Quel est l'effet des diaphragmes d'extrémité sur les forces / déflexions des poutres précontraintes?

J'enveloppe les extrémités de butée des poutres de pont en béton précontraint dans le béton avant le coulage du tablier. (Pour la stabilité latérale et pour empêcher le sol de se répandre.)

La discussion sur les diaphragmes intermédiaires pour les poutres précontraintes abonde, mais je n'ai pas trouvé d'informations sur le comportement structurel des diaphragmes d'extrémité.

Aux fins d'un ingénieur-conseil

Mon jugement intestin / ingénierie me dit que l'effet est négligeable, mais je préfère comprendre ce qui se passe réellement avant de faire des hypothèses simplificatrices.

Conceptuellement (contre une poutre sans les diaphragmes):

1. Cela change-t-il les déflexions pendant le versement du pont? Qu'en est-il des déflexions à long terme?
2. Est-ce que cela change les moments de charge sous tension et / ou les cisailles?
3. Existe-t-il une logique selon laquelle la longueur encastrée devrait être fonction de la profondeur de la poutre ou de la longueur de la travée?

J'ai mis un croquis ci-dessous car la terminologie et les configurations de ponts typiques varient dans le monde.

Je n'ai aucune ressource à signaler à ce sujet, mais je suis assez certain que votre intuition est correcte. En fait, les diaphragmes d'extrémité existent dans les ponts principalement pour retenir le sol à l'approche. Ils peuvent également être utiles pour la stabilité latérale temporaire des poutres, mais si c'était la seule raison, un contreventement métallique temporaire serait beaucoup plus facile et moins cher. L'instabilité latérale (flambage) dans la structure finale n'est généralement pas un facteur déterminant, surtout compte tenu du contreventement (partiel) qu'est la dalle.

Les diaphragmes à mi-portée aident à la répartition transversale de la charge et empêchent les poutres primaires de «s'ouvrir» avec la flèche de la dalle. Il en va de même dans une certaine mesure pour les diaphragmes d'extrémité, mais dans une bien moindre mesure puisque la charge est transmise presque immédiatement aux roulements. Les roulements aident également à empêcher les poutres de "s'ouvrir". C'est probablement pourquoi vous n'avez trouvé aucune ressource en ce qui concerne les diaphragmes d'extrémité: personne n'a vraiment pris la peine d'y penser trop.

Maintenant, répondant à vos questions spécifiques:

1. Cela changerait quelque peu les flèches, car le diaphragme d'extrémité va changer les répartitions de charge de votre dalle à vos poutres. Cela sera plus pertinent si votre pont a une petite distance entre les diaphragmes (moins de deux fois la distance entre les poutres primaires, selon les méthodes classiques de dalle telles que Rüsch). Si les diaphragmes sont plus étalés, ils n'auront presque aucune influence sur la répartition de la charge et n'influenceront donc pas les flèches. Cela s'applique également aux déviations à long terme.

   Les déformations à long terme sont cependant influencées par un autre facteur, à savoir les pertes différées de la précontrainte. Au fil du temps, les faisceaux primaires vont essayer de rétrécir. Cela est dû non seulement au retrait naturel du béton, mais aussi au fluage en compression de la précontrainte. Si tous les faisceaux étaient exactement les mêmes, le fluage et le retrait devraient progresser de manière similaire le long de chacun d'eux. Dans ce cas, le diaphragme d'extrémité n'aurait pas d'effet puisque tous les faisceaux le "tireraient" de la même quantité, ce qui impliquerait une simple translation du corps rigide, sans aucune déformation sur le diaphragme.

   Cela, cependant, serait dans le monde parfait, et ce n'est pas le nôtre. Le fluage et le retrait sont mystérieux et instables, avec beaucoup de dispersion. Ainsi, même des faisceaux exactement similaires entraîneraient probablement des fluage et des rétrécissements différents, ce qui signifie que les diaphragmes d'extrémité seraient déformés. Les déformations des diaphragmes (qui apparaîtraient comme des forces de cisaillement horizontales sur le diaphragme) créeront des forces de traction dans les poutres primaires au fil du temps et ces forces de traction influenceront le comportement de fluage des poutres au fil du temps, conduisant à un effet récursif.

   De plus, les poutres ne seraient jamais exactement les mêmes parce que la charge dans chaque poutre est différente (peut-être que les poutres centrales ont des charges similaires, mais elles ne seront certainement pas similaires à celles aux extrémités transversales du pont), ce qui est suffisant pour générer (légèrement) différents comportements de fluage dans les poutres.

2. Comme mentionné au début du point 1, cela modifiera les contraintes subies dans les poutres car la répartition des charges de la dalle aux poutres est modifiée par l'existence des diaphragmes d'extrémité. Cependant, si les diaphragmes sont suffisamment éloignés, l'effet est presque certainement négligeable.

3. Ici, j'ai un peu moins pour continuer. Je peux dire, cependant, que dans l'entreprise où je travaille, nous n'intégrons généralement le faisceau primaire que de quelques centimètres (3 à 5 cm, généralement) dans les diaphragmes d'extrémité. Cela permet au renfort de contrôle des fissures des membranes d'extrémité de passer sans trop de bruit. Les poutres primaires sont conçues avec tout leur renfort dépassant aux deux extrémités afin de s’ancrer dans les diaphragmes. De toute évidence, si votre faisceau est inhabituel ou s'il s'agit d'un faisceau profond, le comportement peut être différent.