Vent et cyclones

La région Est est soumise à trois régimes de vents à savoir le vent d’Est« Varatraza » prédominant en toute saison, le vent Sud-Est (Alizé) responsable du climat humide constant et abondant, enfin le vent d’Ouest «Talio ». Située tout près de l’Océan Indien, la Région ANALANJIROFO est soumise en toutes saisons de températures de surfaces élevées. Ces conditions sont alors favorables à la cyclogenèse et chaque année la région n’est pas à l’abri du passage des cyclones et des dépressions tropicales.

Hydrographie

Il est aussi à noter que la région Est est riche en matière de cours d’eau vu le climat humideet la précipitation presque constante: un grand réseau hydrographique y est présent. Avec une superficie de 22 380 km² représentant 3,72 % de la totalité du sol malagasy, elle possède àelle toute seule 80 % des eaux.

POTENTIALITES ECONOMIQUES DE LA REGION

Une fois que la zone d’influence a été bien définie, il est nécessaire de déterminer ses potentialités pour mieux comprendre les enjeux du projet.

Etude démographique

La démographie constitue un des indices importants dans la spécification de l’évolution de l’économie d’une région. En effet, la population participe au développement de la zone où elle vit ; elle est la source de production de biens et services. Ce qui permet d’affirmer que la démographie et la croissance économique vont de pair. Pour cela, les caractéristiques de la population seront d’une grande utilité pour la suite de l’étude.

Densité et effectif de la population

Le tableau suivant a été obtenu à partir d’une estimation faite sur les données de la cartographie censitaire, et l’effectif de la population provient des sources administratives.

Ressources minières

Le secteur minier d’un pays constitue l’un des principaux facteurs de l’économie. Quel que soit le type de carrière, les extractions se font sur place. Elles seront alors accompagnées par un recrutement de mains d’œuvres et sans oublier les taxes et le pourcentage que doivent verser les usines d’extraction à l’Etat. Les produits miniers les plus exploités sont le graphite et le quartz. Cependant on peut trouver du cristal et du saphir en faible quantité, sans oublier la présence d’or, de pierres précieuses comme le béryl et l’améthyste. Les Etablissements Gallois sis à Antsikambo  Ampasimadinika et la Société malgache de la Grande Ile(SMGI) se trouvant à Ambatomitamba-Andranobolaha sont les grandes sociétés qui exploitent le graphite, la production est estimée à 15 000 tonnes en 2003. La ProspectionExploitation Minière (PREXMIN) extrait le quartz.(Source : Monographie de la Région deTOAMASINA).

Produits forestiers

La particularité du climat local a favorisé le développement d’une couverture végétale abritant des animaux et végétaux présentant une certaine endémicité. Quatre types de forêt se partagent la couverture végétale.

ETUDES HYDROLOGIQUE ET HYDRAULIQUE

ETUDE HYDROLOGIQUE

Le but de cette étude est la détermination du débit de crue maximal avec une période de retourchoisie en fonction de l’importance de l’ouvrage à réaliser. La décomposition en bassinsversants est la base principale de l’étude hydrologique. Parfois, une analyse des ouvragesexistants et des enquêtes sur terrain sont nécessaires pour interpréter et appuyer les résultats obtenus à partir de la théorie.

Etude du bassin versant

A l’aide des cartes FTM à l’échelle 1/100 000, on a pu tracer la surface du bassin versant. Une délimitation du bassin versant utilisé est présentée à l’Annexe A.1. En se servant du bassin versant délimité, les caractéristiques du bassin versants ont été obtenues en utilisant un planimètre et un curvimètre. Les résultats obtenus sont les suivants :

ETUDES GEOTECHNIQUES

INTRODUCTION

Les ouvrages d’art de grande taille et de grande importance doivent faire l’objet d’une campagne de reconnaissances géotechniques. Les charges que doivent supporter ces ouvrages sont importantes, donc les fondations doivent être étudiées avec une attention particulière pour qu’elles soient fiables.
Le but de ce chapitre est d’évaluer la capacité portante maximale du sol pour prendre certaines précautions dans l’établissement des éléments constituant l’infrastructure.

RECONNAISSANCES GEOTECHNIQUES

Durant les études de faisabilité pour la réhabilitation de la RN 5A, des investigations ont été menés sur chacun des ponts situés sur cet axe. Une campagne pour des reconnaissances géotechniquesa eu lieu : un essai pressiométrique et des essais au pénétromètre dynamique.
Les principaux résultats obtenus lors de cette campagne sont présentés à l’annexe B. Un rapport écrit de l’ARM montre que le fleuve Fontsimaro possède un pendage de l’horizonrésistant de l’amont vers l’aval.

RESULTATS DES SONDAGES

Les règles de calcul et les autres spécifications utilisées sont conformes à celles du fascicule 62 titre V.

ANALYSE DES VARIANTES POSSIBLES

L’objectif de ce chapitre est de déterminer la variante la plus convaincante pour la reconstruction du pont. Chaque variante sera analysée et comparée selon leurs avantages et inconvénients.

PROPOSITIONS DES VARIANTES

Le pont à construire présente une portée totale de 105 m. Les variantes de matériaux possibles sont :
 Pont en béton armé
 Pont métallique
 Pont en béton précontraint
 Pont mixte acier-béton
Pour mieux effectuer le choix sur la variante à retenir, une analyse de plus près des avantages et des inconvénients de chaque structure est nécessaire :

PRESENTATION DE LA STRUCTURE

Généralités

Le présent chapitre constitue une sorte de synthèse de toutes les contraintes à respecter et toutes les données présentées dans les chapitres précédents. On peut alors définir les caractéristiques du pont à construire pour qu’il assure pleinement les fonctions qui lui sont attendues. Pour cela, il est nécessaire de définir les divers éléments de la superstructure et de l’infrastructure ainsi que le principe defonctionnement de la structure.

Superstructure du pont

Vu le trafic probable à l’année de mise en service et la largeur de l’obstacle à franchir, le pont aura une longueur totale de 105 m. Il sera constitué de deux voies pour permettre une bonne circulation des véhicules et éviter un problème d’embouteillage en phase d’exploitation.

Profil en travers type

Chaussée

La chaussée aura une largeur de 7 m puisque le pont sera à deux voies. Elle sera constituée d’une couche de revêtement de 4 cm d’épaisseur,de 4mm de châpe de bitume jouant le rôle d’étanchéité. Pour éviter la stagnation d’eau sur le revêtement en période de pluie, la chaussée sera composée de deux versants de pente chacun avec raccordement parabolique sur 1 m.

Trottoir

Il est caractérisé par sa largeur qui est fonction de la circulation piétonne. Cette largeur est de 1,50 m dans le cas d’un pont se trouvant dans un milieu urbain, et de 1,00 m dans le cas d’un ouvrage à la campagne. Ici, le projet se trouve dans un milieu où la démographie est caractérisée par une population dont la croissance démographique est supérieure à la  moyenne. Donc, un trottoir de largeur de 1,5 m sera adopté. Le trottoir en question sera construit en béton armé avec une épaisseur de 15 cm et présentant une pente de 2% pour évacuer les eaux stagnantes.

Dalle

Elle reçoit toutes les charges roulantes venant de la chaussée et le poids de tous les équipements pour les transmettre aux éléments porteurs qui sont des arcs. Son épaisseur est donnée par la relation suivante :

Disposition de protection des piétons

La mise en place des parapets sur chaque trottoir empêchera d’éventuels accidents. Ils seront pris en compte dans le calcul de la superstructure.

Poutres principales

Comme il a été défini à plusieurs reprises, les poutres principales sont des arcs paraboliques symétriques. Elles sont indépendantes l’une de l’autre mais elles possèderont les mêmes dimensions. La portée de chaque arc est de 35 m. La largeur de chaque arc est constante et est prise égale à 1,5 m avec une épaisseur variable.

Autres éléments à considérer

Pilettes

Appelées aussi potelets, ce sont des éléments verticaux en béton armé placés entre la dalle de hourdis et les arcs. Elles transmettent les charges venant du tablier vers les poutres principales. La hauteur des pilettes est variable et est fixée par la position de l’axe moyen de l’arc par rapport au tablier.
En utilisant l’équation de la fibre moyenne et l’abscisse de chaque pilette, la hauteur de chaque pilette peut être déterminée facilement.

Poutres transversales

Elles ont pour rôle la bonne transmission et répartition des charges en provenance du tablier vers les pilettes. Leur mise en place nous permet d’éviter un poinçonnement de la dalle au niveau de ces pilettes. La portée de chaque poutre est égale à la largeur de la dalle de hourdis prise égale à 10 m.
La transmission des charges de la superstructure vers l’infrastructure se fait à l’aide des appareils d’appuis. Dans la majorité des cas, les appareils d’appui sont constitués de néoprènes frettés dont les frettes sont en acier inoxydables. Leurs dimensions dépendent des charges qu’ils doivent recevoir.

Les culées

Les culées constituent les appuis extrêmes de la superstructure. Pour pouvoir encastrer les poutres principales dans les culées, le type de culée-mur de soutènement est convenable.

Les piles

Les piles assurent le rôle des appuis intermédiaires de la structure. Elles reçoivent les charges venant du tablier à travers les pilettes. Les arcs en béton armé seront ancrés dans les piles. On adoptera des profils hydrodynamiques pour ne pas perturber l’écoulement du cours d’eau à franchir.

Les fondations

Comme on a vu dans l’étude géotechnique, on ne peut qu’envisager que des fondations profondes vu les caractéristiques du sol de fondation et l’importance des charges qui lui seront transmises.
Cependant, les fondations sur pieux ont été retenues. Ainsi les piles et culées s’assoient sur des semelles qui sont à leur tour supportées par des pieux.

Conclusion 

Ce chapitre résume en effet chaque élément constitutif du pont allant des éléments de remplissage jusqu’aux éléments considérés comme principaux ainsi que leur fonctionnement. Il renseigne aussi sur le cheminement des charges jusqu’au sol de fondation.Ces informations seront d’une importance capitale dans le dimensionnement de chaque pièce surtout dans les modèles de calcul à adopter.

DONNEES ET HYPOTHESES GENERALES

Matériaux de construction

On s’assurera que tous les matériaux à utiliser sontde bonne qualité et respectent les règles qui conditionnent la pérennité de l’ouvrage.Des contrôles seront à prévoir la réception des chaque matériau.

Matériaux primaires

Ils sont constitués par le sable, les graviers, l’eau de gâchage et le ciment qui entrent dans la composition du béton.

Les graviers

Ils constituent le squelette granulaire du béton. Des graviers issus des concassages des roches mères seront utilisés tout en respectant les caractéristiques géométriques et mécaniques conditionnés par les normes. Sont alors exclus les matériaux de formes arrondies et plates, et ceux qui sont facilement friables. Ceux qui proviennent des roches basalte et granite sont principalement les meilleurs. Leur diamètre ne doit pas dépasser 25 mm. Ils doivent être stockés dans des endroits secs et propres.

Le sable

Il sert à combler les vides du squelette granulaire et réduit ainsi l’ouverture des fissures. Le sable de rivière est celui le plus couramment utilisé. Pour assurer une composition de qualité des grains de sable et sa constance dans la composition du béton, on utilise du sable fractionné composé de deux parties : grosse et fine. Pour s’assurer de sa qualité, il doit être testé et lavé et traité si les impuretés nuisibles dépassent les seuils.

Le ciment

Il constitue le liant hydraulique le plus utilisé pour fabriquer du béton. La qualité, plus précisément la résistance du béton est liée à celle du ciment utilisé. Pour cela, une réception des ciments à utiliser devra se faire que ce soit sur le chantier ou dans le laboratoire. Il existe plusieurs types de ciment en fonction des caractéristiques attendues du béton. On va utiliser des ciments permettant d’obtenir du béton ayant une résistance au jeune âge à prise rapide pendant la mise en œuvre des éléments de l’infrastructure en présence d’eau. Pour cela, les ciments CEM I 42,5 R sont retenus, sans oublier les adjuvants et les contrôles stricts pour obtenir un béton performant.

Eau de gâchage

Elle doit être propre, potable si possible. Les impuretés se trouvant dans l’eau peuvent perturber la prise normale du béton. Sa quantité est déterminée en fonction de celle du ciment.

CHAPITRE IX: ETUDE DE LA SUPERSTRUCTURE

ETUDE DE LA DALLE

Géométrie et hypothèses

La dalle est supportée par des poutres transversales qui sont espacées régulièrement avec une distance entraxe égale à . Elle est donc encastrée suivant la largeur du pont ; il est porté sur un seul sens, celui de la largeur. Pour cela, l’étude de la dalle est similaire à celui d’une poutre de même longueur se reposant des appuis.Les sollicitations seront déterminées par de la largeur.

ETUDE DES POUTRES PRINCIPALES EN ARC

Généralités sur les ponts en arcs

Les arcs sont des poutres planes à plan moyen dont la ligne moyenne est curviligne. Elle peut être circulaire ou parabolique. Les arcs peuvent être métalliques, en béton armé, en béton précontraint, en maçonnerie, ou en bois. Ce sont des structures à réactions d’appuis obliques et qui sont en compression permanente.
Les ponts en arcs peuvent être aussi classés selon la position du tablier par rapport aux poutres principales ; lorsque le tablier est placé au-dessus de l’arc, on parle de pont en arc à tablier supérieur. Quand le tablier se situe au-dessous des poutres, il s’agit de pont en arc à tablier intermédiaire ou suspendu.
Avec le progrès de la technologie et l’amélioration des matériaux de construction, les ponts en arcs permettent de franchir des obstacles constitués par des vallées profondes et de construire des portées considérables tout en effectuant une économie de matériaux.
Particulièrement, les arcs en béton armé permettent de franchir une grande portée en augmentant l’épaisseur des arcs. Dans ce cas, l’arc peut être une dalle nervurée, un caisson monocellulaire ou multicellulaire ou une poutre pleine.

Sous l’influence des charges de trottoir

En effet pour le calcul des pièces maîtresses, des poutres principales d’un pont, une charge de trottoir est à considérer. Elle peut représenter le poids des piétons empruntant le pont. De ce fait, cette charge est une charge repartie, sa valeur est prise égale à 0,45 T/m² soit 4,5 kN/m².
Les charges venant des trottoirs sont transmises aux deux arcs à l’aide des pilettes. Cependant, il y a la possibilité de charger un ou deux trottoirs pour le calcul des arcs, donc la répartition des efforts à travers les deux arcs est différente.
-Détermination du cas défavorable.

Cas n°1 : 2 trottoirs chargés

Sous l’influence du système B

Les diverses surcharges du système B sont constituées par des essieux. Pour l’évaluation des sollicitations dû à chaque sous système, il est nécessaire de tracer en premier lieu les lignes d’influence (LI) de M, N et V sous l’influence de la charge unitaire. En second lieu, pour déterminer les efforts sous les charges réellement appliquées, il suffit de multiplier l’ordonnée de la ligne d’influence au droit de l’essieu par le poids de ce dernier. En dernier lieu, pour obtenir les effets dus au système de convoi, il faut appliquer le théorème de superposition.

Répartition transversale des efforts

Comme ce système est composé de convois et qu’il est possible de placer deux convois sur la chaussée selon le sens transversal, chaque arc sera sollicité par des charges reparties inégalement

Table des matières

LISTE DES NOTATIONS
LISTE DES ABREVIATIONS
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES ANNEXES
INTRODUCTION GENERALE
PARTIE I : JUSTIFICATION DU PROJET
CHAPITRE I : Contexte du projet
CHAPITRE II : Potentialités économiques de la région
CHAPITRE III : Etude de trafic
PARTIE II : ETUDE PRELIMINAIRE
CHAPITRE IV : Etudes hydrologiques et hydrauliques
CHAPITRE V : Etude géotechnique
CHAPITRE VI : Analyse des variantes possibles
PARTIE III : ETUDE TECHNIQUE
CHAPITRE VII : Présentation de la structure
CHAPITRE VIII : Données et hypothèses générales
CHAPITRE IX : Etude de la superstructure
CHAPITRE X : Etude de l’infrastructure
CHAPITRE XI : Technologie de mise en œuvre
PARTIE IV : EVALUATION FINANCIERE ET ETUDE DES IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
CHAPITRE XII : Etude des impacts environnementaux
CHAPITRE XIII : Evaluation du coût du projet
CONCLUSION GENERALE
ANNEXES
TABLE DES MATIERES