Pourquoi concevoir un pont haubané avec des pylônes inclinés vers l'obstacle à franchir?

Voici un Vidéo Youtube avec un concept de pont en construction à Saint-Pétersbourg. La plus grande travée du pont est haubanée et conçue pour générer du trafic sur le chenal de la Neva.

La plus grande portée repose sur deux pylônes placés symétriquement de manière à être inclinés vers l'axe du chenal. Quelque chose comme ça:

Cela diffère beaucoup de la conception "habituelle" où les pylônes sont construits debout. Ils peuvent avoir la forme d'un "A" mais n'ont toujours pas d'inclinaison le long de l'axe de la route.

La stratégie habituelle de construction de ponts à haubans consiste à construire d'abord les pylônes et les supports temporaires, puis à assembler le tablier sur ces supports, puis à monter les câbles, puis à retirer les supports temporaires. Peut-être que les pylônes se chargent de manière uniforme une fois la construction terminée, mais la construction de pylônes inclinés de dizaines de tonnes de béton armé pose un défi - les pylônes et leurs fondations doivent supporter les charges supplémentaires qui apparaissent simplement du fait de l'inclinaison des pylônes. Construire un pylône vertical semble beaucoup plus facile.

Il semble que cette conception pose simplement des problèmes supplémentaires et ne procure aucun avantage par rapport aux pylônes construits debout.

Pourquoi concevoir un pont avec des pylônes inclinés vers le chenal de la rivière au lieu de pylônes verticaux?

Pourquoi construire des pylônes inclinés loin de l'obstacle étant franchi?

En plus d'être esthétiquement intéressant, cela peut aussi être structurellement efficace. Personnellement j'adore les nombreux ponts de Calatrava utilisant ce concept, en particulier le Puente del Alamillo . Le pylône est en fait entièrement en compression sous charge morte: la contrainte exercée sur le câble et le poids propre du pylône se transforment en force directement dans l'axe du pylône.

Pourquoi construire des pylônes inclinés vers l'obstacle étant franchi?

Malheureusement, la réponse principale est l'esthétique. "L'art" prend une place de choix et augmente les coûts. Parce que nous avons ici le poids propre du pylône et la contrainte du câble, qui courbent le pylône dans la même direction. Pour contrer cela, vous utiliserez généralement beaucoup de précontrainte.

Ok donc je pouvez Assurez-vous que cela pourrait avoir un sens technique si, en raison des contraintes de votre site, vous aviez une travée principale courte et des backspans longs; En effet, la force exercée par le câble de la face arrière (agissant contre le poids propre du pylône) pourrait être supérieure à la force du câble de la travée principale. Mais ce serait très inhabituel et ce n’est pas le cas dans la photo que vous avez fournie.

Une note sur la construction des pylônes inclinés

En fait, votre "stratégie habituelle" n’est pas courante pour les plus grands ponts à haubans. Beaucoup plus commun est de construire une section du pylône et une section du pont, en les reliant avec un câble, puis en répétant. Suivant cette méthode, la charge déséquilibrée du poids propre sur un pylône incliné est considérablement réduite.

Comme le dit AndyT - il semble que ce soit esthétique dans la plupart des cas.

Compte tenu de ce qui précède comme réponse, ce qui suit est essentiellement un commentaire, mais il semble intéressant de le publier car il donne beaucoup de détails sur ce qui entre dans la conception et sur les problèmes qui ne sont pas apparents pour les "étrangers" mais qui peuvent être importants. Par exemple, dans cet exemple, la portée est très légèrement incurvée, ce qui entraîne une flèche de 66 mm dans la chaussée (moins de 3 pouces), mais elle a entraîné des difficultés supplémentaires. Et les efforts nécessaires pour construire ce pont et les tolérances serrées ne sont pas du tout évidents à l'inspection.

Cela semblait utile car, alors que la question initiale portait uniquement sur les tours inclinées, cela montre combien d'autres facteurs invisibles peuvent affecter la conception.

PONT D'ACCUEIL POUR CÂBLES DE ROUTE D'ORMISTON
Ce document fournit un aperçu des défis de construction sélectionnés rencontrés pendant la construction du pont haubané d'Ormiston Road, un emblématique hauban pont composite en acier et béton construit dans le parc Sir Barry Curtis, Manukau City, Auckland.

Si je comprends bien la description, une tour est en compression considérable et l’autre en tension. C'est un petit pont routier, mais diverses contraintes rendent les difficultés techniques plus grandes que sur certains ponts beaucoup plus grands.

Quelques commentaires clés - l’ensemble du document mérite d’être lu.

• La construction du pont à haubans était techniquement très complexe en raison de la géométrie asymétrique et tolérances très serrées spécifiées. Le tablier de pont est sur un rayon d’environ 37 km, ce qui semble très plat mais entraîne des variations de niveau dues courbure de 66mm sur toute la longueur du pont. Les pylônes de 45,5 m sont constitués d’une section de 28 m de béton armé effilée à partir de 1,8 m de diamètre à la base 1,3 m de diamètre en haut, avec un caisson en acier de 5,5 m de hauteur pour assurer l'ancrage pour les haubans et surmonté d’une flèche de 12m en acier inoxydable et verre. Pour compliquer encore les choses, les deux pylônes sont inclinés de 15 ° dans le sens de la longueur. degrés et inclinés ensemble à 5 degrés et ne sont pas autonomes.

• Il y avait très peu de tolérance pour s'assurer que les câbles de hauban étaient correctement alignés pylône et les ancrages de pont. La tolérance de rotation angulaire de 0,25 degrés généralement spécifié pour les ponts à haubans requis la tolérance de position de la rester ancrages à moins de 3mm. Avec ce niveau de précision, une grande partie de la l’effort de construction et l’atténuation des risques étaient axés sur l’intégrité de l’enquête et conservation des tolérances de construction.

• Les pylônes en béton sont inclinés dans deux directions, fournissant un élément dynamique à la pont. Ils sont également positionnés plus près du pilier ouest que du côté est. ce qui signifie que la portée arrière est considérablement plus courte que la portée antérieure. Cette asymétrie génère un soulèvement considérable du pilier occidental auquel on résiste avec de profondes pieux de tension.

• Après la recherche, les conduits de Drossbach normaux ne pouvaient pas être utilisés a montré que Drossbach pouvait s’effondrer à environ 12 m de béton. Acier 100NB tuyau de pression a été utilisé comme une alternative, ce qui pourrait faire face à la haute hy

• Les tendons étaient assemblés au sol avant d'être soulevés et placés à l'intérieur des piles qui avait déjà la cage d'armature installée. Il a fallu un effort synchronisé de 3 grues à l'aide de 6 moufles mobiles et d'une excavatrice pour lever avec succès les 45 m de long tendons flexibles d’horizontale à verticale, sans plier le tendon, afin qu’ils pourrait être abaissé dans le boîtier de pile.

• Les tendons de la pile traversent la culée ouest et se terminent dans le pont. Ce signifiait que les tendons ne pouvaient pas être stressés et collés tant que le pont n’avait pas été versé, environ 9 mois plus tard. En tant que mesure temporaire visant à empêcher la corrosion de brin, ** une solution d’hydroxyde de sodium a été introduite dans les tendons pour créer un environnement alcalin protecteur. Des tests de pH réguliers ont été utilisés pour surveiller et maintenir alcalinité.

• Alors que la travée du pont est courte à 70 m, la zone de charge effective des câbles par affluent était de magnitude similaire à un pont à haubans beaucoup plus grand en raison de la grande largeur du pont et a abouti à des haubans de taille similaire.

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

Localisation sur Google Maps

Je crois qu'il y a une raison d'ingénierie raisonnable que personne n'a encore signalée. Sur l'image de la question initiale, la travée centrale semble être légèrement plus longue que deux fois la longueur de chaque travée externe supportée par un câble. Cela implique une charge plus importante de chaque moitié de la travée centrale que de chaque travée externe supportée par un câble. En outre, les câbles des pylônes strictement verticaux devraient devenir moins profonds pour atteindre la plus grande distance du centre de la travée centrale, ce qui augmenterait encore la tension nécessaire pour supporter la même charge verticale partielle.

Cela entraînerait une tension déséquilibrée sur les tours verticales et tendrait à les attirer vers l'intérieur et à déformer le pont. Avoir les tours inclinées vers l'extérieur - et / ou être tirées vers l'extérieur par une tension supplémentaire dans l'appui au sol - peut être un moyen de compenser le déséquilibre (comme dans l'exemple asymétrique de la réponse de @RussellMcMahon), mais il se peut que le niveau de tension requis devient impraticable pour la charge et la distance requises et compte tenu de la structure de support sur le lit de la rivière pour le pont en question. Quoi qu’il en soit, il semblerait que plus de soutien structurel - et donc de dépense - serait nécessaire pour que les tours s’appliquent vers l’extérieur malgré des tensions encore plus grandes, afin de permettre un accès encore plus grand au centre de la longue travée centrale. (C’est peut-être pour cette raison que la sagesse conventionnelle avait du mal à trouver un design réalisable et abordable, si c’était vrai dans ce cas.)

Au lieu de cela, il apparaît qu'en faisant basculer les tours vers l'intérieur, les câbles sont en mesure de maintenir un profil plus équilibré, en minimisant les contraintes imposées à la conception. Les sommets des tours sont proches de chaque point médian entre le centre de la travée centrale et la portée extérieure de chaque travée externe supportée par un câble, de sorte que les câbles soumis à la plus grande tension (et ayant la plus grande composante horizontale) sont les plus symétriques ... maintenir ensuite les forces latérales sur chaque tour équilibrées. C'est plus comme si la base des tours verticales était simplement plus éloignée les unes des autres tout en gardant les sommets fixes, ce qui signifie que la structure et les frais sont plus similaires à ceux d'une travée centrale plus courte utilisant des câbles symétriques des tours verticales plutôt que les dépenses d'accélération pour une distance plus longue avec des dessins conventionnels.

La distance exacte entre les supports de câble 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 faire varier légèrement la charge supportée par chaque support, le point de montage sur la tour s'éloignant du centre la paire de charges partielles. Chaque paire de câbles plus rapprochés peut ensuite être placée de manière à équilibrer la tension latérale au niveau de la tour et à maintenir la charge exercée sur la tour dirigée le long de son axe de résistance à la compression. Les mathématiques techniques permettant de déterminer les placements optimaux me dépassent. Il est possible que l'espacement de charge du câble soit uniforme après tout; cela ne doit pas nécessairement être avec cette approche.