Remplacement des appuis du viaduc de Weyermannshaus
La superstructure du viaduc est conçue comme un caisson précontraint avec des portées d'environ 26,5 à 38 mètres. Au-dessus de chaque pile se trouve une poutre transversale massive en béton précontraint transversalement qui, dans sa configuration actuelle, transmet les charges de la superstructure à la pile par l'intermédiaire d'un appui central. Lors du remplacement de cet appui, la superstructure est soulevée à l'aide d'échafaudages et de vérins hydrauliques. Du fait de sa conception, les vérins ne peuvent être positionnés que sous les deux parois du caisson. L'appui central est entièrement supprimé durant cette phase de travaux, ce qui permet de décharger simultanément la superstructure des charges linéaires initiales.
La traverse est ainsi temporairement « suspendue » dans la superstructure et maintenue en place par la transmission des charges via les âmes, tout en agissant simultanément sur la précontrainte transversale existante. Cet état structurel diffère fondamentalement du système statique initial et nécessite une vérification distincte.
Condition structurelle inhabituelle avec flux de force inversé
Dans la structure existante, les charges linéaires sont transmises latéralement à la colonne par l'intermédiaire de la traverse. Lors de la phase de construction, la colonne est supprimée ; seuls subsistent alors la force de précontrainte (6 câbles, totalisant environ 13 000 kN) et un système d'appui modifié. Ceci inverse le flux des efforts (les zones de compression/traction sont interverties), ce qui influe particulièrement sur le cisaillement et la flexion.
Informations d'inventaire détaillées – mais fastidieuses à analyser.
Les plans d'armature et de précontrainte étaient disponibles, mais uniquement sous forme de documents numérisés de grande taille. À des fins de vérification, les ouvertures, la disposition des armatures et la précontrainte devaient être représentées de manière réaliste. Par conséquent, la structure existante et l'état d'avancement des travaux ont été modélisés dans IDEA StatiCa.
Modèle 2D détaillé de la traverse (IDEA StatiCa Detail)
La géométrie de l'élément a été entièrement modélisée, y compris les ouvertures existantes qui influencent localement la répartition des efforts. À partir des plans existants, les armatures existantes ont pu être modélisées explicitement, les armatures horizontales et verticales ainsi que les étriers étant représentés et évalués individuellement. De plus, la précontrainte transversale a été prise en compte dans le modèle. L'application de la force de précontrainte est réalisée par une modélisation simplifiée de la répartition de la charge à l'aide d'un cône, complétée par les armatures locales dans la zone d'ancrage, notamment les armatures en spirale existantes.
Comparaison qualitative & quantitative de l'état existant par rapport à son état actuel
L'analyse des flux de forces a permis de comprendre clairement l'évolution fondamentale du système durant la construction, notamment la formation d'un arc de compression dans la partie supérieure de la traverse et d'une zone de tension dans la partie inférieure, résultant de la suppression de l'appui ponctuel. De plus, les contraintes dans le béton et les armatures ont été analysées afin d'identifier et d'évaluer les pics de compression locaux et les augmentations de contraintes de traction. Sur cette base, la vérification de l'intégrité structurale pour la phase de construction a été réalisée. Les augmentations de contraintes dans les étriers individuels, au niveau des forces de flèche et des ouvertures, ont été examinées en détail à l'aide du logiciel et documentées comme des augmentations de contraintes locales. Les effets locaux autour des ouvertures ou au niveau des étriers sont particulièrement difficiles à modéliser analytiquement et par des méthodes plus simples.
La construction a débuté en janvier 2025. Après divers travaux préparatoires, les fondations sur pieux des échafaudages ont été réalisées. Les tours d'échafaudage et les poutres métalliques ont ensuite été érigées. Le viaduc a ensuite été soulevé à l'aide de vérins hydrauliques afin de soulager les appuis. Les appuis existants ont été démontés dans la partie supérieure par jet d'eau à haute pression. Les pieux forés, les fondations et les nouveaux appuis, plus longs, ont ensuite été installés avec succès.
L'un des principaux avantages d'IDEA StatiCa était sa capacité à modéliser explicitement chaque élément de renforcement individuel et à évaluer directement ses contraintes.
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