Pourquoi concevoir un pont à haubans avec des pylônes inclinés vers lobstacle franchi?

Pourquoi construire des pylônes inclinés loin de lobstacle traversé?

En plus dêtre esthétiquement intéressant, cela peut aussi être structurellement efficace. Personnellement, je ve les nombreux ponts de Calatrava utilisant ce concept, en particulier le Puente del Alamillo . Le pylône est en fait entièrement en compression sous charge permanente: la contrainte du câble et le poids propre du pylône se résolvent en une force directement le long de laxe du pylône.

Pourquoi construire des pylônes inclinés vers lobstacle franchi?

Malheureusement, la réponse principale est lesthétique. «Lart» est à lhonneur, augmentant les coûts. Parce quici, nous avons le poids propre du pylône et la contrainte du câble agissant ensemble, tous deux pliant le pylône dans la même direction. Pour contrer cela, vous utiliserez généralement beaucoup de précontrainte.

Ok, donc je peux voir que cela pourrait avoir un sens dingénierie si, en raison des contraintes de votre site, vous aviez un court travée principale et longues portées arrière; car alors la force du câble de portée arrière (agissant contre le poids propre du pylône) pourrait être supérieure à la force du câble de portée principale. Mais ce serait très inhabituel et ce nest pas le cas dans limage que vous avez fournie.

Une note sur la construction de pylônes inclinés

Votre «stratégie habituelle» nest en fait pas courante pour les grands ponts à haubans. Il est beaucoup plus courant de construire une section du pylône et une section du pont, en les joignant avec un câble, puis en les répétant. En suivant cette méthode, la charge déséquilibrée du poids propre sur un pylône incliné est beaucoup réduite.

Commentaires

• Certains vraiment affreux (avec par rapport au sens de lingénierie) des choses ont été faites dans la conception des ponts au nom de ‘ art ‘. Voir, par exemple, sunderlandecho.com/news/business/… qui était sur le point dêtre construit un avant le coût est devenu si astronomique quil a été annulé.
• @achrn – Un excellent exemple. Trop dautres pour en mentionner, malheureusement …
• Est-ce vraiment mauvais pour la valeur esthétique ou artistique dun pont de lemporter parfois sur le surcoût lié à la construction dune conception moins efficace? Tant que la conception est sûre, pourquoi ne pas créer quelque chose de beau tout en créant quelque chose de fonctionnel en même temps?
• @KevinWells – Eh bien, venez sur un site dingénierie et vous ‘ Jobtiendrai une réponse dun ingénieur! Les ingénieurs ont tendance à être plus pratiques quartistiques … Il y a certainement des cas où une augmentation des coûts due à des éléments artistiques est acceptable; voir par exemple le Puente del Alamillo que jai mentionné; il aurait été plus rentable de construire un pont plus simple, mais jaccepte les éléments artistiques car ils ont une fonction structurelle.Quand les éléments artistiques sont anti-structurels, je suis (avec mon chapeau dingénieur) complètement contre eux.

Comme le dit AndyT – il semble que ce soit de lesthétique dans la plupart des cas.

Compte tenu de ce qui précède comme réponse, ce qui suit est essentiellement un commentaire, mais semble valoir la peine dêtre publié car il donne beaucoup de détails sur ce qui se passe dans une conception et comment il y a des problèmes qui ne sont pas apparents pour les «étrangers» mais qui peuvent être importants. Par exemple, dans cet exemple, la travée est très légèrement incurvée, ce qui entraîne une déviation de 66 mm dans la chaussée (moins de 3 pouces) mais cela a causé des difficultés supplémentaires . Et leffort nécessaire pour construire ce pont et les tolérances serrées ne sont pas du tout évidents à linspection.

Cela a semblé utile, car alors que la question initiale ne concerne que les tours inclinées, cela montre combien dautres facteurs invisibles peuvent affectent la conception.

ORMISTON ROAD CABLE STAYED BRIDGE
Cet article donne un aperçu de certains défis de construction rencontrés lors de la construction du pont à haubans dOrmiston Road, un pont emblématique en acier et béton composite à haubans construit dans le parc Sir Barry Curtis, Manukau City, Auckland.

Si je comprends bien la description, une tour est en compression considérable et lautre en tension. Il sagit dun petit pont routier mais diverses contraintes rendent les difficultés techniques plus importantes que dans certains ponts beaucoup plus grands.

Quelques commentaires clés – tout larticle vaut la peine dêtre lu.

• La construction du pont à haubans était techniquement très complexe en raison de la géométrie asymétrique et très serrée tolérances spécifiées. Le tablier du pont est sur un rayon denviron 37 km, ce qui semble très plat mais entraîne des variations de niveaux dues à une courbure de 66 mm sur la longueur du pont. Les pylônes de 45,5 m sont constitués dune section de 28 m de béton armé effilée de 1,8 m de diamètre à la base à 1,3 m de diamètre au sommet, avec un caisson en acier de construction de 5,5 m de haut pour assurer lancrage des haubans et surmonté dun 12 m flèche en treillis en acier inoxydable et verre. Pour compliquer davantage les choses, les deux pylônes sont inclinés vers larrière longitudinalement à 15 degrés et inclinés ensemble à 5 degrés et nétaient pas autoportants.

• Il y avait très peu de tolérance pour sassurer que les haubans étaient correctement aligné entre le mât et les ancrages du pont. La tolérance de rotation angulaire de 0,25 degrés généralement spécifiée pour les ponts à haubans exigeait que la tolérance de position des ancrages de haubans soit inférieure à 3 mm. Avec ce niveau de précision, une grande partie de leffort de construction et de latténuation des risques était axée sur lintégrité des levés et la conservation des tolérances de construction.

• Les pylônes en béton sont inclinés dans deux directions fournissant un élément dynamique au pont. Ils sont également positionnés plus près de la culée ouest que de lest, ce qui signifie que la travée arrière est considérablement plus courte que la travée antérieure. Cette asymétrie génère un soulèvement considérable sur la culée ouest qui est résisté par des pieux à tension profonde.

• Les conduits normaux de Drossbach ne pouvaient pas être utilisés comme gaine tendineuse après que des recherches aient montré que Drossbach pouvait seffondrer à environ 12 m de hauteur de béton. Un tuyau de pression en acier 100NB a été utilisé comme alternative, ce qui pourrait faire face à lhy élevé

• Les câbles ont été assemblés au sol avant de les soulever et de les placer à lintérieur des pieux qui avaient déjà le renforcement cage installée. Il a fallu un effort synchronisé de 3 grues utilisant 6 blocs darrachement et une excavatrice pour soulever avec succès les câbles flexibles de 45 m de long de lhorizontale à la verticale, sans plier le câble, afin quils puissent être abaissés dans lenveloppe de pieux.

• Les câbles de pieux passent à travers la culée ouest et se terminent dans le tablier. Cela signifiait que les câbles ne pouvaient pas être soumis à une contrainte et à un jointoiement tant que le pont navait pas été coulé, environ 9 mois plus tard. À titre de mesure temporaire pour éviter la corrosion du toron **, une solution dhydroxyde de sodium a été introduite dans les tendons du pieu pour créer un environnement alcalin protecteur. Des tests de pH réguliers ont été utilisés pour surveiller et maintenir lalcalinité.

• Bien que la travée du pont soit courte à 70 m, la zone de charge affluent efficace pour les câbles était similaire à un pont à haubans beaucoup plus grand en raison de la grande largeur du tablier et a entraîné des haubans de taille similaire.

Passerelle avec « tour penchée » à Brown Owl (hoo?) En Nouvelle-Zélande.

Localisation sur Google Maps

Commentaires

• Premièrement: votre compréhension de  » une tour étant en tension  » est incorrecte: les deux tours sont en compression, une culée est en tension. Deuxièmement: je ne peux ‘ voir aucune justification technique pour la conception – cela ressemble à un autre exemple où la forme a été choisie pour lesthétique ( » un pont à haubans avec deux pylônes à une extrémité aurait lair cool « ), ce qui a abouti à la création de extra défis dingénierie (le pilier en tension). Troisièmement: que Dieu maide, mais jaurais ‘ adoré y travailler; ça a lair cool! : D
• @AndyT (2) re  » … Je ne peux ‘ aucune justification technique pour la conception …  » – > En effet – comme je lai noté dans la première phrase. cest-à-dire que nous sommes daccord. (1) Pilier / tour – > Daccord. Je savais que cétait très mal mais je ne suis pas (bêtement) retourné à limage, ce qui montre clairement que les deux tours DOIVENT être en tension. Jétais, je pense, confondant culée avec la fondation de la tour – ce qui nest pas ce quils voulaient dire. (3) Amusant à jouer, oui, MAIS cela me semble tout à fait trop intelligent à mon goût. Je ‘ m un EE avec un débordement important dans  » autre  » – en cas déchec au cours des prochaines décennies, je ‘ ne serai pas surpris. Jespère que non.
• @AndyT Ils ont dit que cétait le premier pont à haubans en NZ. Pont routier peut-être – mais cette passerelle à Brown Owl [:-)] existe depuis peut-être 20 ans.

Je crois quil y a une raison technique raisonnable que personne na encore mentionnée. Dans limage de la question initiale, la travée centrale semble être légèrement plus longue que deux fois la longueur de chaque travée extérieure supportée par un câble. Cela implique une charge plus importante de chaque moitié de la travée centrale que de chaque travée extérieure supportée par un câble. De plus, les câbles des tours strictement verticales devraient devenir plus peu profonds pour atteindre la plus grande distance au centre de la travée centrale, ce qui augmenterait encore la tension nécessaire pour supporter la même charge verticale partielle.

Ce serait entraînent une tension déséquilibrée sur les tours verticales et ont tendance à les tirer vers lintérieur et à déformer le pont. Avoir les tours inclinées vers lextérieur – et / ou être tirées vers lextérieur par une tension supplémentaire dans le support au sol – peut être une façon daccommoder le déséquilibre (comme dans lexemple asymétrique de la réponse de @RussellMcMahon), mais il se peut que le niveau de tension requis devient impraticable pour la charge et la distance de portée requises et compte tenu de la structure de support sur le lit de la rivière pour le pont dans la question. Dans tous les cas, il semblerait certainement nécessiter plus de soutien structurel – et donc de dépenses – pour que les tours se penchent vers lextérieur contre une tension encore plus grande pour soutenir une portée encore plus loin au centre de la longue travée centrale. (Cest peut-être la raison pour laquelle la sagesse conventionnelle avait du mal à trouver une conception viable et abordable, si cétait le cas dans ce cas.)

Au lieu de cela, il semble quen faisant incliner les tours vers lintérieur, les câbles sont capables pour maintenir un profil plus équilibré avec moins de stress ajouté à la conception juste pour léquilibrer. Les sommets des tours sont près de chaque point médian entre le centre de la travée centrale et la portée extérieure de chaque travée extérieure supportée par des câbles, de sorte que les câbles sous la plus grande tension (et ayant la plus grande composante horizontale) sont les plus symétriques … pour ensuite maintenir les forces latérales sur chaque tour équilibrées. Cest plus comme si la base des tours verticales était simplement glissée plus loin tout en gardant les sommets fixes, ce qui signifie que la structure et les dépenses ressemblent davantage à celles dune portée centrale plus courte en utilisant des câbles symétriques provenant de tours verticales plutôt que des dépenses daccélération plus longues distance parcourue avec des conceptions conventionnelles.

La distance exacte entre les supports de câbles sur la travée peut ne pas être exactement la même pour la travée centrale et les travées extérieures, et peut varier légèrement sur chaque travée pour varier légèrement la charge que chaque portée supporte à mesure que le point de montage sur la tour séloigne du centre entre la paire de charges partielles. Chaque paire de câbles de plus en plus rapprochée peut alors être placée de manière à équilibrer la tension latérale à la tour et à maintenir la charge sur la tour dirigée le long de son axe de la résistance à la compression.Les calculs dingénierie pour déterminer les placements optimaux me dépassent.Il est possible que lespacement des charges de câble soit uniforme après tout; il ne doit pas nécessairement être avec cette approche.