81 Introduction L’étude menée dans le cadre d’un travail de fin d’études a pour objet la mise en place d’un outil de contrôle des éléments structurels du pont de Fétinne à Liège. Pour ce faire, on se base sur les inspections du Ministère de l’Equipement et des Transports (MET) et sur la modélisation et le calcul de l’ouvrage. Celui-ci datant du début du vingtième siècle (pour l’Exposition Universelle de Liège de 1905) et construit en acier riveté, est toujours actuellement en service et supporte un trafic important (± 47.500 véhicules par jour). Vu l’époque de sa construction et du type de corrosion qui s’y développe (corrosion superficielle en « mille-feuilles »), on peut vraisemblablement penser qu’il s’agit de fer puddlé, assimilé du point de vue des caractéristiques à de l’acier S 235, bien connu actuellement. L’état de santé actuel de l’ensemble des éléments impose d’y effectuer de lourds travaux de rénovation. Ce projet, mené en collaboration avec le MET, permet de mettre en application des moyens de calcul qui n’étaient pas disponibles à l’époque de la construction de l’ouvrage et de contrôler le taux de sollicitation des éléments structurels. Ceci afin d’apporter des solutions de rénovation répondant le mieux possible à l’état de dégradation du pont. Par ailleurs, la modélisation et son calcul pourront être utilisés pour contrôler le pont durant la phase de rénovation proprement dite. Description générale du projet La superstructure du pont (± 4500 barres) se compose d’une arche constituée de six arcs surbaissés triarticulés isostatiques. Les naissances des arcs ont une entre distance de 60,562 mètres et sont situées sur un même axe horizontal. La flèche, au droit de la clef, est de 4,326 mètres par rapport à cet axe. Les arcs, distants de 2,68 mètres les uns des autres, sont des profilés en caisson reliés par des entretoises et des contreventements horizontaux. La jonction des arcs au tablier se fait au moyen de montants contreventés verticalement. Il est à noter ici que le tablier n’est pas symétrique en rive gauche et en rive droite, contrairement aux arcs. En effet, le profil en long du terrain présente une différence de niveau de 1,082 mètres entre les deux rives. Le tablier est réalisé au moyen de profilés longitudinaux prenant appui sur les montants. Sur ces éléments viennent s’appuyer des sections transversales à inertie variable, formant l’allure transversale de la chaussée. Des cornières longitudinales empêchent le déversement de ces sections. La chaussée comporte actuellement deux bandes de circulation de 5 mètres de large et deux trottoirs de 3,1 mètres. En 1905 le pont était prévu pour deux voies de tram à l’axe du pont et deux voies charretières de part et d’autre. Actuellement, le pont de Fétinne a une classe de portance de type normal, à savoir des véhicules £ 44 tonnes par bande de circulation. L’ensemble de la modélisation de la structure comporte 4607 barres, 2447 nœuds et 29 types de profilés. Méthode d’approche du projet Le pont est tout d’abord modélisé sur base des plans originaux dans le logiciel de calcul (SCIA•ESA PT) et ce sur 14 calques différents. Après introduction des combinaisons d’actions regroupant les charges permanentes (poids propre, tôle de platelage, revêtement routier et garde-corps) et variables (foule, convois, freinage et accélération, vent) agissant actuellement sur le pont, le programme de calcul fournit les états de contrainte de chaque type de section utilisée. La phase suivante consiste à examiner les rapports d’inspection du MET. Ceux-ci fournissent un classement des éléments structurels selon leur état de dégradation. En attribuant un pourcentage de dégradation forfaitaire à chaque niveau de dégradation, on peut y assimiler un pourcentage de réserve de contrainte disponible pour chaque type de section. La mise en parallèle de ces données avec les résultats de calcul permet de déterminer si le profilé est proche de son état critique ou non et, par la même, de définir les actions à y appliquer. Défis techniques Les plus importants défis techniques rencontrés ont consisté en la transposition d’une structure réelle composée essentiellement de plats métalliques et de rivets dans le logiciel de calcul. En effet, actuellement les rivets ne sont plus utilisés dans la réalisation des assemblages de structures hormis en rénovation. Dès lors, toutes les liaisons des éléments ont du être approximées à des nœuds ponctuels. D’autre part, les sections transversales des éléments structurels du pont de Fétinne ne sont pas des sections classiques que l’on peut retrouver dans les catalogues de profilés du logiciel. Ces sections ont donc été redessinées en tant que ‘sections graphiques’, SCIA•ESA PT calculant leur masse, inertie, etc. Un troisième défi technique important a été l’introduction des charges sur la structure. Les plaques du platelage du pont n’ayant pas été modélisées, on ne pouvait pas y appliquer de charges mobiles. Ces charges ont alors été réparties sur les profils transversaux formant l’allure de la chaussée, ceci entraînant des efforts anormalement élevés dans les profilés transversaux et, par la même, dans les montants de l’ouvrage. La solution envisagée a consisté en le placement de plaques sur l’ouvrage. Résultats et conclusions Le projet, développé durant un an dans le cadre d’un travail de fin d’études, est une première phase de l’étude complète de la rénovation du pont de Fétinne à Liège. La modélisation, affinée sur base de l’analyse des résultats permettra au Ministère de l’Equipement et des Transports (MET) de déterminer quels éléments du pont sont à rénover, voire remplacer. On pourra aussi utiliser le modèle pour le dimensionnement des échafaudages, pour le contrôle du pont durant les différentes phases de travaux, pour optimiser la structure et bien d’autres applications encore… Modélisation et calcul du pont de Fétinne à Liège en vue de réhabilitation lourde
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