Pylônes de ligne à haute tension en béton précontraint
Benoît Stempfel SDI Fribourg SA
Rte du Levant 8
Case postale 283
1709 Fribourg
Switserland
Tel.: +41 26 425 43 30
Fax: +41 26 429 07 90
Contact:
M. Renaud Joliat
Email:
Website:
SD Ingénierie Holding SA
• Multicantonale Suisse Romande articulée
autour d’un holding et de sociétés filliales
cantonales
• Fondation en 1954 et établissement
rapide dans les 6 cantons de Suisse
Romande
• Promotion des échanges de savoir-faire
entre les collaborateurs des diverses
sociétés pour les opérations importantes
• Grande habitude de travaill en équipe
pluridisciplinaire
La société fondée en 1954 appartient au
groupe SD Holding SA et a intégré la société
Benoît Stempfel Ingénieurs-Conseils SA en
juillet 2003
Le bureau est certifié ISO 9001 depuis 1996
Chiffre d’affaires: CHF 17 000 000, nombre
d’employés: 125
Spécialités
• Travaux publics
Aménagements routiers, ferroviaires,
aéroportuaires, génie civil général, cana-
lisations eaux pluviales, usées,
mixtes
• Environnement
Eau potable, eaux usées, hydrologie,
hydraulique, PGEE, PREE, déchets, sols
contaminés, EIE, traitement des eaux et
des cours d’eau
• Structures
Bâtiments, ponts,
murs de soutènement,
tranchées couvertes, tunnels, pousse-
tubes,
maintenance, inspection, réfec-
tion, sismique
• Planification
Pilotage
d’opérations,
coordination,
direction de travaux, aménagement du
territoire, SIT, SIG, planification et mana-
gement de la qualité, développement
durable
Introduction
La société
GRAM SA a été adjudicataire
pour la conception de pylônes en béton
pour un projet de ligne 120 kV commandité
par la société canadienne Hydro Québec.
Dans le cadre du dimensionnement et de
l’optimisation des
mâts, elle a
mandaté le
bureau d’ingénieurs Benoît Stempfel SDI Fri-
bourg SA.
Cette étude a été réalisée pour trois types de
mâts d’une trentaine de mètres, de concep-
tion tubulaire en béton armé et précon-
traint, soit un
mât d’alignement, un
mât
d’angle léger en suspension et un mât d’an-
gle fort en ancrage.
Une analyse linéaire et
non-linéaire a été exigée afin de tenir
compte des effets du 2ème ordre et de la
non linéarité matérielle.
Pour la fabrication des mâts et des consoles,
des
matériaux à hautes performances ont
été utilisés afin de satisfaire les exigences
nombreuses et complexes du cahier des
charges concernant la sécurité structurale,
l’aptitude au service, la ductilité, les défor-
mations et la fissuration.
Pour terminer et afin de valider le modèle
ainsi créé, un essai de charges grandeur
nature a été réalisé pour un mât et mené
jusqu’à la ruine de celui-ci.
Exigences
Les actions fournies par
Hydro
Québec
représentent l’ensemble des sollicitations
provenant des conducteurs de la ligne élec-
trique. Ces actions comprennent les stades
de
montage (transport, tirage des câbles),
stades de service (conditions journalières,
délestages), cas ultimes, cas accidentels (bris
de câbles), le tout englobant les actions cli-
matiques.
Deux actions agissant directe-
ment sur le mât ont encore dû être traitées.
Il s’agit du vent et de la glace selon les spé-
cificités transmises par Hydro
Québec. Un
autre «cas de charge» a été créé afin de pou-
voir tenir compte d’une éventuelle rotation
de la fondation limitée à 1°.
Les vérifications ont été faites pour les diffé-
rents états suivant: état limite ultime (ELU),
état limite de service (ELS) et état de charge
journalier. Les analyses devaient être faites
pour les états linéaires et non-linéaires, en
tenant compte de la fissuration, des effets
du 2ème ordre, des pertes de précontrainte,
du fluage et du retrait.
Le cahier des charges donnait également
une limitation des déflexions au sommet des
pylônes sous toutes les charges et exigeait
une rupture du mât avant d’atteindre 150%
des charges indiquées.
Un optimum a donc
dû être trouvé entre ces exigences contra-
dictoires.
Modélisation
Généralités
Etant donné le domaine d’application parti-
culier, la
modélisation
et les résultats
devaient correspondre aux standards utili-
sés par le maître d’ouvrage, afin de disposer
d’une base de comparaison. C’est ce qui
explique notamment le fait que la note de
calcul présente également des résultats de
déplacements aux ELU.
Ce type de structure élancée requiert bien
évidemment un calcul avec prise en compte
des effets de 2e ordre (non-linéarité géomé-
trique).
De plus, s’agissant de béton armé et
précontraint, la fissuration du béton aug-
mente les déformations de la structure et la
non-linéarité
géométrique
s’en trouve
amplifiée. La modélisation devait donc pren-
dre en compte les deux types de non-linéa-
rité en même temps, ce qu’ESA-Prima Win
permet de faire.
Particularités de la modélisation
Section variable
La section du pylône est en réalité conique,
de même que la section des consoles. Pour
plusieurs raisons la décision a été prise de
n’utiliser
que
des
éléments
à section
constante. Pour les consoles, une section
rectangulaire
moyenne était largement
satisfaisante. Par contre, pour le mât, il était
nécessaire de définir une série de tronçons
de longueur raisonnable. L’armature a
ensuite également été introduite par tron-
çon.
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SCIA User Contest 2005 / Civil Engineering
Company
Project
High-tension-line pylons out of prestressed
concrete - SD Ingénierie Holding SA
With this pylon project, several difficulties had
to be taken into account at the same time in a
single model: concrete prestressing, geometric
nonlinearity, material nonlinearity (concrete
cracking, creep and shrinkage).
Goals: check the design of the structure and
provide data for comparison with the full-scale
testing to be done (displacements and failure
load).
Geometrical and material nonlinearity were
calculated using PGNL calculation. The effect
of creep due to the permanent part of loads was
introduced as initial displacements. A fixed
rotation of the support was introduced to simu-
late the effect of its flexibility (influence on geo-
metrical nonlinearity). The prestressed tendons
were modelled as a series of beams parallel to
the pylon itself.
ESA-Prima Win / Design of prototypes was
successfully used.
Short Description
Pylônes de ligne à haute tension en
béton précontraint
2
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