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Dans ce magnifique autopont se trouvent quelques câbles d'acier à haut de tension protégés par des conduits. Malheureusement, ils sont en train de se corroder. Pouvez-vous deviner l'impact de ce phénomène sur l'autopont après 3 ou 4 mois ? Pourquoi cela se produit-il ? Vous ne le croirez peut-être pas, mais les autopons modernes utilisent ce type de poutre caisson vide pour leur construction. Il est intéressant de noter que l'ingénierie sophistiquée de ces caissons permet l'emboîement mâle femelle de plusieurs segments de ce type. Insérons maintenant un tendon d'acier dans les trous de ce caisson. Supposons que nous ayons tendu le câble. Comment les câbles en tension affecteront-ils la capacité de charge de l'autopont ? Pour répondre à cette question, nous devons d'abord comprendre comment un autopont transfère le poids. Le poids de l'ensemble de la superstructure, y compris celui du véhicule, est d'abord transféré aux appareils d'appui puis à la pile pour descendre jusqu'à la semelle et enfin au pilier de fondation. Dès la première étape de la construction du pont, les ingénieurs recherchent une courbe de strade dure. Si le poids total des véhicule et de l'auto est supporté par la couche dure, une telle structure sera extrêmement stable. Une fois la couche dure prouvée, les ouvriers commencent à insérer les barres d'armature puis à couler le béton. Après une période de durcissement de 14 jours, les piliers de fondation sont prêts. Vous pouvez transmettre une force considérable à ces piliers et la solidité de la strature assurera la stabilité de leur structure. Vous pouvez facilement deviner ce qui arrivera à l'autopont si les piliers n'atteignent pas cette strate. C'est pourquoi les piliers sont très importants dans un autopont. Tous ces piliers sont reliés à une structure unique en béton appelée semelle. La construction des piles commence maintenant. Les piles se terminent par la construction de ces voiles magnifiquement courbés. Évidemment, pour pomper le béton à cette hauteur, vous avez besoin de puissantes pompes à béton. C'est un spectacle impressionnant que de voir toutes ces belles voiles bien alignées. Attendant d'accueillir leur prochain élément, le héros du projet, les fameux caissons. Les poutres caissons sont préfabriqués. Bienvenue sur leur site de fabrication. Ce coffrage inférieur et le coffrage intérieur sont les éléments clés de la fabrication des caisson. Regardez comment ils sont capables de se déplacer à l'aide de l'énergie hydraulique. La structure en acier est d'abord placée à l'intérieur du coffrage. Le béton est coulé et on le laisse durcir. Le coffrage intérieur est d'abord enlevé. Il est maintenant temps d'enlever le coffrage inférieur. Vous pouvez voir beaucoup de formes saillantes et de trous dans le caisson. Pourquoi en avons-nous besoin ? Nous le verrons bientôt. La poutre de lancement. La plus grosse machine utilisé dans ce projet est presque un robot. Un robot à quatre pattes. Oui, cette machine peut passer au segment suivant une fois qu'elle a terminé l'assemblage d'un segment. Voici comment elle procède. Au départ, la poutre de lancement est soutenue par ses supports. La poutre de lancement commence alors le travail de levage et d'assemblage des poutres caissons. L'assemblage entre une paire de pile est maintenant terminé. Pour réaliser l'assemblage des caissons de la section suivante, la poutre de lancement doit atteindre cette position. Pour se faire, elle doit utiliser ses quatre pieds. Tout d'abord, la jambe arrière vient s'appuyer sur le [Musique] pont. Ainsi, même si vous retirez la jambe centrale arrière, il n'y a pas de problème. La poutre de lancement reste stable. Ensuite, la jambe centrale arrière vient s'appuyer sur le tablier. La poutre de lancement peut maintenant se déplacer vers l'avant. La jambe avance s'appuie sur la prochaine pile. La jambe centrale arrière avance et s'appuie sur l'avant du tablier. Il est temps de déplacer le support vers l'avant et de l'appuyer sur la prochaine jetée. Ensuite, la jambe arrière est rétractée et l'ensemble de la poutre de lancement est à nouveau déplacée vers l'avant. Si vous observez sa position actuelle, elle est identique à celle qu'elle avait juste avant l'assemblage du segment précédent. Les jambes principales sont au centre de la poutre et cette dernière est correctement centrée. La poutre de lancement peut alors commencer le nouveau processus et ce cycle se répète. Voyons maintenant quelques détails sur l'assemblage des poutres caissons. Les ouvriers appliquent de la résine époxy sur la face de jonction des caissons. Vous pouvez voir comment les sailles et femelles s'emboitent parfaitement. Une fois l'assemblage d'un segment terminé, il restera un petit espace entre les deux. C'est délibéré. Si les ingénieurs avaient prévu de terminer parfaitement le segment avec les poutres caisson, il n'y aurait pas moyen d'ajuster la dernière. Le petit espace laissé est comblé par des barres d'armature et du béton. Les ingénieurs procèdent maintenant à l'opération la plus cruciale. L'insertion de câbles de tension en acier très résistant dans les trous des poutres caissants. Ils sont même en train de serrer les câbles. À ce stade, même si la poutre de lancement retire le support, le segment restera solide et stable. Le segment peut même supporter le poids d'au moins 20 voitures. Voici la grande question. Les câbles d'acier que les ouvriers ont insérés et serrés ne servent-ils qu'à lier les poutres caissons entre elles ? Même si les ouvriers n'avaient pas insérer les câbles de tension, les poutres seraient stables. Cependant, après quelques mois d'exploitation, des fissures commenceront à apparaître à la base des poutres caissons et condui finalement à une tragédie. Bienvenue dans l'ingénierie brillante de la poste contrainte du béton. Voici les ponts aériens en béton que nous avons réalisé. Ajoutons ces embouts et insérons des barres d'armature à l'intérieur. Dans l'une des poutres, je serre les barres d'acier et les maintiens en tension extrême. L'autre poutre comporte des barres d'acier mais sans aucune contrainte. [Musique] Testons maintenant la capacité de charge de ces deux autoponts à l'aide d'une voiture. Il s'agit de la poutre sans poste contrainte. Lorsque la voiture a transféré un certain poids, elle subit une rupture soudaine. La poutre avec les barres d'armature resserrée est capable de supporter un poids plus important. Elle s'est également rompue mais cette fois-ci la rupture est plus progressive et la capacité de charge est plus [Musique] élevée. C'est l'avantage du béton poste contrainte. Lorsque vous maintenez les câbles d'acier en tension et que vous ne les laissez pas revenir à leur longueur initiale, le béton se comprime. Quel en est l'avantage ? Lorsque le segment de béton est soutenu par ces deux extrémités, le segment se plie comme indiqué. De ce fait, la partie inférieure du segment sera en tension et la partie supérieure sera en compression. Le béton est bon en compression et mauvais en tension. Cela signifie que la partie inférieure qui subit une contrainte de traction développera facilement des fissures. La solution consiste à maintenir l'ensemble du bloc de béton en bonne compression bien avant la fin de la construction du pont. Dans ce cas, une contrainte de traction peut se produire dans la partie inférieure en raison de la charge active, mais elle est beaucoup plus faible que dans le cas précédent. De cette manière, les ingénieurs s'assurent que le pont durera des décennies sans développer de fissures. Ces puissants vérins hydrauliques effectuent le travail difficile de mise en tension des câbles d'acier. Le fluide à haute tension déplace le piston et les câbles sont tendus. Vous pouvez voir qu'après avoir tendu le câble, les ouvriers relâchent la pression, enlèvent la machine et coupent le surplu de câble. Alors, pourquoi ces câbles qui sont
sous haute tension ne se contractent-ils pas et ne reviennent-ils pas à leur longueur initiale ? Pour comprendre cette logique, nous avons imprimé en 3D un modèle simplifié du vin hydraulique et de l'ensemble du mécanisme de poste contrainte. Vous n'en reviendrez pas. Ces simples coinceurs ont la tâche délicate de maintenir les câbles tendus en place, même après le retrait du vin hydraulique. L'ingéniosité des coinseurs permet au câble d'être tendu vers l'extérieur, mais une fois tendu vers l'extérieur, il ne rentrera pas vers l'intérieur, même si vous enlevez tous les autres accessoires. Voici comment cela fonctionne. Il convient de garder à l'esprit que les coinceurs ne sont pas solidement reliés au câble. Que se passera-t-il si le bloc qui entoure les coinceurs se déplace de la sorte ? Le bloc comblera les espaces entre les différentes parties des coinceurs et ils formeront une connexion solide avec le câble. Il est évident que le câble sera étiré vers la droite. Maintenant, qu'en est-il de cette situation ? Ici, quelqu'un tire le câble vers la droite. Dans ce cas, les coinceurs ne forment pas de connexion forte avec le câble et le câble s'étire librement vers la droite. Gardez ces deux concepts délicats à l'esprit. Nous allons explorer l'ingénierie astucieuse de la postension. Lorsque le vérin se déplace de gauche à droite, les coinceurs extérieurs sont serrés et le câble se déplace de gauche à droite. Il subit une opération de tension. Les coinceurs intérieurs ne peuvent pas bloquer ce mouvement du câble puisqu'il ne se sert pas avec le câble. Lorsque le câble est suffisamment tendu, les ingénieurs relâchent la pression sur le piston. Ici, évidemment, le câble veut se rétracter vers l'intérieur. Cependant, dès qu'il bouge un peu, les coinceurs intérieurs se resserrent sur le câble et le mouvement ultérieur du câble est arrêté. En bref, ces coinceurs veilleront à ce que tous les câbles restent en tension pour toujours. Quel prou est technique que de maintenir les câbles toujours en tension ? La simplicité à son meilleur. Vous pouvez maintenant retirer les accessoires et couper le câble à partir d'ici. Le câble à l'intérieur de l'autopont restera sous tension. En réalité, un vin hydraulique est capable d'étirer plus d'une douzaine de câbles en une seule fois. Au départ, nous avions prévu de tendre trois câbles. Comme nos composants en plastique n'étaient pas en mesure de supporter cette charge, nous nous sommes contentés d'étirer un seul câble. Il est remarquable de constater que quelques câbles d'acier à haute tension peuvent augmenter considérablement la résistance du tablier d'un autopont. La structure qui relie le sol au tablier de l'autopont s'appelle une culée. L'angle de la culée est crucial pour l'entrée en douceur des véhicules sur l'autopont. Les culés sont remplis de terre. Désormais, les véhicules peuvent rouler en douceur sur l'autopont. Vous êtes-vous déjà demandé comment les ingénieurs parviennent à concevoir ces échangeurs intelligents et compliqués ? Passons maintenant en revue les principes de base de la conception des échangeurs. L'échangeur en trompette à trois voix est couramment utilisé lorsqu'une route se termine sur une autre route, facilitant ainsi les mouvements d'entrée et de sortie d'une voie de transit. Cette conception minimise l'utilisation du terrain et les coûts de construction et plus important encore minimise la nécessité de changer de voie. On le trouve souvent à l'extrémité des voies rapides ou comme transition. L'échangeur en trèfle est peut-être la plus belle innovation du génie civil. Cet échangeur qui ressemble à une feuille de trèfle est utilisé lorsque deux autoroutes se croisent. Il permet une circulation fluide sans nécessité de feu de signalisation. Dans un trèfle, tout le monde peut emprunter n'importe quelle route sans aucun problème. Il vous suffit d'observer ces animations graphiques pour comprendre comment ce type d'aménagement permet d'atteindre cet objectif. Cependant, la conception en trèfle nécessite beaucoup d'espace. Elle pose également des problèmes de circulation lorsque les véhicules entrent et sortent des [Musique] boucles. L'échangeur en diamant est une solution populaire lorsqu'une autoroute croise une route secondaire. Il se compose de quatre bretelles formant un losange d'où son nom. Ce type d'échangeur est efficace dans les zones où le volume de trafic est modéré car il offre un accès facile et direct entre les routes avec une utilisation minimale du sol. Il supporte des volumes de trafic et des vitesses élevées mais peut-être limité par des feux de signalisation qui peuvent entraîner des retards aux heures de pointe. Variante du trèfle complet, l'échangeur à trèfle partiel élimine certaines boucles afin de réduire l'espace nécessaire. L'avantage le plus important de ce type d'échangeur est qu'il minimise les problèmes d'entrecroisement que l'on rencontre avec les trèfles traditionnels. Ce type d'échangeur combine les caractéristiques d'un échangeur en trèfle et d'un échangeur en diamant. Les échangeurs partiels en trèfle sont particulièrement efficaces dans les banlieux. Les ingénieurs coulent les câbles de poste tension ou les gardent simplement dans un conduit. Dans le premier cas, les câbles de poste tension sont liés au ciment. Dans le second cas, ils ne sont pas liés. S'ils ne sont pas liés, il faut ajouter de la graisse dans le conduit pour éviter la corrosion. La précontrainte par collage offre une meilleure résistance à la corrosion. Cependant, la précontrainte par collage nécessite plus de câbles pour atteindre le même niveau de compression que la méthode non collée. Vous avez peut-être remarquer ce genre de discontinuité et d'arrangements étranges sur les autoponts. Si vous vous penchez sur les détails, vous serez surpris par les subtilités de l'ingénierie. Il s'agit de joint de dilatation. En génie civil, il est courant de laisser un espace dans les longues structures en béton. Les matériaux se dilatent ou se contractent en fonction des changements de température et ces espaces permettent ce mouvement. Si vous contraignez trop la structure, elle se fissurera lors des changements de température. Cependant, nous ne pouvons pas nous contenter de laisser un espace dans la route. Les joints de dilatation permettent le mouvement du tablier de la route tout en évitant d'avoir des trous. Cet élément vert est le support principal du joint de dilatation. Il est intéressant de noter que cet élément n'est pas fixé à la route, mais qu'il flotte sur deux roulements. Cela signifie que cet élément de support ne bloquera en aucune façon le mouvement d'établiers routier. Les boîtes de support du joint de dilatation sont libres de glisser le long de l'élément vert. La partie que vous voyez sur l'autopont est un ensemble de lamelle avec des bandes de caoutchou entre elles. Vous pouvez maintenant observer cette animation et comprendre le fonctionnement complet des joints de dilatation. Regardons encore une fois le fonctionnement du joint de dilatation, cette fois-ci du point de vue d'un piéton. Cela signifie également que le tablier de la route doit reposer sur des appareils d'appui. Les autopoms peuvent ainsi s'adapter au changement de température de l'environnement grâce aux appuis et aux joints de dilatation. L'autopont dont nous avons parlé jusqu'à présent est un autopont en béton, ce qui est le choix le plus courant. Toutefois, si vous examinez l'autopont de San Antonio au Texas, vous pourrez voir de nombreuses poutres en acier en dessous. Il s'agit d'un autopont à structure métallique. Les détails des autoponts à structure métallique sont illustrés dans ce visuel. Ils sont principalement utilisés lorsque la situation exige une période de construction plus courte. Ils sont plus légers et plus solides que les autoponts en béton. Leur principal inconvénient est qu'ils sont plus coûteux.