur les faces extérieures ; des raidisseurs longitudinaux étaient alors disposés à l’intérieur.

Aujourd’hui, tous les raidisseurs sont placés à cet intérieur de manière à obtenir une surface extérieure lisse ne permettant aucune accumulation de poussière ou de dépôts de saleté qui retiennent l’humidité et favorisent la corrosion – le « talon d’achille » des structures en acier. Les ponts à poutres en acier modernes ne diffèrent guère des ponts en béton précontraint par leur aspect extérieur – sauf peut-être par leur couleur. C’est peut-être regrettable, car des raidisseurs à l’extérieur animent les faces des plaques, donnent de l’échelle et rendent la poutre moins lourde. En plus des poutres à plaques, les fermes tirent également pleinement parti des propriétés matérielles de l’acier. Des ponts très délicats peuvent être construits en joignant des sections d’acier minces pour former une ferme. Encore une fois, le soudage a amélioré le potentiel de bonne forme, car les sections creuses peuvent être fabriquées et assemblées sans utiliser de grandes plaques à soufflet. De cette façon, des fermes d’aspect lisse apparaissent sans les « troubles » qui se produisent en joignant deux ou quatre profils de section roulée avec un treillis ou des plaques. L’acier doit être protégé contre la corrosion et cela se fait généralement en appliquant une peinture protectrice sur la surface en acier nue. La peinture des aciers normaux est techniquement nécessaire et peut être utilisée pour la conception des couleurs du pont.

Le choix des couleurs est une caractéristique importante pour obtenir une bonne apparence. Il existe des aciers qui ne se corrodent pas dans un environnement normal (les aciers inoxydables V2A et V4A selon DIN 17440), mais qui sont si chers qu’ils ne sont utilisés que pour des composants soit particulièrement sensibles aux attaques de corrosion, soit très inaccessibles.

Des États-Unis est venu de l’acier Tentor, allié au cuivre, sa première couche de corrosion étant censée le protéger contre une corrosion supplémentaire. Cette rouille protectrice a une couleur sépia chaude qui semble bien en campagne ouverte. Ce type de protection, cependant, ne dure pas dans l’air pollué et la corrosion continue. Pour les ponts en acier, il convient d’utiliser à bon escient la nécessité technique de protéger l’acier avec de la peinture pour améliorer l’apparence et obtenir une intégration harmonieuse de la structure dans le paysage.

L’aluminium était parfois utilisé pour les ponts et la même forme était utilisée que pour les poutres en acier. Les profilés en aluminium sont fabriqués par le processus d’extrusion qui permet de former de nombreuses formes creuses variées, de sorte que les structures en aluminium peuvent être plus élégantes que celles en acier. Les profilés en aluminium sont populaires pour les parapets de pont car ils n’ont pas besoin de peinture protectrice.

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