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: [email protected] Website: www.sdingenierie.com 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, canalisations 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, poussetubes, maintenance, inspection, réfection, sismique • Planification Pilotage d’opérations, coordination, direction de travaux, aménagement du territoire, SIT, SIG, planification et management 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 Fribourg SA. Cette étude a été réalisée pour trois types de mâts d’une trentaine de mètres, de conception tubulaire en béton armé et précontraint, soit un mât d’alignement, un mât d’angle léger en suspension et un mât d’angle 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 déformations 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 électrique. 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 climatiques. Deux actions agissant directement sur le mât ont encore dû être traitées. Il s’agit du vent et de la glace selon les spécificités transmises par Hydro Québec. Un autre «cas de charge» a été créé afin de pouvoir tenir compte d’une éventuelle rotation de la fondation limitée à 1°. Les vérifications ont été faites pour les différents 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 contradictoires. Modélisation Généralités Etant donné le domaine d’application particulier, la modélisation et les résultats devaient correspondre aux standards utilisés 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 géométrique). De plus, s’agissant de béton armé et précontraint, la fissuration du béton augmente les déformations de la structure et la non-linéarité géométrique s’en trouve amplifiée. La modélisation devait donc prendre en compte les deux types de non-linéarité 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 tronçon. 52 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 PGNLcalculation. 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 simulate the effect of its flexibility (influence on geometrical 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 Categorie
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