Historique des matériaux métalliques en bâtiments et ouvrages d’art

Grandes catégories de structures

Les ponts peuvent être classés suivant différents critères : les matériaux utilisés, le procédé de construction, ou le fonctionnement mécanique. C’est ce dernier critère qui est retenu dans la présentation qui suit. On distingue ainsi :

a) Les ponts à poutres Sous le terme de ponts à poutres, on regroupe tous les ouvrages dont la structure porteuse reprend les charges, essentiellement par son aptitude à résister directement à la flexion, les réactions d’appui étant verticales ou quasi verticales. Le tablier est, généralement, une structure linéaire dont les travées peuvent être indépendantes, continues, ou exceptionnellement posséder des parties en console. Cette structure linéaire est réalisée à l’aide de poutres principales, parallèles à l’axe du pont, reliées transversalement par des entretoises d’about et, éventuellement, des poutres transversales (entretoises intermédiaires, pièces de pont, etc.). Elles portent, ou intègrent, la couverture recevant directement la charge d’exploitation.

b) Les ponts en arc Pour ces ouvrages, dont la structure porteuse fonctionne essentiellement en compression, les réactions d’appui sont inclinées ; la composante horizontale de la réaction s’appelle la « poussée ». De telles structures ne sont envisageables que si elles peuvent prendre appui sur un rocher résistant. Sous cette condition, le domaine de portée des ponts en arc est très étendu (jusqu’à 500 m, avec une ossature porteuse à base de tubes métalliques remplis de béton). Les arcs modernes sont généralement dotés d’articulations à leurs naissances.

c) Les ponts à câbles Entrent dans cette catégorie tous les ouvrages pour lesquels le tablier est supporté par des câbles. Ce sont des structures généralement souples, adaptées au franchissement des grandes portées. On distingue deux types d’ouvrages dont le fonctionnement mécanique diffère fondamentalement.

d) Les ponts suspendus Sont des ponts dont les éléments porteurs principaux sont des câbles auxquels les réactions du tablier sont transmises par des suspentes. Ces câbles porteurs métalliques passent au sommet de pylônes et sont ancrés dans des culées de dimensions imposantes. Ces ouvrages sont le plus souvent à trois travées ; les travées latérales sont généralement des travées suspendues, quelquefois des travées indépendantes.

e) Les ponts à haubans Sont des ponts dont les éléments porteurs principaux sont des poutres soutenues par des câbles obliques rectilignes appelés « haubans ». Ces câbles sont placés, soit en une seule nappe dans l’axe du pont, soit en deux nappes latérales et sont disposés en harpe (haubans parallèles), ou en éventail (haubans convergents). Les réactions d’appui sont verticales et l’ouvrage fonctionne comme ceux de la catégorie des ponts à poutres soumis à la flexion composée du fait de la composante horizontale de la tension des haubans. Le domaine d’emploi des ponts à haubans tend actuellement à s’étendre en faisant reculer celui des ponts suspendus qui restent le seul type de structure encore envisageable pour les très grandes portées (au-delà de 1 500 m). (10)

Traitement de surface

• Sablage : Le sablage industriel des métaux, aussi appelé grenaillage ou décapage ou décalaminage consistant à appliquer par projection pneumatique la grenaille abrasive mélangée avec de l’air comprimé par un flexible terminant par une buse. Ce principe permet de retirer toutes les aspérités ainsi que tous les points de corrosions et neutralise les défauts de surfaces brutes de fonderie ou avec de la rouille ou de pièces déjà traiter avec de la peinture, vernis, ou toute autre couche superficielle. Une fois que les surfaces sont parfaitement décapées nous pouvons poursuivre aux étapes suivantes. (15)

• Peinture : Les systèmes appliqués sont choisis dans la liste des systèmes certifiés par l’Association pour la Certification et la Qualification en Peinture Anticorrosion (ACQPA). Cette liste vise les structures en mer, mais aussi les ouvrages de Génie Civil ou les bâtiments, les structures industrielles ainsi que les équipements divers en fer, fonte ou acier dont les éléments ont une épaisseur minimale de 3 mm. Sont concernés les travaux neufs et la maintenance des ouvrages dont les supports sont, soit bruts, soit galvanisés, soit métallisés. La marque ACQPA attribuée aux systèmes de peinture offre aux maîtres d’ouvrages (état, collectivités territoriales) un ensemble de garanties (tenue anticorrosion supérieure à 15 ans). (8)

CONCLUSION GENERALE

L’analyse par éléments finis du pont étudié a permis de déterminer les contraintes maximales appliquées sur les éléments de la structure suivant l’action des charges ferroviaires normalisées. Les contraintes étaient plus importantes et en état d’endommagement vu la redistribution des efforts suite aux endommagements. Les montants et contreventements des poutres principales sont faiblement sollicités, par contre la membrure inférieure est plus sollicitée que la membrure supérieure. Les poutres biaisent, courantes et les longerons travaillent dans le domaine plastique. Le pont assure toujours ses fonctions d’exploitation. Il résiste toujours face aux charges sismiques mais beaucoup moins aux surcharges d’exploitation vu que certains éléments sont très sollicités notamment le longeron qui est sous-dimensionné et qui travaille dans le domaine plastique que ce soit pour l’ouvrage dans son état initial ou endommagé. Notre structure étudiée qui est un pont ferroviaire métallique fait partie du patrimoine historique des ouvrage d’art anciens qui depuis leur construction, il y a 130 ans, leur utilisation a sans trêve progressé, ce qui a conduit logiquement à leur vieillissement. Leur état de service doit faire l’objet d’un suivi permanant et d’une maintenance adaptée selon leur typologie. L’entretien et l’exploitation doivent être appropriés aux hypothèses prises en compte lors de la conception et le dimensionnement de l’ouvrage. Depuis la construction des ouvrages d’art, les conditions d’exploitation ont sans cesse évolué et les conditions climatiques ont changé, ce qui a eu pour conséquence d’accélérer les phénomènes de vieillissement dont la fatigue qui est l’élément le plus dangereux pour l’ouvrage.