Les raidisseurs sont des plaques ou des sections secondaires qui sont fixées à des bandes ou des brides de poutre pour les rigidifier contre les déformations hors plan.

Presque toutes les poutres principales du pont auront des raidisseurs. Cependant, la plupart n’auront que des raidisseurs de bande transversaux, c’est-à-dire des raidisseurs verticaux attachés à la bande. Les poutres profondes ont parfois également des raidisseurs longitudinaux. Les raidisseurs de bride peuvent être utilisés sur les ponts à poutres en caisson à grande portée, mais il est peu probable qu’ils soient rencontrés ailleurs.

Des indications sur la conception des raidisseurs sont données ci-dessous et dans les Notes d’orientation GN 2.04 et GN 2.05.

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Types de raidisseurs

Il existe deux principaux types de raidisseurs:

• Raidisseurs longitudinaux de bande, qui sont alignés dans le sens de l’envergure
• Raidisseurs transversaux, qui sont alignés normalement dans le sens de l’envergure de la poutre.

• Types of stiffeners
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  Stiffeners on I-section girders

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  Stiffeners on box girders

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  Raidisseurs longitudinaux et transversaux dans une poutre en caisson
  (Image reproduite avec l’aimable autorisation d’Atkins)

  Les raidisseurs transversaux à bande sont généralement fournis aux positions de roulement et sont connus sous le nom de raidisseurs de roulement. Pour l’entretien futur, il est recommandé de prévoir des raidisseurs de roulement aux points de levage (lorsque les poutres doivent être soulevées pour libérer les roulements pour le remplacement). D’autres raidisseurs transversaux sont appelés raidisseurs transversaux intermédiaires.

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  Raidisseurs de bande transversaux
  (Image reproduite avec l’aimable autorisation d’Arup)

  
  

  Les poutres en caisson ont généralement des diaphragmes aux positions de supports au lieu de raidisseurs. Ce sont généralement des plaques solides à l’intérieur de la boîte.

  Sections de raidisseur

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  Sections de raidisseur

  Une variété de sections ont été historiquement utilisées comme raidisseurs, mais le raidisseur plat simple est le type presque toujours utilisé dans les conceptions modernes. Les raidisseurs peuvent être fixés sur un côté de la plaque (simple face) ou sur les deux côtés (double face). Habituellement, les raidisseurs de roulement sont à double face, tandis que les raidisseurs de bande intermédiaires sont à simple face. Les raidisseurs peuvent également être doublés, voire triplés, pour former des raidisseurs à plusieurs jambes.

  À quoi servent les raidisseurs?

  Les raidisseurs ont l’une des fonctions suivantes ou les deux :

  • Contrôle du flambage local
  • Raccordement des entretoises ou des poutres transversales

  Contrôle du flambage local

  Le flambage local se produit lorsqu’une section transversale est suffisamment mince pour que le flambage se produise dans la section transversale, en raison soit de la compression, soit du cisaillement. Les bandes des poutres de pont sont généralement vulnérables au flambage local, mais les brides sont généralement beaucoup plus épaisses et intrinsèquement plus résistantes au flambage.

  Un flambage local peut se produire en raison d’une charge de compression transversale, par exemple une bande soumise à une réaction d’appui, d’une charge de compression longitudinale, par exemple par flexion ou par cisaillement.

  Dans tous les cas, l’ajout d’un raidisseur relativement petit sur une plaque mince peut augmenter sensiblement la résistance au flambage local.

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  Raisons des raidisseurs transversaux

  
  

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  Raisons des raidisseurs longitudinaux

  
  

  Raccordement des entretoises ou des poutres transversales

  Le moyen le plus simple de solidariser les poutres en acier est de fixer les entretoises aux raidisseurs transversaux. Ainsi, les positions de raidisseur coïncident presque toujours avec les positions de contreventement.

  Dans un tablier d’échelle, les bandes de poutres transversales peuvent être connectées directement aux raidisseurs de poutre principale, de sorte que l’espacement des raidisseurs correspond à l’espacement des poutres transversales. Dans un pont à poutres multiples avec entretoise transversale, les éléments de contreventement sont généralement reliés aux raidisseurs de poutre principale, de sorte que l’espacement des raidisseurs est le même que l’espacement des entretoises.

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  Exemples de raidisseurs reliant les contreventements

  
  

  Conception de raidisseurs pour le flambage local

  Il y a deux étapes dans la conception des raidisseurs. Tout d’abord, la conception doit identifier où les raidisseurs sont nécessaires pour que les poutres principales soient adéquates. Ensuite, les raidisseurs eux-mêmes doivent être conçus.

  Raidisseurs de roulement

  EN 1993-1-5, la clause 5.1(2) donne un critère pour savoir quand les raidisseurs de roulement sont obligatoires. La plupart des poutres de pont nécessiteront des raidisseurs de roulement selon ce critère. Même si des raidisseurs de roulement ne sont pas requis par cette clause, ils peuvent toujours être fournis si vous le souhaitez – cela peut bénéficier de la résistance au cisaillement calculée par la clause 5.3 de la norme EN 1993-1-5.

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  Poteaux d’extrémité

  Au niveau des supports d’extrémité, si des raidisseurs de roulement doivent être fournis, il convient de décider s’il faut prévoir un « poteau d’extrémité rigide », comme indiqué dans la norme EN 1993-1-5, Figures 5.1 et 9.6. Un poteau d’extrémité rigide bénéficiera de la résistance au cisaillement calculée par la clause 5.3 de la norme EN 1993-1-5. Bien que les poutres rivetées plus anciennes au Royaume-Uni puissent avoir un détail d’extrémité de poteau d’extrémité rigide, la pratique britannique plus récente n’a pas été de fournir des poteaux d’extrémité rigides, mais de fournir un « poteau d’extrémité non rigide ». Si un poteau d’extrémité rigide est requis, les exigences minimales en matière de raidisseur sont indiquées dans la clause 9.3.1 de la norme EN 1993-1-5.

  Après avoir décidé que des raidisseurs de palier doivent être fournis, pour vérifier la conception des raidisseurs de palier, déterminer la section de raidisseur efficace conformément à la clause 9.1(2) de la norme EN 1993-1-5. Notez que les raidisseurs multi-jambes doivent être divisés en sections efficaces distinctes et les charges divisées entre elles. Des directives sur la conception des raidisseurs de roulement sont données à la section 8.3.2 de la SCI P356.

  Les charges à prendre en compte pour la conception des raidisseurs de roulement sont données dans la clause 16 du PD 6695-2. La majeure partie de la charge sur le raidisseur sera la charge verticale de la réaction de roulement. Il y aura une charge horizontale à considérer pour résister aux forces FS comme indiqué dans la clause 10 du PD 6695-2, il peut également y avoir une charge horizontale du roulement s’il est fixe. Ces charges peuvent générer des moments de flexion dans la section du raidisseur.

  Après avoir déterminé la charge, vérifier la taille de raidisseur choisie en vérifiant l’adéquation de la section de raidisseur efficace pour agir comme colonne pour la charge axiale combinée et le moment de flexion, comme l’exige la clause 9.4 de la norme EN 1993-1-5.

  Raidisseurs de bandes transversales intermédiaires

  Il est généralement nécessaire de prévoir des raidisseurs intermédiaires sur les bandes de poutre principale dans le but pratique de relier les contreventements en torsion entre les poutres. Si c’est le cas, les positions de contreventement choisies détermineront les positions d’au moins certains des raidisseurs. Cependant, pour des poutres sans contreventement, telles que des poutres transversales dans un pont à tablier en échelle, ou si un contreventement en plan est utilisé, il peut n’y avoir aucune nécessité pratique pour des raidisseurs intermédiaires. L’exigence pour les raidisseurs transversaux intermédiaires est déterminée par la vérification de la résistance au cisaillement – cela indiquera où des raidisseurs sont nécessaires et où des raidisseurs supplémentaires à ceux pour le contreventement sont nécessaires.

  La vérification de la résistance au cisaillement de la poutre est effectuée conformément à la norme EN 1993-1-5, clause 5.2(1) et 5.3(1). Il est à noter que la contribution de résistance de la bande qui provient de la clause 5.3(3) de la norme EN 1993-1-5 et de l’annexe A.3 de la norme EN 1993-1-5 est fonction de l’existence et de l’écartement des raidisseurs intermédiaires, et si ces raidisseurs intermédiaires sont classés comme rigides. Comme première étape de la conception, il est suggéré qu’au départ, on suppose qu’il n’y a pas du tout de raidisseurs intermédiaires; si cela prouve que la poutre est suffisante en cisaillement, l’avantage de tout raidisseur intermédiaire pour la fixation du contreventement sera un bonus.

  Si la procédure ci-dessus détermine que des raidisseurs intermédiaires sont nécessaires, alors le concepteur devra choisir les positions et l’espacement de ces raidisseurs, et décider s’ils doivent être rigides. La vérification de la taille du raidisseur est similaire à celle des raidisseurs à roulement, en commençant par déterminer la section de raidisseur efficace conformément à la clause 9.1(2) de la norme EN 1993-1-5. Pour vérifier si le raidisseur est rigide, vérifiez que l’exigence de la clause 9.3.3(3) de la norme EN 1993-1-5 est satisfaite.

  Les charges à prendre en compte pour la conception des raidisseurs de roulement sont données dans la clause 15 du PD 6695-2. Les charges sur les raidisseurs intermédiaires sont généralement beaucoup moins élevées que pour les raidisseurs de roulement, mais les raidisseurs peuvent toujours être soumis à des forces et à des moments dus à l’interaction avec des poutres transversales ou des contreventements. Par exemple, dans un pont à tablier en échelle, le cisaillement dans les poutres transversales provoquera une force axiale dans le raidisseur de poutre principale. Il peut également y avoir une charge horizontale à considérer à partir du contreventement qui peut générer des moments de flexion dans la section de raidisseur. Après avoir déterminé la charge, vérifiez la taille de raidisseur choisie en vérifiant l’adéquation de la section de raidisseur efficace pour agir comme une colonne pour la force axiale combinée et le moment de flexion (le cas échéant) comme l’exige la clause 9.4 de la norme EN 1993-1-5.

  S’il n’y a pas de charge directe sur le raidisseur provenant de l’un des éléments ci-dessus, il suffit de s’assurer que la section de raidisseur efficace satisfait au critère de rigidité donné dans la clause 9.2.1(5) de la norme EN 1993-1-5. Des directives supplémentaires sur la conception des raidisseurs intermédiaires sont données à la section 8.3.1 de la SCI P356.

  Raidisseurs longitudinaux

  Comme indiqué précédemment, la plupart des ponts n’ont pas de raidisseurs longitudinaux. Les raidisseurs longitudinaux ne devraient être nécessaires sur aucune partie d’une section qui n’est jamais en compression ni sur aucune partie de la section classée en classe 1, 2 ou 3 conformément à la clause 5.2.2(8) de la norme EN 1993-1-1. Même si la partie de la section est classée dans la classe 4, les raidisseurs longitudinaux peuvent toujours ne pas être requis. Pour déterminer si les poutres ont une résistance à la flexion suffisante sans raidisseurs longitudinaux, la procédure est de suivre la clause 4.4 de la norme EN 1993-1-5. Pour déterminer si des raidisseurs longitudinaux sont nécessaires sur la bande pour conférer aux poutres principales une résistance au cisaillement suffisante, la procédure est la même que pour les raidisseurs intermédiaires, c’est-à-dire pour vérifier la résistance au cisaillement de la poutre conformément aux clauses 5.2(1) et 5.3(1) de la norme EN 1993-1-5.

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  Raidisseurs longitudinaux continus et discontinus

  
  

  S’ils existent, les raidisseurs longitudinaux peuvent être continus ou discontinus, en fonction de qu’ils soient continus à travers des raidisseurs et des diaphragmes transversaux. Des raidisseurs longitudinaux discontinus s’arrêtent et recommencent de part et d’autre du raidisseur transversal de sorte qu’ils ne captent pas les contraintes longitudinales globales de l’âme ou de la bride sur laquelle ils sont fixés. Ils sont là simplement pour résister au flambage de la bande ou de la bride. Les raidisseurs longitudinaux continus, cependant, captent les contraintes globales et ajoutent à la section transversale.

  Si des raidisseurs longitudinaux doivent être fournis, ils doivent être vérifiés en vérifiant l’adéquation de la section de raidisseur efficace pour servir de colonne, comme l’exige la clause 9.2.2(3) de la norme EN 1993-1-5.

  Détails du raidisseur

  Raidisseurs de palier

  Au niveau des roulements, les raidisseurs doivent généralement être assez importants pour résister aux forces de compression élevées et peuvent éventuellement être des raidisseurs à plusieurs jambes. Habituellement, un raidisseur double face est nécessaire pour éviter une excentricité élevée du chargement. Les raidisseurs de roulement sont généralement plus épais que la bande.

  Il est important de s’assurer que le raidisseur est « monté » sur la bride inférieure, ce qui signifie que le raidisseur est rectifié pour établir un bon contact avec la bride. Cela signifie que la part de la force axiale du raidisseur dans la section de raidisseur efficace peut être transmise par contact direct entre la bride et le raidisseur. Un moyen simple de déterminer la part de la force axiale du raidisseur consiste à calculer la contrainte à son centroïde, en tenant compte de l’excentricité de la force axiale sur la section effective, puis à multiplier cette contrainte par la surface du raidisseur.

  Les soudures sont presque toujours des soudures d’angle continues sur les deux côtés du raidisseur. Une soudure simple de 6 mm de longueur de jambe peut être adéquate, mais doit souvent être de 8 ou 10 mm. La soudure doit être dimensionnée de manière à pouvoir transmettre la part de la charge de roulement du raidisseur dans la bande.

  Raidisseurs intermédiaires

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  Raidisseur élargi pour laisser place aux connexions

  Pour les raidisseurs à bande transversale intermédiaires, le raidisseur n’a probablement pas besoin d’être très grand. Typiquement, une plaque simple face de 150x15mm a une résistance et une rigidité adéquates. Parfois, la taille du raidisseur devra être augmentée pour accueillir les connexions. Cela peut être fait en augmentant la taille de la plaque à 200x20mm ou peut-être 250x5mm. Alternativement, la largeur du raidisseur peut être localement augmentée pour fournir une zone de connexion, comme illustré.

  Traditionnellement, le rapport largeur/épaisseur du raidisseur a été limité à 10 au maximum pour éviter un flambage local. Cependant, les Eurocodes n’ont aucune restriction sur ce rapport, et des raidisseurs plus minces sont autorisés, bien qu’il puisse être nécessaire de vérifier qu’ils ne risquent pas de flamber localement. Peu importe si le raidisseur est plus épais que la bande, des raidisseurs généralement plus épais sont recommandés.

  Pour donner un aspect propre au pont, il est normal de concevoir les poutres extérieures de telle sorte que les raidisseurs transversaux intermédiaires soient sur la face interne de l’âme et donc non visibles en élévation.

  À moins qu’il n’y ait une force axiale importante sur le raidisseur, un détail de soudure simple tel qu’une soudure d’angle continue de 6 mm de longueur de jambe sur les deux côtés du raidisseur doit être suffisamment solide et durable.

  La Note d’orientation 2.03 donne des indications supplémentaires sur le raccordement des entretoises.

  Connexions à la bride

  R19 Fig12.PNG

  Connexions du raidisseur à la bride

  Les raidisseurs à bande transversale sont parfois soudés à la bride, et parfois arrêtés juste à côté de l’une ou de l’autre des brides ou des deux.

  La nécessité d’une connexion à une bride dépend de la nécessité de transférer des forces sur les brides. S’il y a une force axiale importante à transférer au raidisseur de l’une des brides, il sera nécessaire de souder le raidisseur à cette bride. Par conséquent, les raidisseurs de palier doivent être reliés à la bride inférieure si une partie de la réaction de palier doit être transférée au raidisseur. S’il y a un contreventement relié au raidisseur, il est probable qu’il soit nécessaire de souder le raidisseur à la bride de compression pour transférer la force de cisaillement latérale. Une connexion à la bride supérieure empêche également un problème de fatigue dans la bride supérieure à la soudure de la bande lorsque le tablier tente de tourner sur la poutre en raison des charges de circulation. L’avantage d’arrêter le raidisseur en deçà de la bride est qu’il évite un éventuel piège à eau sur la surface supérieure de la bride inférieure. Ceci est particulièrement important pour éviter l’altération des ponts en acier.

  Lorsqu’un raidisseur doit être soudé à une bride, les tolérances normales de construction entraîneraient un petit espace entre le raidisseur et la bride, à moins que le raidisseur ne soit monté; toutes les forces seront donc transférées à travers les soudures. Toutefois, si un raidisseur est monté sur la bride, le fabricant rectifiera l’extrémité du raidisseur de manière à assurer un bon ajustement avec la bride sur une proportion importante de la surface du raidisseur. Cet exercice nécessite un travail supplémentaire (et un coût), de sorte que les raidisseurs ne doivent être montés que lorsque cela est nécessaire, par exemple pour les raidisseurs de roulement et pour les raidisseurs lors d’un changement de direction de la bride. De plus, il n’est pratiquement pas possible de monter un raidisseur sur les deux brides, de sorte que l’extrémité ajustée sera à l’extrémité où la plus grande force doit être transmise, généralement la bride inférieure.

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  Raidisseur aux raccords à brides

  
  

  Trous de cope

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  Détails des trous de Snipe et de cope

  Au coin d’un raidisseur de bande transversale où la plaque de raidisseur rencontre la bande pour souder à bride, il sera nécessaire de façonner le raidisseur pour éviter la soudure. Il y a deux options, soit snipe le raidisseur pour s’adapter à la bande pour souder et souder toutes les interfaces, soit fournir un trou de cope. Bien que la première option nécessite de souder une soudure par-dessus une autre, ce détail peut être plus facile à fabriquer que la seconde, car il est difficile de réaliser de manière satisfaisante des soudures continues autour des trous et d’appliquer de la peinture sur toutes les surfaces.

  1. 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 BS EN 1993-1-5:2006 + A2:2019. Eurocode 3 : Conception de structures en acier. Éléments structurels plaqués. BSI
  2. 2.0 2.1 2.2 PD 6695-2:2008 +A1:2012 Recommandations pour la conception de ponts selon la norme BS EN 1993. BSI
  3. BS EN 1993-1-1:2005 +A1:2014, Eurocode 3 : Conception de structures en acier. Règles générales et règles pour les bâtiments, BSI

  Ressources

  • Iles, DC (2010) Conception de ponts routiers composites. (P356 y compris le rectificatif, 2014). SCI
  • Hendy, C.R.; Iles, DC (2015) Steel Bridge Group: Notes d’orientation sur les meilleures pratiques dans la construction de ponts en acier (6e numéro). (P185). SCI
    • Note d’orientation 2.03 Connexions de contreventement et de traverse
    • Note d’orientation 2.04 Raidisseurs de roulement
    • Note d’orientation 2.05 Raidisseurs de bandes transversales intermédiaires

  Voir aussi

  • Ponts composites multi-poutres
  • Ponts composites à tablier en échelle
  • Ponts en poutre-caisson
  • Acier résistant aux intempéries
  • Ponts – conception initiale
  • Conception des poutres dans les ponts composites
  • Conception en fatigue des ponts
  • Systèmes de contreventement
  • Connexions dans les ponts
  • Spécification de l’articulation et du roulement des ponts
  • Conception pour la construction de ponts en acier
  • Highways England DMRB (Manuel de conception des routes et des ponts)
  • Highways England MCDHW (Manuel des Documents Contractuels pour les Travaux routiers)
  • Le Groupe des Ponts en acier (SBG)