exposé sur les ponts

L’évolution des ponts au fil des époques.

 Introduction :  

Nous allons vous expliquer comment les hommes, aux différentes époques ; réussisse à créer des ponts toujours plus stable ; toujours plus grands ; toujours plus large ; et pouvant supporter des charges de plus en plus conséquente.

 

I/   Les ponts a voutes .

 

La première voute a été construite environ 2500 ans avant notre ère à Abidos dans le palais d’Ozymandias. On peut donc dire que c'est la premiere forme de pont construites par l'homme.

 

A. Construction :

Voute : Ouvrage de maçonnerie cintré formé d'un assemblage de pierres taillées qui s'appuient les unes sur les autres

La voûte est délimitée par deux surfaces courbes :

-la surface extérieure appelée \"extrados\",

-la surface intérieure appelée intrados ou douelle.

(Pendant ce temps la alexandre nous montre sur le tableau ou sont situé les lignes intrados et extrados : a na pas dire a haute vois kyrian )

 

Cette dernière est généralement une courbe géométrique : arc de cercle, arc de parabole, etc…

(a montrer alex !!! )

La courbe naît sur les verticales limitant les culées.

Les points d'intersection de la ligne d'intrados avec ces verticales s'appellent les naissances ou les reins.

La ligne qui joint les naissances s'appelle ligne des naissances ou corde. Elle est presque toujours horizontale

B. Type de voute :

La forme des voûtes a varié selon les périodes On distingue plusieurs types de voûtes selon la courbe affectée par la ligne d’intrados :

-La voûte en plein cintre est constituée d’un demi-cercle complet,

-La voûte en arc de cercle est constituée d’un demi-cercle incomplet,

Du a l observation et a la pratique, de nouvelles formules courantes apparaissent. La Hire en 1695 tente de calculer une voute pour qu’elle puisse être stable et que les matériaux qui la constituent ne s'écraseront pas sous les charges. Ces calculs n’aboutiront à rien

En 1810, Louis-Charles Boistard montre, à la suite de nombreux essais, que la rupture des voûtes se produit par la rotation de quatre blocs^]. Ces résultats permettent à Méry de publier en 1840 une méthode de vérification des voûtes qui allait être utilisée pendant tout le XIX^e siècle et l'est encore parfois de nos jours^][]. En 1867, Durand-Claye améliore cette méthode, mais sa proposition connaît moins de succès car elle nécessite des calculs laborieux.

Le matériau de construction est la pierre. La voûte est constituée de pierres rayonnantes, comprimées sous la charge des véhicules empruntant le pont.

Le plus grand pont du Moyen Âge a été celui de Trezzo, en Italie, construit en 1377, dont l'ouverture de 72 mètres dépassait largement tout ce qui avait été fait jusque là. Il a été détruit au cours d'une guerre locale en 1416. Le pont de Vieille-Brioude, sur l'Allier, en France, avec ses 54 mètres d'ouverture, est alors devenu, pour plus de quatre siècles, la plus grande voûte du monde. Il s'est effondré en 1822, par défaut d'entretien.

. L’arrivée de nouvelles techniques de construction utilisant l’acier, comme les ponts suspendus ou les ponts en béton armé, sonna brutalement la fin de la construction des ponts à voutes dans le monde occidental.

II/   Pont en arc Un pont en arc est un pont dont la ligne de la partie inférieure du pont (intrados), est en forme d'arc. Dans ces ponts, l'ensemble de charges permanentes ou temporaires appliquées au pont est repris dans l'arc en compression pour être transféré sur les appuis en rives, les culées.*

(alex ou kyrian vous montrer )

Types de pont en arc :

Il y a peu de type de pont en arc donc cette partie de l’exposé ne sera pas très remplis.

Avec le perfectionnement des propriétés de l'acier et des capacités de calcul apparaissent les ponts en arc. Dans un pont en arc, la rivière ou la brèche est franchie en une seule fois par une seule arche alors que dans le pont à voûtes, le tablier repose sur des piles intermédiaires. Les ponts en arc associent la compression à la flexion. Ils se caractérisent par le fait qu’ils exercent sur les culées un effort oblique tendant à écarter les points d’appui. Ils peuvent être différenciés selon la nature des matériaux de l’ouvrage (métal, béton armé, bois), selon la structure ou selon la position du tablier (porté, suspendu ou intermédiaire).

Un autre type de ponts est apparu récemment : les ponts CFST (Concrete Filled Steel Tubular Arch Bridges) qui mixent plusieurs types de structures et de matériaux. L’arc de ces ponts est constitué de treillis de tubes métalliques remplis de béton. Ils permettent des portées très importantes pour des ponts en arc puisque les plus grands dépassent 400 mètres de portée^[].

Le pont de Chaotianmen, en Chine, présentant un arc en treillis métallique, est le plus grand pont en arc avec une portée de 552 m. Il est suivi par le pont de Lupu, un pont dont l’arc est un caisson métallique, de portée 550 mètres^[].

III/   LES PONTS A POUTRES

Un pont à poutres est un pont dont l’organe porteur est une ou plusieurs poutres droites. Les ponts à poutres n’exercent qu’une réaction verticale sur leurs appuis intermédiaires ou d’extrémités et les efforts engendrés dans la structure sont principalement des efforts de flexion

Deux critères permettent de différencier les poutres : la forme ou le matériau, le croisement des deux permettant de déterminer un grand nombre de poutres. Il existe quatre formes de poutres : les poutres à âmes pleines, les poutres caissons, les poutres treillis et les poutres bow-string Le matériau de constitution de la ou des poutres peut être le métal, le béton arme le béton-précontraint, le bois ou, plus récemment, des matériaux composites. 

Pont à poutres métalliques

Les poutres métalliques peuvent être positionnées sous la chaussée ou de part et d'autre de celle-ci. Les poutres à âme pleine sont actuellement les plus utilisées car leur fabrication est relativement aisée ^] Les poutres caissons ont une meilleure résistance à la torsion que les poutres à âme pleine. Les poutres en treillis, constituées de barres métalliques horizontales, verticales ou obliques, appelées membrures, étaient très utilisées au XIXème siècle ou pour les ponts-rails. Les poutres bow-strings ne doivent pas être confondues avec les poutres en treillis de hauteur variable. Extérieurement elles y ressemblent, mais il s’agit bien d’arc dont la poutre inférieure de liaison sert de tirant

Ponts à poutres en béton armé

Les poutres en béton armé sont parallèles sous la chaussée, presque toujours à âme pleine

Pont à poutres en béton précontraint

Les poutres en béton précontraint sont utilisées pour construire des ouvrages dont la portée est au moins de 30 ou 40 m.

IV/ Les ponts suspendus

Un pont suspendu est un ouvrage métallique dont le tablier est attaché par l'intermédiaire de tiges de suspension verticales à un certain nombre de câbles flexibles ou de chaînes dont les extrémités sont reliées aux culées, sur les berges.

Contrairement à tous les autres ponts, les ponts suspendus exercent une traction horizontale sur leur point d'appui.

Les premières formes de pont suspendu sont apparues en Chine au Ier siècle après. J-C.

Dans les civilisations chinoises, incas, ou africaines, le pont suspendu fut très tôt un moyen de franchissement traditionnel, principalement dans les régions montagneuses où se présentait la difficulté de gorges à franchir.

C'est en Amérique que va naître le pont suspendu moderne. Un juge, James Finley, a l'idée d'un pont suspendu avec des chaînes en fer forgé. Le pont Jacob's Creek est achevé en 1802, à l'ouest de la Pennsylvanie^[]. Une première génération de ponts voit le jour à partir de 1810. La portée se situe entre 15 et 50 mètres maximum. Mais l'utilisation des ponts fait apparaître un problème d'oscillation : le pont entre facilement en résonance, et la pression qui s'exerce sur les chaînes les faits céder. De nombreux accidents interrompent le succès naissant du pont suspendu.

La technique va alors franchir l'Atlantique, pour trouver de nouveaux adeptes chez les Britanniques, qui possèdent une énorme avance dans la métallurgie. Les chaînes sont considérablement améliorées. En conséquence, les ponts suspendus deviennent très ambitieux. Les premiers ponts britanniques sont construits vers 1815, les dimensions ne cessent de croître. En 1826, le célèbre ingénieur Thomas Telford construit le pont suspendu de Menai (Menai Bridge), de 125 mètres de portée, qui permet le passage des bateaux à voiles.

Les dispositions techniques de ces ouvrages d'abord légers et assez mobiles, ont évolué pour en faire des ouvrages de déformation comparables (quoique plus grandes) à celles des ponts rigides. Au début le tablier n'avait pas de rigidité propre et subissait tous les mouvements du câble (qui étaient très importants) au passage des surcharges et du vent ; par la suite, ces mouvements ont été réduits par l'emploi de haubans fixés directement aux pylônes et qui immobilisaient le tablier à leur point d'attache; enfin on a rendu le tablier rigide (emploi de poutre de rigidité), ce qui, en répartissant l'action des surcharges sur l'ensemble des suspentes, a assuré une stabilité de forme à la construction.

V/ Les ponts à haubans

Contrairement aux ponts suspendus, qui tiennent grâce à deux câbles principaux ancrés sur les rives, les ponts à haubans tiennent grâce à de nombreux câbles obliques partant d'un pylône supportant le tablier qui supportera en fin de compte tout le poids du pont. Il constitue une avancée par rapport au pont suspendu sur les sols meubles, mais cependant limitée par la portée moindre du pont à haubans.

Les ponts à haubans ont effectivement de moins grandes portées que les ponts suspendus car les piliers où sont rattachés les haubans doivent être élevés, et par conséquent, plus fragiles et plus vulnérables au vent et aux vibrations engendrées par la circulation, ce qui fait que les très grandes portées ne vont pas au-delà de 900 m, bien que les experts considèrent qu’il serait possible de construire des ouvrages à haubans jusqu’à 1 500 m de portée.

Le dessin le plus ancien que l’on ait d’un pont à haubans date de 1617. Il a été publié à Venise par un savant bosniaque, Faust Wranczi, dans un recueil

Le premier pont à haubans construit remonte à 1784 et a été conçu par l’allemand Immanuel Löscher.

Beaucoup de premiers ponts suspendus étaient des ponts hybrides entre suspensions et haubanages, comme la passerelle piétonne construite en 1817 à Dryburg Abbey

L’étude véritable des ponts à haubans date du début des années 1950. On en attribue généralement la paternité aux ingénieurs allemands voire japonais

Les premiers ponts à haubans construits dans les années 1950 avaient peu de câbles car le calcul des systèmes statiquement indéterminés n’était alors pas possible. La grande distance entre les haubans concentrés nécessitait un haubanage provisoire pendant le montage.

Avec le développement des techniques informatiques, l’écartement des haubans a régulièrement décru. Aujourd’hui, les systèmes multi-haubanés sont généralement utilisés

Les ponts à haubans peuvent être différenciés selon la position de la nappe : axiale ou latérale ou selon la forme de la nappe : en éventail ou en forme de harpe.

Conclusion :Nous avons pu observer au fil des temps que du à l’évolution des matériaux et des méthodes de construction que des nouveaux ponts sont créés toujours plus grand et toujours plus long. En effet les besoins humains ont évolué et les ponts avec permettant aux hommes de faire passer des choses  beaucoup plus lourde et plus rapide pour les trains par exemple. L’évolution des ponts ne s’arrêtera jamais car les hommes évolueront toujours et les transports qui passeront dessus seront aussi toujours plus évolué.