PROJET TUTEURÉ 2
Le plus grand pont levant d'Europe: Le pont Gustave Flaubert de Rouen
Groupe D
Tuteur : Jean Claude Chauveau
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Sommaire
Introduction:..........................................................................................3 I. Présentation du sujet...........................................................................4
I.1.Pourquoi un 6ème pont ?.................................................................4
I.1.1 Une question de trafic routier......................................................5 I.1.2 Une question de trafic maritime..................................................5
I.2. Pourquoi un pont levant ?................................................................6 I.3. Caractéristiques du pont.................................................................7
II Le pont d'un point de vue technique.......................................................8
II.1. Les principaux composants.............................................................8
II.1.1 Les tabliers.............................................................................9 II.1.2 Les papillons...........................................................................9 II.1.3 Les poulies............................................................................10 II.1.4 Les câbles.............................................................................10 II.1.5 Les treuils.............................................................................10 II.1.6 Les socles.............................................................................11
II.2. Système poids / contrepoids.........................................................12 II.3. Les matériaux.............................................................................13
II.3.1 L'acier..................................................................................13 II.3.2 Le béton...............................................................................14
II.4. Protection de l'ouvrage................................................................15
II.4.1 Contre le trafic maritime.........................................................15 II.4.2 Contre le vent........................................................................17
Conclusion...........................................................................................18 Bibliographie........................................................................................19 Remerciements.....................................................................................19
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Introduction:
Le pont Gustave Flaubert, un pont sans équivalent en Europe, a vu le jour dans la ville de Rouen. Nous avons choisi d'étudier cet ouvrage car il allie une réelle esthétique et des techniques d'ingénierie approfondies, ce qui lui valut d'obtenir le grand prix national de l'ingénierie en 2006. Sa structure mixte acier béton apporte à la ville de Rouen un aspect moderne en opposition aux valeurs traditionnelles de son architecture dont le chef de file est la cathédrale de Rouen. Ce projet en route depuis maintenant plusieurs années s'inscrit dans une politique de développement durable visant à libérer le centre ville des nuisances engendrées par la circulation. Ce pont, adopté par les Rouennais, est un véritable monument de la ville, augmentant de ce fait son attractivité. Pour quelles raisons ce pont a t-il été conçu ? Pourquoi avoir choisi le système de pont levant peu commun de nos jours ? Quels ont été les procédés et les méthodes de fabrication permettant d'édifier cet ouvrage d'acier et de béton ? Ce sont sur ces questions que nous allons nous pencher .
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I. Présentation du sujet
Pont Gustave Flaubert
A
B
C
D
A: Pont Guillaume le Conquérant B: Pont Jeanne d'Arc C: Pont Boieldieu D: Pont Pierre Corneille
I.1.Pourquoi un 6ème pont ?
La Seine est un fleuve français long de plus de 700 Km. Ce fleuve parcourt le bassin parisien, passe par Rouen et le Havre et se jette dans la Manche.
L'éventualité d'un sixième pont traversant la Seine ne date pas d'hier; en effet, cette idée court depuis maintenant 35 ans. En revanche, la déclaration qui suit l'enquête d'utilité publique et permet l'expropriation des terres, ne fut signée qu'en octobre 2001. Les travaux ont pu ainsi débuter au printemps
2004.
Ce sixième pont appelé le "Pont Gustave Flaubert" est le pont le plus en aval de la ville de Rouen (aval : vers l'embouchure). Il permet de relier l'autoroute A150 au nord de la ville à la rocade Sud de la ville rejoignant l'autoroute de Normandie.
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I.1.1 Une question de trafic routier
Il est censé débarrasser le centre et la partie Ouest de la ville de Rouen d'une part importante de son trafic routier et réduire les bouchons sur les cinq autres ponts de la ville. Ce n'est pas
moins de 50 000 véhicules dont 9% de camions qui sont attendus chaque
jour sur ce pont.
Vue depuis le sommet de la pile opposée
I.1.2 Une question de trafic maritime
Les ponts situés en aval de la ville de Rouen et du pont Gustave Flaubert sont au nombre de trois : le pont de Normandie, le pont de Tancarville et le pont de Brotonne. Ces trois ponts présentent un tablier haut de plus 50 mètres pour le passage de bateaux.
Inauguration du pont lors de l'Armada
Le pont Gustave Flaubert avait pour obligation d'offrir un tirant d'air important pour le passage de navires de mer tels que les vieux voiliers de l'Armada qui a lieu tout les quatre ou cinq ans, mais aussi les paquebots de croisière qui accostent en centre ville et les navires militaires français et étrangers.
Il a donc été réalisé un pont levant qui est aujourd'hui assez controversé puisqu'il ne se lèvera pas plus d'une trentaine de fois par an. De plus, un nouveau terminal de plaisance est déjà construit en aval pour les voiliers de l'Armada, les armateurs ne voulant pas que leurs voiliers restent coincés en cas de panne du pont.
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I.2. Pourquoi un pont levant ?
Différentes solutions étaient proposées pour réaliser ce franchissement de la Seine. D'un côté, était envisagé la réalisation d'un tunnel et de l'autre celle d'un pont.
La solution du tunnel était logiquement la moins contraignante vis à vis de l'activité nautique de ce fleuve. Elle représentait néanmoins un certain nombre d'inconvénients. Il se posait tout d'abord un problème au niveau de la solution technique; en effet le lit de la Seine n'étant pas une roche propice due à la présence de matériaux alluvionnaires , aucun tunnel ne pouvait y être creusé. Il aurait donc fallu procéder à l'immersion de caissons étanches. De plus, il se serait posé le problème de l'éloignement des échangeurs permettant l'accès à ce pont. Enfin, les conditions d'utilisation auraient dû être très réglementées et l'accès à ce pont pour les camions n'aurait pas pu être possible, les obligeant à emprunter l'ancien itinéraire.
La solution du pont fut donc préférée. Cependant, la réalisation d'un pont à gabarit fluvial qui est de 7 mètres au dessus des plus hautes eaux navigables ne pouvait être envisagée à cause du trafic maritime des voiliers et autres paquebots. Le pont à gabarit maritime (55 mètres au lieu de 7) n'était pas non plus envisageable à cause du milieu urbain alentour qui interdisait tout viaduc d'accès de ce gabarit.
On a donc retenu le pont levant qui parut être le meilleur compromis même si cela est peu courant en France : le dernier construit date de plus de dix ans.
La proposition Zublena – Vilorgeux a été retenue pour son intégration dans le paysage portuaire auquel il doit faire écho et la relative simplicité de son fonctionnement, un véritable “art des forces et du contrepoids“.
Solution non retenue de pont levant
Solution du pont fixe à haubans
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I.3. Caractéristiques du pont
Ce pont levant possède une portée de 126 mètres et a pour hauteur totale 86 mètres ce qui fait de lui le troisième point le plus élevé de la ville derrière la Cathédrale de Rouen et la Tour des Archives. Il détient aussi le record du plus haut pont levant d'Europe.
Quand le niveau de la Seine est au plus haut, le pont Gustave Flaubert offre un espace sous son tablier de 7 mètres lorsqu'il est baissé, ce qui laisse la place aux péniches de passer. Quand le tablier est levé, les voiliers et autres paquebots de croisière disposent d'un espace de 55 mètres pour leur passage.
L’équipe, pour la réalisation, a été choisie au terme d’un concours international lancé par l’Etat – Direction régionale de l’Equipement, maître d’ouvrage, pour la construction d’un ouvrage mobile à caractéristiques autoroutières.
Pour la réalisation de cet ouvrage, le concours à la maîtrise d'œuvre fut remporté par le groupement de concepteurs comprenant :
•
Arcadis ( bureau d'étude de structure de pont levant),
• Eurodim (bureau d'étude mécanisme), • Michel Virlogeux (ingénieur en chef des ponts et chaussées, concepteur du Viaduc de Millau)
•
Aymeric Zublena (architecte du stade de France). La réalisation du pont fut confiée en 2004 à la société Quille, spécialisée dans le bâtiment et le génie civil, basée à Rouen et filiale du groupe Bouygues. Afin de réaliser ce pont, Quille s'est associée à Eiffel Construction Métalliques et Victor Buyck (entreprise belge) spécialisés dans les constructions
métalliques ainsi qu'à Eiffage travaux publiques.
Le coût total du pont et des viaducs permettant son accès s'élève à
137 millions d'euros TTC dont 60 millions juste pour le pont levant.
L'inauguration du pont a eut lieu le 28 septembre 2008
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II Le pont d'un point de vue technique
II.1. Les principaux composants
Nous développerons dans cette partie les techniques de fabrication et de montage des différents éléments composant cet ouvrage.
Dissimulés à la vue des regards dans le sous-sol de chacun des pylônes, quatre treuils d’une dimension impressionnante, pilotés à distance depuis une salle de contrôle informatisée, constitués de quatre moteurs électriques, d’un dispositif de freinage et d’un tambour autour duquel s’enroule et se déroule un câble d’acier de 8 cm de diamètre, assurent en une dizaine de minutes la levée et la descente des tabliers pouvant culminer jusqu’à 55 mètres au dessus du niveau de la Seine.
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II.1.1 Les tabliers
Un tablier mesure 120 mètres de long pour 17 mètres de large et pèse
1300 tonnes. Une précontrainte importante leur est appliquée étant donné qu'il présente une contre flèche de 1,20 mètres. Comme pour les papillons, chaque tablier a vu le jour dans un endroit différent. Un fut réalisé par la société Eiffel Constructions Métalliques en Alsace et l'autre par la société belge Victor Buyck. Ils ont ensuite été acheminés par la Manche puis la Seine jusqu'à Rouen.
- Photo n°1 :Préfabrication d'un tablier
- Photo n°2 : T a blier en cours de pose
II.1.2 Les papillons
Ils furent construits chacun dans une des usines décrites précédemment
tout comme les tabliers. Un papillon pèse 450 tonnes et mesure 19 mètres
de haut. Ils sont positionnés au sommet des pylônes. Pour les y placer, il a fallu les hisser à 67 mètres de haut. Il a fallu faire appel à une grue flottante comme il en existe peu dans le monde.
Photo n°2 : Papillon sur ces piles
Photo n° 1 : Pose d'un papillon
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II.1.3 Les poulies
Elles sont placées sur les papillons. C'est par ces poulies que les câbles passent pour redescendre dans les pylônes. Il y en a 64 au total mesurant plus de 3 mètres de diamètre.
II.1.4 Les câbles
Ils sont 32 au total et passent chacun par 2 poulies. Les câbles possèdent un diamètre de 8,5 cm passant à 8 cm lorsqu'ils sont en charge. Ils peuvent supporter 1960 N/mm². Ils ont été doublés (principe de redondance), la moitié travaille et l'autre moitié assure la sécurité. Le pont est réalisé de sorte que même en position basse, les câbles restent partiellement chargés pour limiter les variations de charges et ainsi la fatigue. Il fut utilisé en tout 6km de câbles.
II.1.5 Les treuils
Ils sont aux nombres de huit, quatre pour chaque tablier (deux à chaque extrémité). Tout est doublé pour assurer la sécurité en cas de panne. Ils se composent d'un tambour sur lequel s'enroule le câble et de
- quatre
- moteurs
- électriques
- qui
entrainent le tambour via des roues dentées.
Treuil de levage fixé à la base d'un pylône
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II.1.6 Les socles
Chacun des 4 pylônes du pont repose sur un socle ovale de 35 m de long,
20 m de large et 15 m de hauteur. Ce socle est lui-même fixé grâce à 18 pieux de 1,80 m de diamètre et 20 m de profondeur. Il est protégé des chocs de bateaux par des "gabions", blocs de béton circulaires de 11 000 tonnes, disposés de part et d'autre du socle.
Principe de réalisation d'un socle d'une pile
1. Réalisation des estacades* et platelages* provisoires
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2. Fonçage des tubes et Réalisation des pieux 3. Pose d'éléments préfabriqués sur les tubes 4. Coulage d'une dalle et de raidisseurs 5. Suspension sur des vérins hydrauliques 6. Coulage du voile périphérique 7. Descente du caisson grâce aux vérins 8. Béton immergé et vidange du socle 9. Radier de 3 ml et voiles intérieurs
*Estacade : digue faite avec des pieux *Platelage : Plancher de charpente
Réalisation du socle (au centre) et des gabions
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II.2. Système poids / contrepoids
Comme dit précédemment, le levage du pont n'est pas quotidien et ne s'effectuera qu'une trentaine de fois dans l'année. Les tabliers reposent donc en temps normal sur leurs piles.
Ces piles sont positionnées sur des socles immergés dans le lit de la
Seine qui supportent également les pylônes surmontés de papillons. Ces socles (un sur chaque rive) renferment tous le système de levage. Le levage des tabliers s'effectue grâce à des câbles attachés en bout de tablier qui passent par les poulies des papillons et redescendent dans le pylône opposé.
Un contrepoids est suspendu à ces câbles à l'intérieur des pylônes. Ce contrepoids permet de fournir un effort moins important pour la levée du tablier (même principe que pour un ascenseur). En effet, un tablier pèse 1300 tonnes, les contrepoids pour un tablier pèsent au total 900 tonnes, il reste donc un effort de 400 tonnes à fournir par le système de levage. Cet effort est fourni par des moteurs électriques qui par démultiplication actionnent le tambour des treuils.
Travée (1300 tonnes) - Contrepoids (900 tonnes) = 400 tonnes
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II.3. Les matériaux
II.3.1 L'acier
C'est en tout un chiffre avoisinant les 10 000 tonnes d'aciers qui ont été nécessaires .
Divers types d'aciers furent utilisés en fonction de leur rôle. Par exemple, pour les tabliers levant, c'est un acier S 460 qui fut retenu pour assurer leur maintien, cet acier possède une limite élastique de 460 MPa, c'est à dire qu'à partir d'une contrainte de 460 MPa, il se déforme de façon irréversible. Cet acier possède une limite très grande et est peu utilisée dans les ouvrages courants. Les deux tabliers pèsent en tout 2500 tonnes.
Les deux papillons quand à eux pèsent prés de 900 tonnes, soit 450 chacun. Les grues flottantes avaient pour limite 425 tonnes à cette hauteur soit une très faible marge.
Pose d'un papillon par une grue flottante
Enfin, le plus gros de ce précieux métal fut utilisé pour la réalisation des viaducs d'accès construits grâce à une structure mixte d'acier et de béton.
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II.3.2 Le béton
Pour la construction des pylônes, il fut utilisé un matériau très courant en
France : le béton. Les pylônes furent réalisés grâce à un coffrage grimpant.
R é alisation des pylônes par c offrage grimpant
Pour obtenir le béton, il fut utilisé un ciment spécial dit de haut de fourneau. Sa dénomination est CEM III/A 42,5. CEM III désignant son type (ici de haut fourneau) et 42,5 sa classe de résistance à 28 jours (ici 42,5 MPa en compression).
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II.4. Protection de l'ouvrage
II.4.1 Contre le trafic maritime
Le tracé définitif de l'ouvrage situe le pont dans une courbe formée par la Seine. Une étude fut donc menée afin de simuler la possibilité de choc de bateaux contre l'ouvrage suite à leur trajectoire.
Étude de trajectoire
Cette étude s'étant révélée positive, il fut décidé d'ajouter à l'ouvrage des gabions. La définition exacte extraite du dictionnaire Larousse est : "panier cylindrique, rempli de terre ou de cailloux". Ici, ces gabions ont pour rôle d'absorber le choc éventuel de ces navires à la place de l'ouvrage. Ils sont donc au nombre de quatre et protège le système de levage de chaque rive dans les deux sens de circulation fluviale.
Ces gabions sont des cylindres de 20 mètres de diamètre pour 16 mètres de hauteur et reposent dans le fond de la Seine. Il sont constitués d'une paroi en béton d'un mètre d'épaisseur et sont entièrement remplis de divers matériaux ayant une densité élevée, cela pour créer la masse la plus imposante possible et ainsi stopper les bateaux.
Leur réalisation fut des plus complexe car opérée sur le lieu même de leur implantation. Le principe de construction est donc peu courant et assez complexe. Il fut positionné des colonnes métalliques à l'endroit où devait être implanté les gabions pour permettre leur réalisation en hauteur, au dessus de la surface de l'eau.
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Ces colonnes implantées, plusieurs étapes suivirent :
••••
pose des éléments préfabriqués servant de fond au gabion bétonnage de ces éléments pour solidariser le fond du gabion réalisation d'un coffrage grimpant pour réaliser la paroi des gabions descente du gabion le long des colonnes sur le fond de la Seine grâce à des câbles et des vérins préalablement disposés puis remplissage des gabions grâce à divers matériaux.
Schéma de principe de réalisation d'un gabion
2. Pose sur les tubes des 13 éléments préfabriqués à terre
3. Clavage et mise en
suspension sur verins
1.Battage de 7 tubes par voie nautique
7. Fermeture par une dalle de béton
4. Coulage du voile périphérique
6. Remplissage avec du tout-venant
5. Descente grâce aux vérins
R é alisation du gabion au dessus de la Seine
G a bion avant immersion
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II.4.2 Contre le vent
Le pont Gustave Flaubert est naturellement sensible aux effets du vent à cause de sa structure légère. Des études ont donc été menées afin d'étudier son comportement vis à vis de ces perturbations.
Une maquette fut créée et placée en soufflerie. Suite à cette étude, la section des tabliers du pont fut modifiée afin d'obtenir un profil en aile d'avion mais inversé. Un avion recherche la portance grâce à l'écoulement d'air sous ces ailes et le pont est lui plaqué sur ces piles grâce à l'écoulement d'air qui exerce une force dirigée vers le bas sur le tablier.
Les pylônes furent eux aussi étudier en fonction des vents dominants. Ils en résultent une section elliptique pour favoriser le flux d'air, ce qui n'empêche pas d'apporter une certaine fluidité esthétique à l'ouvrage. Enfin, pour éviter tout mouvement autre qu'une translation verticale lorsque un tablier est décollé de ces piles, des guides ont été mis en place le long des pylônes, ce qui empêche tout écart au tablier.
Essais en soufflerie
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Conclusion
L'étude de ce projet nous a permis de compléter nos connaissances de part la complexité de cet ouvrage sur le point de vue technique tant au niveau de la conception qu'au niveau de la réalisation. Cependant nous regrettons le fait de ne pas avoir eu la possibilité de nous rendre sur place pour contempler l'ouvrage d'acier et de béton ,auquel cas nous aurions pu recueillir d'avantages d'informations.
L'étude de ce projet nous a permis de compléter nos connaissances d'un point de vue technique tant au niveau de la conception que de la réalisation de ce pont
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Bibliographie
Recherche internet: www.wikipedia.org www.structurae.fr www.thomas-boivin.fr www.rouen.blogs.com www.grand-rouen.com www.rouen.fr
Recherche papier :
Le moniteur des travaux publics, n°5378, 5361, 5452 Sciences et avenir, juillet 2008
Remerciements
Nous tenons à remercier tout d'abord notre tuteur pour le suivi de ce projet et la réalisation de notre plan. Ensuite un grand merci à Thomas Boivin et campingcar76 pour leurs photos.
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