[TO] Règles techniques

Isotension industrialisée pour 192 haubans

Mots clés : Informatique - Technique de construction - Travail

LE CHANTIERLe pont principal du pont Vasco-de-Gama, à Lisbonne (Portugal). . LE PROGRAMMESuspendre à 52 m au-des sus du Tage un tablier de 36 100 t, à deux pylônes en «H» de 147,50 m de haut . LES SOLUTIONS 192 haubans de 31 à 73 T15 sur deux nappes, pour une travée centrale de 420 m Un système d’isotension automa tisée numérique Des amortisseurs de câble mécaniques et hydrauliques, sans aiguilles.

Loin de battre des records de hauteur ou de longueur, le pont principal du pont Vasco-de-Gama, à Lisbonne, n’en est pas moins impressionnant : deux pylônes en « H » culminent désormais à 147,50 m au-dessus de la mer de Paille, portant un tablier haubané de 829 m de long pour une travée centrale de 420 m ; l’ouvrage est prolongé au nord par un viaduc de 1,16 km, et au sud par un pont de 10,36 km (« Le Moniteur » du 5 juillet 1996, page 50). L’un des intérêts majeurs du chantier réside dans les innovations de la technique du haubanage. Après la pose du dernier hauban et le clavage du tablier le 14 novembre, un premier bilan peut être dressé.

« Les haubans proprement dits n’ont rien d’exceptionnel, résume Gérard Postic, directeur des travaux de Freyssinet. En revanche, l’ouvrage présente deux caractéristiques : la première concerne le système d’isotension des torons, qui est complètement nouveau et beaucoup plus sophistiqué que les précédents ; la seconde est relative à l’amortissement des haubans qu’aucune aiguille ne vient relier. » Même si 9 928 torons ont été accrochés avec 19 856 clavettes, le pont n’est pas un chantier de quantité. Le tablier est suspendu à 192 haubans répartis sur deux nappes verticales, le plus long mesurant 226 m – le pont de Normandie n’en compte que 184, mais le plus long mesure 450 m ! Les ancrages inférieurs des haubans sont fixes, alors que ceux qui sont implantés dans les jambes des pylônes sont réglables, avec des courses de 100 à 350 mm. Symétriquement aux pylônes, les composantes horizontales des efforts des haubans s’équilibrent par l’intermédiaire de caissons en acier, introduits à l’avancement du bétonnage dans le pylône.

Rapidité de pose

A l’instar de la plupart des grands chantiers dans le monde, la construction du pont sur le Tage est contrainte par des délais très serrés. C’est la raison pour laquelle les trois premiers voussoirs de chaque demi-travée ont été bétonnés au pied de chaque pylône, avant d’être levés avec les équipages mobiles à 52 m au-dessus du fleuve, par quatre vérins placés sur l’entretoise des « H » (« Le Moniteur » du 7 mars 1997, page 87). A partir de là, le bétonnage du tablier s’opère à hauteur définitive.

Les deux entretoises métalliques (13 t chacune) et le ferraillage préfabriqué des deux poutres longitudinales sont mis en place dans l’équipage, avec les gaines de précontrainte, et les ancrages des haubans définitifs. Préalablement soudées sur le tablier, dans une enveloppe de protection, les gaines des deux haubans sont hissées avec leur premier toron jusqu’à l’ancrage sur pylône. En pied, le toron étalon est enfilé dans l’ancrage définitif, lui-même relié à l’équipage mobile par quatre barres Macaloy de 50 mm de diamètre. « Un certain nombre de torons introduits dans la gaine, et correspondant à la fraction d’efforts à reprendre, sont à ce moment-là tendus, précise Jérôme Stubler, responsable du projet chez Freyssinet.

Tension pilotée par microprocesseur

Le bétonnage des poutres a lieu avec une tension des câbles à environ 50 % de l’effort final, puis les barres sont relâchées, et la pose des haubans se poursuit avec un système de va-et-vient dans les gaines pendant le bétonnage de la dalle. Ce processus, associé aux méthodes de Novaponte, permet de réduire les cycles de construction à quatre jours. » Les autres torons sont enfin hissés, et l’ensemble (de 31 à 73 torons T15.7 de 1 770 MPa) est retendu à sa longueur définitive.

La méthode de mise en oeuvre du faisceau de torons n’a pas changé par rapport au pont de Normandie : chaque hauban doit voir ses torons équitablement sollicités, de façon à homogénéiser la fatigue du faisceau de câbles. Cela conduit à couper les torons après leur mise en place. « Nous intervenons avec une précision de 20 mm, sur une longueur de 200 m, indique Jean-Baptiste Domage, responsable technique et qualité chez Freyssinet. La longueur est contrôlée sur un toron étalon, et l’effort est appliqué d’après les informations délivrées par la cellule du premier toron. »

Contrôle continu des efforts

Sur le Tage, la grande nouveauté touche à l’industrialisation du système : un automate placé sur l’équipage mobile, sous le tablier, enregistre l’ensemble des efforts, et restitue le comportement de l’ouvrage pendant les mises en tension. Grâce à des signaux numériques, le système s’affranchit des interférences avec le reste du chantier pour contrôler la pompe, l’allongement et les forces dans les vérins.

La seconde innovation concerne l’amortissement des haubans. Le pont Vasco-de-Gama ne comporte pas d’aiguilles transversales pour empêcher l’entrée en résonance des câbles avec l’ouvrage, notamment en cas de vents tourbillonnants.

« Les vibrations des haubans sont amorties par trois dispositifs conjugués, en fonction de leur longueur, précise Jean-Baptiste Domage. La nouveauté vient de la simplification de ces systèmes et de leur intégration complète dans le hauban. »

Trois dispositifs antivibrations

Premier dispositif, mécanique : les DGD Freyssinet (Damping Guides Deviators, ou « guides déviateurs amortisseurs »). A l’extrémité des haubans, les tubes de guidage haut et bas abritent trois anneaux métalliques noyés dans un caoutchouc à fortes propriétés amortissantes. Lors du déplacement du hauban par rapport au tube, le DGD est sollicité mécaniquement, ce qui entraîne une dissipation d’énergie. Modulable en fonction de la taille du hauban, ce dispositif est placé à hauteur du déviateur qui transforme le faisceau circulaire de l’ancrage en un faisceau hexagonal, ce qui permet d’y accéder facilement, et à vie.

Deuxième dispositif, géométrique : les gaines sont pourvues de doubles spirales en surépaisseur (comme sur le pont de Normandie) pour éviter l’apparition de turbulences importantes lors de la superposition des effets de vents et d’écoulement d’eau sur les gaines.

Troisième et dernier dispositif, hydraulique : un amortisseur annulaire vient compléter les capacités d’amortissement des DGD pour les haubans les plus longs.

Les haubans travaillent en fatigue, mais subissent deux fois moins d’efforts que des câbles de précontrainte. Sur le pont Vasco-de-Gama, chaque toron reprend environ 9 t de traction, ce qui veut dire qu’un hauban de 73 torons porte environ 657 t d’effort. Sachant qu’un voussoir (31,280 x 8,835 m) pèse approximativement 380 t, et que le pont principal compte 95 voussoirs, les deux nappes haubanées suspendent donc 36 100 t !

Le tablier est connecté aux pylônes par deux paires de poutres métalliques de chaque côté : les unes limitent le déplacement transversal, même si le tablier fait balançoire entre les jambes des «H»; les autres sont équipées de vérins amortisseurs qui autorisent le déplacement longitudinal du pont en service, et se bloquent en cas de séisme.

FICHE TECHNIQUE

Maître d’ouvrage : Gattel.

Concessionnaire : Lusoponte.

Exploitant : Gestiponte.

Entreprises : Freyssinet, sous-traitant de Novaponte (groupement européen piloté par Campenon Bernard SGE).

Livraison : 1er avril 1998.

Coût : 770 millions de francs pour le pont à haubans, sur un total de 4,5 milliards.

Des câbles protégés

Chaque toron de hauban est protégé par une triple barrière : galvanisation, cire pétrolière et PEHD (1). Son isolement physique vise à éviter la diffusion d’une éventuelle corrosion vers les torons voisins. La gaine du hauban, en PEHD bi-extrudé blanc, dispose d’une couche extérieure qui crée une barrière contre les rayons ultraviolets, à l’origine des réactions de photo-oxydation destructrices des matières synthétiques.

Les ancrages sont, eux, injectés de cire pétrolière qui allie une fonction lubrifiante pour éviter les phénomènes de fretting à une fonction anticorrosion. En partie basse, sur le tablier, les haubans sont protégés par un tube en acier de 3 m de long peint en bleu, dans lequel se trouvent les déviateurs et les amortisseurs de câbles.

(1) PEHD : polyéthylène haute densité.

PHOTOS :

Les deux grandes innovations du pont concernent l’automatisation de pose et l’amortissement des haubans.

1. Un automate placé sous le tablier surveille les efforts dans le pont pendant la mise en tension.

2. Les charges sont transférées du hauban provisoire au hauban définitif après le bétonnage.

3. Trois anneaux métalliques placés au pied du hauban l’empêchent de vibrer.

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