MINISTE E L' URBANISME DU LOGEMENT ET DES TRANSPORTS itsetis is Ami PONTS DALLES PRECONTRAINTS D' INERTIE CONSTANTE Programme de calcul PSIDP,EL Notice d ' utilisation du programme . Note de calcul modèle Guide de calcul OCTOBRE 85 SERVICE D ÉTUDES TECHNIQUES DES ROUTES ET AUTOROUTES Page laissée blanche intentionnellement Le présent document a été rédigé au sein du Département des Ouvrages d'Art du S .E .T .R .A. par V . LE KHAC, Ingénieur E .N .P .C. -§- Sa présentation a été assurée par . Mme Elisabeth FAURE Mme Mari annic' k VINCENT M. Bruno CECCON Ce document est propriété de l'administration et ne peut être reproduit même partiellement sans l'autorisation du Service d'Etudes Techniques des Routes et Autoroutes ou de son repré- sentant autorisé . PONTS DALLIES PRECONTRAINTS D'INERTIE CONSTANTE Programme de calcul PSIDP,EL Notice d ' utilisation du programme . Note de calcul modèle Guide de calcul *in 0* SERVICE D ÉTUDES TECHNIQUES 0 0 ©0 DES ROUTES ET AUTOROUTES NOTE DE PRESENTATION Les ponts-dalles faisaient jusqu'ici l'objet de deux dossiers- pilotes du SETRA, assortis des programmes de calcul automatique correspon- dants : - PSIDA pour les dalles en béton armé - PSIDP pour les dalles en béton précontraint. L'établissement de ces dossiers-pilotes et programmes a eu pour conséquence de vulgariser la conception et le calcul de ces types d'ouvra- ges, à telle enseigne que ceux-ci ont connu un grand essor parmi les ponts types du SETRA, puisqu'ils représentent près de 50% de la surface des ponts construits en FRANCE ces dernières années . Depuis la création des program- mes jusqu'à fin 84, 4425 calculs PSI-DP et 1712 calculs PSI-DA ont été ain- si effectués au SETRA. Ces programmes de calcul et dossiers-pilotes étaient conformes à la réglementation française en vigueur : Instruction Provisoire n°1 relative au calcul de béton précontraint, règles CCBA relatives au calcul de béton armé et Titre II du Fascicule 61 concernant les charges d'exploitation des ponts-routes. L'avènement de la réglementation de calcul aux états-limites a nécessité la refonte de ces programmes et des dossiers techniques corres- pondants et a donné lieu à la publication: - du document PSIDA .EL en Septembre 1984 pour les tabliers-dalles en béton armé, - du présent document PSIDP .EL relatif aux tabliers-dalles en bé- ton précontraint. Ces dossiers contiennent essentiellement les éléments nécessaires au calcul automatique de ces tabliers . Leur publication répond ainsi à un besoin urgent des projeteurs d'ouvrages d'art en matière de calcul, compte tenu de l'échéance d'application des règles BAEL (1er Janvier 1985) et BPEL (1er Janvier 1986) . Ces dossiers seront ultérieurement complétés par un dossier général de conception des ponts-dalles. Tous les tabliers usuels en dalle pleine à inertie constante peu- vent donc maintenant être calculés suivant la nouvelle réglementation . De plus, les nouvelles versions des programmes PSIDA et PSIDP voient leur do- maine d'emploi s'élargir tant en ce qui concerne les charges d'exploitation (ponts-routes, ponts-rails, passerelles piétons, tranchées couvertes . . .) qu'en ce qui concerne les règles de calcul, ces dernières pouvant être étendues à certaines réglementations étrangères basées sur des principes comparables . L'ingénieur en Chef des Ponts et Chaussées Directeur du Département des Ouvrages d'Art SOMMAIRE -_-_§_-_- Présentation du programme 7 * Application des règles BPEL à la justification des ponts-dalles 11 Acquisition des données 21 Note de calculs commentée 45 Annexe 1 . Prédimensionnement 95 Annexe 2 : . Correction de l ' épaisseur dans le cas de dalles bombées Calcul du poids des équipements fixes 101 Annexe 3 : Calcul des encorbellements 109 Annexe 4 : Calcul des renforcements locaux 123 Annexe 5 : Note sur le ferraillage des zones d'about . . . . 137 Annexe 6 : Méthode de Guyon-Massonnet-Barès 139 -_-_§_-_- * Nota Cette pagination qui est bien entendu continue et valable pour tout le docu- ment, est doublée d'une autre pagina- tion, non continue, qui est celle de la note de calculs (extrait) avec com- mentaires. Page laissée blanche intentionnellement PRESENTATION DU PROGRAMME Le programme PSIDP-EL est conçu pour le calcul automatique de tabliers-dalles continus à inertie constante, de section pleine, de forme assimilable à un rectangle mais pouvant comporter des encorbellements latéraux . Cette structure présente, dans les cas courants d'emploi, des portées de 9 à 20 mètres en travées de rive et 15 à 25 mètres, voire 30 mètres, en travées intermédiaires. La dalle est construite sur cintre et précontrainte par des câ- bles filants régnant sur toute sa longueur. Dans le sens transversal, les efforts sont en général suffisam- ment modérés pour être repris par un ferraillage passif, plus économique qu'une précontrainte transversale. La précontrainte longitudinale peut être soit recherchée et opti- misée par le programme dans une dalle à coffrage prédimensionné, soit véri- fiée, à partir d'un câblage (nombre et tracé) introduit en données. Le calcul et la vérification de la précontrainte sont effectués conformément aux Directives Communes de Calcul des Constructions (DC .1979) et aux règles BPEL de calcul de béton précontraint aux états-limites. Le calcul des ferraillages longitudinal et transversal est con- forme aux règles BAEL de béton armé aux états-limites. L'avènement de ces nouvelles réglementations aux états-limites a nécessité, pour ce qui concerne les tabliers-dalles précontraints, la re- fonte du programme PSIDP. Ce dernier présente par rapport à l'ancienne ver- sion les principales modifications et améliorations suivantes : 1 - NOMBRE DE CHARGES D'EXPLOITATION ADMISES SUR L'OUVRAGE Il est possible de prendre en compte dans un calcul PSIDP-EL plu- sieurs charges d'exploitation : - charge A (charge répartie), - charges B (charge roulante de type camion), - charges CE de caractère particulier (convoi militaire, convois exceptionnels) - charge sur trottoirs. Leurs conditions d'admission sont les suivantes : - Charge A : Une seule charge A (soit A(i) réglementaire soit A généralisée) peut être admise sur l'ouvrage. - Charge B : Les charges B réglementaires suivantes peuvent être admises sur l'ouvrage : -8- . le camion Bc quelle que soit la classe de l'ouvrage (F 61,II, Art . 5.1). . le tandem Bt pour les classes 1 et 2 (F 61, II, Art . 5 .1 .). En plus de ces charges B réglementaires, une charge B générali- sée (semblable au camion Bc mais pouvant comporter plus d'es- sieux) peut également être admise . Cette possibilité permet, en particulier, la prise en compte de la charge apportée par des engins de terrassement si la circulation de ceux-ci doit être prévue sur l'ouvrage . Cette prise en compte s'effectue dans des conditions qui seront exposées ultérieurement. - Charges CE : En plus des charges d'exploitation réglementaires de caractère particulier telles que le convoi militaire Mc 80 ou Mc 120, les convois exceptionnels D et E, des charges géné- ralisées de caractère particulier peuvent être admises . Ces charges de caractère particulier, réglementaires et générali- sées, ainsi admises doivent être limitées à quatre, eu égard aux limites du programme de calcul automatique. Pour les charges d'exploitation réglementaires, les caractéristi- ques géométriques et mécaniques (dimensions, poids et répartition des es- sieux pour le système B, des chenilles pour le char, coefficients de dé- gressivité transversale (B et A(Q)), etc .) sont directement définies et prises en compte par le programme . Les coefficients de majoration dynamique des sytèmes B et charges militaires sont directement calculés, travée par travée, par le programme. Pour les charges d'exploitation généralisées de type A, B ou char, les caractéristiques de celles-ci, si leur circulation est à prévoir sur l'ouvrage, doivent être définies en données. - Charge sur trottoirs : La densité en t/m 2 de cette charge est désignée par PSTROT dans le bordereau des données . La charge des trottoirs est considérée par le programme, dans le cas général, comme une charge d'accompagnement de chacune des charges A, B et CE définies précédemment . Cette règle de cumul, si elle est vraie pour les charges réglementaires A(Q), B (Bc , Bt ) et les convois Mc, ne l'est plus pour les convois exceptionnels D et E, et également, sauf exception, pour les charges généralisées. Elle va cependant dans le sens de la sécurité et reste encore acceptable, dans le dernier cas, si la part de la charge des trottoirs est faible. Les engins de chantier, lorsqu'ils sont introduits en données sous forme de charge B généralisée sont (au même titre que les charges d'exploitation) pris en compte, avec superstructures mises en place, dans les études aux états-limites, aux seuls stades de service de l'ouvrage (c'est-à-dire à sa mise en service d'une part et en service définitif d'autre part) . Il convient en conséquence de s'assurer de la portance de l'ouvrage sous ces engins lorsque leur circulation doit être prévue à un stade antérieur à la mise en service . Consulter en ce cas le S .E .T .R .A. ainsi que dans le cas où cette circulation doit s'effectuer après mise en place d'un remblai sur l'ouvrage . -9- Outre les caractéristiques définies ci-dessus, à chacun des sys- tèmes de charges A, B, CE et PSTROT correspondent un coefficient YQc aux états-limites de service et un coefficient YQc (ou YF1) aux états-limi- tes ultimes . La détermination des combinaisons d'actions et de sollicita- tions aux états-limites relatives aux charges d'exploitation s'effectue se- lon la règle de cumul des charges exposée plus haut. 2 - CALCUL DE BÉTON PRÉCONTRAINT En ce qui concerne le calcul de béton précontraint, le programme PSIDP-EL est conforme aux règles BPEL de béton précontraint aux états-limi- tes, à savoir . 2 .1 . - La prise en compte des valeurs caractéristiques pour les actions . en particulier pour le poids propre de la structure, le poids des équipe- ments fixes et la précontrainte . Cette prise en compte est matérialisée dans le programme par diverses valeurs qui figurent en bordereau des don- nées ou qui sont initialisées au début du calcul. 2 .2 . - Les diverses combinaisons d'actions et contraintes limites asso- ciées : elles correspondent aux différentes combinaisons d'actions d'une part et aux différentes classes de justification d'autre part (étude aux états-limites de service). 2 .3. - La recherche de la précontrainte en intensité et en tracé : Les con- traintes limites h respecter plus nombreuses qu'avec 1'I .P . n° 1 ont con- duit à modifier fondamentalement la logique de la recherche de la précon- trainte .Cependant, comme dans la version antérieure, les contraintes limi- tes de compression du béton, qui ne sont pas déterminantes dans le cas des dalles pleines, ne sont pas prises en compte dans le dimensionnement de la précontrainte. 2 .4 . - Le principe de justification aux états-limites ultimes de résistance est plus précis dans le BPEL que dans 1'I .P .1, puisqu'il prend en compte l'état de déformation de la section, ceci à partir des sollicitations agis- santes d'une part et des diagrammes de contrainte-allongement des matériaux constitutifs de la section d'autre part. 2 .5 . - La règle du calcul du ferraillage passif, ainsi que les dispositions constructives sont mieux détaillées dans les règles BAEL et BPEL, que dans les règles CCBA-IP1. En conclusion, le programme PSIDP-EL est conçu pour la justifica- tion de tabliers-dalles routiers en béton précontraint conforme à la règle- mentation française . Toutefois, la souplesse de sa structure de données lui ouvre la possibilité de calcul et de vérification de tabliers-dalles selon d'autres règlements de charges et de calcul de béton précontraint . Le pro- gramme peut être ainsi utilisé dans la justification des ponts-dalles fer- roviaires, des passerelles pour piétons ou des tranchées couvertes dans le cadre de la réglementation française ou, dans une certaine mesure, dans le cadre d'autres règlements assimilables .