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Les gués : un gué est un endroit permettant de traverser un cours d'eau à pied sur des pierres de gués ou sur une chaussée immergée.
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Les ponts mycéniens sont formés de pierres grossièrement taillées et permettent la traversée de courts fossés.
Source : katescorner.e-monsite.com
Source : erve.portail-bassins-versants.fr
Les premiers ponts en pierre
Les plus grands ponts en pierre
Le viaduc de Göltzschtalbrücke, en Allemagne est le plus grand pont de maçonnerie au monde avec une longueur totale de 578 m et une hauteur de 78 m. Il fut construit de 1845 à 1851 et comporte 81 arches réparties sur 4 étages.
L'homme a toujours cherché à franchir des obstacles de plus en plus grands avec les matériaux de son époque. La pierre étant un matériau très solide, elle fut utilisée pendant des siècles pour construire de grandes oeuvres.
Source : Structurae.info
Le pont de maçonnerie ayant la plus grande portée principale est le "Pont de la Paix" situé en Allemagne avec une longueur de 90 m. Construit en 1905, ce pont fut un exploit de par sa longueur et sa largeur. Sa solidité lui permit de résister aux différentes guerres du XXème siècle.
Les caractéristiques des ponts en pierre
PONTS EN PIERRE
La pierre naturelle se différencie des pierres artificielles comme les blocs de béton ou les briques d’argile. Elle est un des premiers matériaux de construction utilisés. La pierre a donc une résistance mécanique suffisante et une durabilité dans le temps pour la construction du pont en pierre. Mais la pierre est un matériau lourd et nécessite beaucoup de main-d'oeuvre à l’extraction et préparation du matériau jusqu'au lieu de construction. Les nouveaux types de matériaux ne nécessitent pas autant de main-d'oeuvre, les rendant moins chers à produire.
PONTS EN BOIS
Les caractéristiques et les méthodes constructives des ponts en bois
Les plus grands pont en bois
Les premiers ponts en bois
Les premiers ponts en bois sont des ponts gaulois. Ils se composaient de troncs d'arbres posés à angle droit par rangées, entre lesquelles on bloquait des quartiers de roches : ce procédé est un empilage.
Le pont Sublicius est le premier et le plus ancien pont de Rome. Sa construction fut ordonnée par Ancus Marcius. Il fut détruit et reconstruit plusieurs fois seulement en bois pour des raisons stratégiques (facilité de démontage).
Pont Sublicius (630 av JC)
Source : fracademic.com
Source : wikimedia.org
Pont gaulois
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Les ponts en bois sont des modèles d’ouvrage de franchissement respectueux de l’environnement. Le pont en bois de Crest construit en 2001 est le plus grand pont en bois de France. Il mesure 92.8 mètres de long et 8 mètres de large. Il favorise le développement de la ville tout en respectant l'environnement.
Source : est.cerema.fr
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Le pont d'U Bein en Birmanie est quant à lui le plus long pont en bois au monde. Il traverse le lac Taungthaman sur 1.2 km. Il fut construit en 1849 en bois de teck et continue à être utilisé aujourd'hui.
Source : wikimedia.org
Les ponts en bois possèdent des qualités comme leur légèreté, leur coût peu élevé ou encore leur facilité de construction et d’établissements. Ils jouent un rôle important dans le développement au Moyen Âge et perdurent jusqu'à nos jours. Cependant, les ponts en bois ont besoin d’un entretien régulier et aussi d'une bonne disposition constructive protégeant le bois. C’est pourquoi le choix de l'essence est essentiel : il faut la choisir en fonction du milieu d’établissement du pont, c'est-à-dire en fonction de son exposition au soleil ou aux intempéries. Le bois étant est un matériau organique, donc une source de nourriture pour des êtres vivants, les risques principaux sont certains champignons présents dans des milieux humides.
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Le pont couvert : constitué d'un plancher soutenu par des traverses ou des longerons et recouvert d’une toiture, d'où le nom de pont couvert. Cette toiture limite les agressions du pont et augmente sa durabilité.
Il existe plusieurs dispositions constructives de pont en bois:
Le pont Smith sur la rivière Brandywine au Delaware (États-Unis).
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Les bardages sont une couche superficielle, majoritairement en bois, qui recouvre les poutres porteuses pour les protéger, .
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Les assemblages :
Il en existe plusieurs types.
Le bois sur bois ( tenons, mortaise.... ) transmet principalement des effets de compression. Il est peu adapté aux structures extérieures car il piège l’eau. Il est donc peu utilisé. L'assemblage mixte bois/métal (doué, boulonné....) fonctionne sur un cisaillement des organes métalliques. C’est un assemblage plus ou moins rigide selon le type, le nombre et la taille des organes.
L'assemblages collé et mécano collé, réalisé majoritairement en bois, est un procédé de fabrication consistant à coller des lamelles avec des fibres de matériaux dans le même sens.
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Les platelages :
On peut distinguer 3 types de platelages : les platelages en bois majoritairement faits pour les piétons, les platelages en bois recouverts d'une couche de roulement bitumée, et les platelage avec un tablier en béton recouvert d’une couche de roulement bitumée pour les ponts bois-béton.
Assemblage bois métal réalisé à l'aide de boulons et de plaques métalliques.
PONTS EN FER ET ACIER
Les premiers ponts en fonte
La révolution industrielle a permis la création de nouveaux matériaux, et ainsi des évolutions dans la construction des ponts. Le fer, l’acier et la fonte sont les matériaux les plus utilisés pour la construction de ponts car ils sont moins chers et l’homme cherche constamment à évoluer pour améliorer ses déplacements.
L'Iron bridge
Le premier pont métallique a été construit en Angleterre en 1779 ; l’Iron bridge par Abraham Darby III sur la Severn, à Coalbrookdale. Sa portée est de 30,5 m pour une longueur totale de 60 m, et il passe à 30 m au-dessus de la rivière.
crédit photo : english-heritage.org.uk
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Le plus grand pont en acier du monde est celui du détroit d’Akashi ; un pont autoroutier d’une longueur totale de 3911 m et d’une hauteur de 182 m. Sa construction débute en 1988 et se termine en 1998. Les tours du pont contiennent des masses pour diminuer les effets de vibrations dans la structure pendant les séismes.
Source : Wikipedia.org
Source : ensonhaber.com
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Un des plus grands et célèbres ponts en acier est le Golden Gate Bridge, situé à San Francisco aux États-Unis. Avec une longueur totale de 2 737 m et une portée de 1 280 m, ce pont est un symbole de l’ingénierie américaine reconnaissable partout dans le monde.
Source : queenanne.com
L'acier possède un module d'Young très élevé, aux alentours de 210 GPa, contrairement au bois qui possède un module d'Young de 10 à 20 GPa. Cela Permet la construction de structures beaucoup plus solides avec beaucoup moins de matière.
De plus, l'acier peut être traité de manière durable par galvanisation ou par peinture. Le faible entretien nécessaire baisse le coût des constructions à base d'acier sur le long terme. Cependant, dans les régions neigeuses, en hiver, le déneigement des routes par salage peut entraîner une détérioration rapide de l'acier comme nous en a informé le directeur de la voirie de Besançon.
Source : www.metalsupermarkets.com
L'avantage de l'acier, de nos jours, est son faible coût de production car c'est l'un des matériaux les plus recyclés sur la planète. Avec 40% de la production mondiale annuelle d'acier provenant du recyclage, les coûts de construction se voient diminuer. De plus, l'acier est produit dans des quantités astronomiques avec plus de 1.6 millions de tonnes produites annuellement sur l'ensemble du globe.
Les caractéristiques propres à l'acier
Les techniques de construction et de production
L'acier peut être utilisé de différentes manières mais il l'est principalement sous la forme de poutres métalliques. Les coûts de production sont là aussi très bas grâce à l'automatisation des usines. Le procédé de fabrication des poutres s'appelle le laminage à chaud. Cela consiste à faire passer une barre d'acier chauffée au rouge entre des rouleaux de formage comme montré sur le schéma ci-contre.
Assemblage de poutres métallique par rivetage.
Crédit photo : www.20th.ch
Les ponts métalliques ont différents procédés d’assemblage : le boulonnage, le rivetage et le soudage. Cependant, certaines méthodes comme le rivetage sont peu à peu abandonnées de nos jours car le soudage est plus performant et plus rapide.
Schéma du processus de laminage:
Une Barre d'acier (1), est passée dans différents rouleaux de formage (2.3.4) pour être terminée par des rouleaux de finition (5).
Les plus grands ponts en fer et acier
PONTS EN BETON
Les premiers ponts en béton
Les plus grands ponts en béton
Le premier pont en béton coulé au monde fut construit en 1855 à Grenoble par l'ingénieur civil Louis Vicat. C'est lui qui inventa la première sorte de ciment produit en masse appelé "ciment artificiel".
Ce pont était principalement une expérimentation et un essai de l'ingénieur français qui testait alors à l'époque la résistance de différents mortiers à base d'eau.
Ce pont fut entièrement coulé dans un coffrage en bois, une méthode peu pratique pour des ouvrages de plus grande envergure.
Source : francearchives.fr
Pont du Jardin des Plantes de Grenoble
Le premier grand pont fut quant à lui construit en 1899-1990 : c'est le pont Camille-de-Hogues.
Composé de 3 arches d'une longueur de 40 m pour deux d'entre elles et 50 m pour la plus grande, et d'une largeur de 8 m, ce pont routier fut le premier à utiliser pleinement les incroyables propriétés du béton armé.
Source : intranet.pogmacva.com
Pont Camille-de-Hogues
Les caractéristiques du béton armé, du béton précontraint et du béton
structurae.info
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Le plus grand pont en béton au monde fut construit de 2004 à 2009 au Vietnam. Le pont Cuu Long est un pont à haubans en béton précontraint. Après avoir rencontré des difficultés de construction (un effondrement qui entraîna la mort de 52 ouvriers), le pont détient maintenant le record du pont en béton le plus long avec une portée principale de 550 m et une longueur totale 1010 m .
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Le pont de l'Iroise est le plus grand pont en béton précontraint de France. Il est situé en Bretagne et franchit l'Elorn. Avec une portée principale de 400 m et une longueur totale de 800 m, ce pont routier de 1994 est le plus grand de France.
structurae.info
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Le béton armé est une association de béton et d’armature en acier, qui permet donc à chaque constituant d'être mis en valeur. Le béton travaille en compression et l’acier en traction. Il faut choisir des bons éléments d’armature, un bon ancrage et une bonne répartition dans le béton. De plus, l’armature nécessite un bon enrobage pour la préserver des phénomènes d’oxydation.
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Le béton précontraint est un matériau de construction dans lequel est introduit avant sa mise en service des tensions opposées à celles qu’il devra subir. Plus précisément, il y est introduit des barres d’acier qui sont mises en tension avant ou après son séchage. Le béton précontraint subit une pression et donc une précontrainte qui augmente sa qualité de compression :’il est suffisamment comprimé pour que celle-ci s soit supérieure aux tractions que le béton va devoir supporter à tous endroits. L’avantage de ce béton est qu’il s’oppose aux contraintes de tractions des autres charges, comme la charge d’exploitation ou la charge climatique. Il est recommandé pour la réalisation d'éléments de faible épaisseur assurant des portées longues telles que les ponts.
Schéma de la structure interne d'une poutre en béton armé
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Le béton est un matériau qu’on appelle composite. Il est le résultat d’un mélange de plusieurs composants tels que les ciments, le sable, le granulat et l’eau dans des proportions variables. Le ciment est l’un des principaux composants du béton liant les autres composants entre eux. Il est le liant hydraulique le plus utilisé. Il permet une résistance du pont. L’eau (de gâchage) est un élément indispensable. Elle permet l’hydratation du ciment et libère ses capacités liantes. Le granulat participe à la résistance du pont. C’est pourquoi le choix de la taille ou de la sorte du granulat comme le sable ou encore par exemple les gravillons n’est pas à laisser au hasard. Le béton est un matériau économique et facile à manipuler. Son utilisation est récurrente dans divers domaines de construction. Il remplit divers critères de performance, ce qui explique son omniprésence dans la construction des ponts. Le béton est résistant aux intempéries et durable dans le temps. Il nécessite peu d’entretien et peu d’énergie à sa construction et mise en place. De plus, associé à une armature en acier comme le béton précontraint ou le béton armé, il acquiert de nouvelles propriétés avec des fonctionnalités immenses. Les inconvénients du béton sont majoritairement résolus. Par exemple, sa faible isolation thermique est facilement remédiable en rajoutant une couche de produit isolant.