Les ponts de Robert Maillart

1. Biographie 5. Esthétique de ses ponts
2. Conception des ponts / système statique 6. Evolution des ponts après Maillart
3. Méthodes de construction 7. Durabilité et maintenance
4. Méthodes de calcul et dimensionnement Annexes


Daniel IMHOF

Ing. civ. dipl. EPF/SIA, actuellement à l'université de Cambridge UK

assisté par le professeur Dr. Marc BADOUX et David Benouaich

Institut du béton armé et précontraint (IBAP) de l'EPFL

 

  

1. BIOGRAPHIE

Robert Maillart est né à Berne le 6 février 1872 d’une famille d’hommes d’affaires et d’artistes. La famille est d’origine belge. Edmond et Bertha Maillart ont eu six enfants, dont Robert est le cinquième. De 1885 à 1889 Robert Maillart étudie au collège de Berne, où il obtient d’excellentes notes en mathématique et dessin. A l’âge de 17 ans il veut entrer à l’Ecole Polytéchnique Fédérale (ETH) de Zurich, mais l’âge d’entrée est fixé à 18 ans. C’est pourquoi Maillart s'inscrit pour une année à l’école d’horlogerie à Genève. Enfin à l’ETH il est surtout influencé par Gottfried Semper (professeur d'architecture) et Carl Culmann qui a trouvé que les calculs statiques pouvaient être faits graphiquement. C’est ainsi que Maillart apprend que les formes des ouvrages doivent suivre les diagrammes des forces. Quand Culmann meurt en 1881 il est remplacé par Wilhelm Ritter dont Maillart adopte l’idée d’un tablier rigide pour les ponts arcs. Vers les années 1890 le département de Génie civil de l’ETH est beaucoup plus orienté vers les aspects visuels que les autres écoles d’ingénieurs. Pour cela il n’est pas étonnant que les plus importants constructeurs de ponts de cette époque, Robert Maillart (béton) et Othmar Ammann (acier), aient fait leurs études à cette faculté. Maillart a reçu son diplôme le 17 mars 1894. Les seuls cours importants qui lui manquaient, si on compare avec les plans d’études d’aujourd’hui, c’était le béton armé et l’analyse des structures hyperstatiques. Dans ces deux domaines justement il allait faire des réalisations révolutionnaires.

Quand Maillart quitte l’ETH le béton armé est encore très peu utilisé en Suisse. Le plus important utilisateur de béton armé en Europe est François Hennebique. Jusqu’en 1917 il a déjà fait plus de 17000 projets. En Suisse un aspect politique contribue a l'essor du béton : l’importance de l’autonomie cantonale favorise le béton qui, par rapport à l’acier, peut être fabriqué sur place. Josef Melan invente un système composé d’arcs en acier autour desquels on met du béton. Il n’a donc pas besoin d’échafaudage. Mais le plus long pont de Hennebique (Châtellerault, France) présentait beaucoup de fissures à cause de sa structure hyperstatique sans joints ni articulations. Ceci a certainement influencé Maillart car pour ces premiers ponts il utilise toujours le système à 3 articulations. En 1899 pour promouvoir le système Hennebique Ritter publie plusieurs articles dans lesquels il explique comment fonctionne un arc (Bogenträger) en béton armé. Il donne les principes de base pour les calculs et les applique à des exemples concrets.

Le premier employeur du jeune Maillart est le bureau Pümpin et Herzog à Berne. Pour eux Maillart construit son premier pont. Le pont des chemins de fer de Bière-Apple-Morges se trouvant à Pampigny VD est un ouvrage traditionnel d’une portée de 6 mètres. Ce pont est construit en blocs de béton et a une forme semi-circulaire.

En janvier 1899 il est engagé par la ville de Zurich dans le Tiefbauamt, le département des travaux publics. On lui donne tout de suite la possibilité de s’établir, son premier travail est celui de la Stauffacher Brücke sur la Sihl. La première variante pour ce pont est en métal (3 travées). Mais il est rejeté par les autorités cantonales parce que les piles centrales auraient dérangé l’écoulement de la glace. Le projet de Maillart consiste en un arc en béton non armé avec des articulations en acier à la clé et aux naissances.


u fig. 1 : Pont de Stauffacher sur la Sihl à Zurich, 1899

Ritter explique que cette variante sera facile à calculer, d’une grande capacité et que les articulations permettent des tassements d’appuis et variations de température sans créer de contraintes. Pour des raisons esthétiques l’architecte de la ville de Zurich enveloppe le pont entier d’une façade en maçonnerie. La construction de ce pont a été attribuée à Maillart entre autres pour son prix plus bas.

En automne 1899 Maillart change de nouveau d'employeur. Froté et Westermann viennent de participer au concours de la Stauffacherbrücke. En un premier temps Maillart est impliqué aux calculs pour le pont de Solis GR (pont en maçonnerie d’une portée de 42 mètres).

  
 

u fig. 2 : Carte postale de Maillart, 1903

C’est le premier pont en Suisse qui est calculé d’après la théorie de l’élasticité. Les expériences faites avec ce pont ont certainement contribué au choix de l’échafaudage du pont de Zuoz. A Solis on a d’abord construit un arc en pierres très mince. Une fois terminé il a pu travailler comme arc et pouvait donc porter les 2 autres arcs concentriques construits par-dessus le premier. Ainsi l’ingénieur a pu dimensionner un échafaudage beaucoup plus léger.

En août 1900 Froté et Westermann présente le projet pour le pont de Zuoz GR. Pour la traversée de la rivière Inn Maillart propose un pont facile à entretenir avec des dimensions très réduites donnant une allure très élégante. En plus il introduit un nouveau concept structural: la dalle en arc, les parois longitudinales et le tablier forment le véritable arc. Une conception jamais réalisée auparavant et donc soumise à des critiques. On demande alors conseil à Ritter, un des meilleurs en analyse des ponts-arcs. Celui-ci, après des semaines de réflexion, il n’y avait pas de solutions analogues disponibles, approuve finalement le projet. Le pont de Zuoz n'est pas couvert d’une décoration en maçonnerie comme la Stauffacherbrücke. Alors il était aussi un objet d'étude pour découvrir comment le béton armé se comporte lorsqu’il est soumis à un environnement hostile. Le paradoxe curieux est que la forme de ce pont a certainement été dérivée des parois longitudinales décoratives du pont de Stauffacher, mais représente un changement radical dans la conception des ponts-arcs. Dans une conférence qu'il donne à Bâle en 1938 il commence avec deux diapositives du pont de Stauffacher avec comme commentaire : "Joli pont du Moyen Age ne donnant pas de référence visuelle de la structure", ensuite il montrait le pont de Zuoz : "basé sur des idées de la Stauffacherbrücke".

Durant l'été 1901, pendant la construction du pont de Zuoz il rencontre Maria Ronconi de Bologne, une jeune fille dont les parents sont morts et qui voyage avec une famille suisse. Le jeune couple se marie le 11 novembre 1901 à Berne et puis s'installe à Zurich. Maillart quitte Froté et Westermann et fonde 1902 sa propre entreprise. Avec ces changements il est rapidement devenu un entrepreneur plein de succès ainsi qu'un inventeur de structures inhabituelles. Le premier contrat de la nouvelle entreprise est certainement bienvenu, mais ne fait guère l'objet d'une nouvelle conception visuelle : Deux réservoirs de gaz pour la ville de St-Gall.

Des 74 projets de Maillart conçus entre 1902 et 1913 seulement deux ont contribué au développement du nouveau pont à trois articulations: Le pont sur la Thur à Billwill, commencé en 1903 et ouvert à la circulation en 1904 et le pont sur le Rhin à Tavanasa, commencé en 1904 et ouvert en 1905.

Le pont de Billwil se différencie de celui de Zuoz par ses deux travées, mais chaque travée est presque identique à la portée simple de Zuoz. Dans la lettre qui accompagne le devis pour la construction de ce pont il explique la supériorité du béton armé comparé à l'acier: coûts d'entretien plus faibles, meilleure allure et même si on refusait un crédit pour la décoration du pont, son pont serait plus joli qu'un pont en acier. Sur la demande de Ritter il augmente la quantité de béton à l'articulation de la clé, certainement pour éviter les fissures que Ritter avait découvertes à Zuoz pendant les essais de charge. Mais d'après Maillart ces fissures étaient surtout dues à un tassement d'appui. A Billwil cela ne se produira jamais parce que le pont est construit sur du rocher.

Les efforts de Maillart pour gagner des concours n'étaient pas toujours couronnés de succès. En 1904 la ville de Zurich met en soumission un nouveau pont sur la Sihl, à environ 2 km du pont de Stauffacher. Le moment est venu pour Maillart de construire un pont en ville de Zurich utilisant le système statique de Zuoz. Mais le projet qu'il a fait en collaboration avec les architectes Pfleghard et Haefeli obtient seulement le deuxième prix. Dans une lettre à Maria il écrit: "Notre conception ne plaît pas du tout au public qui insiste sur le banal et ordinaire".

En automne il commence les travaux pour un nouveau pont-arc en béton à Tavanasa. La portée totale est de 51 m, ce qui force Maillart à choisir entre deux travées trés courtes ou une seule, mais 30% plus longue que celle du pont de Stauffacher. La nouveauté par rapport aux poutres en caisson antérieures réside dans l'ouverture triangulaire dans la paroi latérale du caisson, ouverture qui réduit le poids du pont et lui donne esthétiquement une allure nouvelle. Le pont de Tavanasa, sur le Rhin, fut détruit par une chute de masses rocheuses. Cette construction extraordinairement audacieuse et élégante n'existe donc plus.


u fig. 3 : pont de Tavanasa détruit

Quand Maillart a commencé avec sa propre entreprise en 1902 il doit avoir réalisé qu'il ne pouvait vivre en construisant uniquement des ponts. Seulement onze des 74 oeuvres concues entre 1902 et 1913 sont des ponts. En Suisse on avait trop peu de ponts à construire par rapport au grand nombre d'ingénieurs. En plus les ponts suisses étaient souvent petits, donc ne rapportaient pas trop. Maillart s'est rendu compte que le béton armé avait de grandes capacités portantes et une bonne résistance contre le feu. Ce nouveau matériau pouvait également être utilisé pour des réservoirs à gaz et à eau, des tubes, des cheminées, poteaux éléctriques et fondations. En 1907 Maillart proposa une conduite souterraine en forme elliptique pour la ville de Bâle. Il précisa qu'un essai de charge était nécessaire parce qu'une analyse satisfaisante n'était pas pratiquable. Malheureusement l'arc s'est rompu à trois endroits formant ainsi un arc à trois articulations !

  

u fig. 4 : Conduite de Riehenteich

Les idées de Maillart concernant la conception structurale se résument ainsi : la théorie est dangereuse, les normes sont trop restrictives, les essais à échelle réelle sont décisifs et la sécurité peut être garantie. Ces idées lui permettent de développer son système le plus important à ce jour-là : les dalles champignons. Ce système améliore ses affaires et lui permet de survivre après 1920.

Maillart n'abandonne pas entièrement les ponts. En 1907 il construit deux petit ponts-poutres pour les chemins de fer à Aach, en 1907 un arc à 3 articulations à Wattwil et deux ponts en blocs de béton (Laufenburg 1911 et Rheinfelden 1912). Pour ces deux derniers il n'a obtenu que le deuxième prix lors du concours. Mais son système de blocs en béton est beaucoup plus économique.


u fig. 5 : ponts de Laufenburg/Rheinfelden

Dans les environs il a déjà construit un pont sur un canal à Wyhlen en 1910. En 1911 Maillart gagne un concours pour un pont en béton qui le conduit, après la première guerre mondiale, à une nouvelle forme de pont : l'arc avec tablier rigide. Les trois parties structurales - tablier, colonnes et arc sont clairement visibles, mais autrement qu'à Tavanasa où ces membres étaient dimensionnés pour remplir leurs fonctions indépendamment. L'arc a la plus grande portée (67.83 m) jamais construite par Maillart et le plus grand élancement (9.75) de tous les ponts construits par son entreprise. Pour cette portée simple Maillart décide de dimensionner un arc relativement lourd qui peut porter son poids propre et les charges utiles.

Mais les années 1909 - 1919 sont surtout consacrées à une autre utilisation du béton armé : les bâtiments. Maillart avait développé un système de dalle sur colonnes sans poutres. De nouveau la conception a la priorité par rapport à l'analyse théorique et des essais justifieront ses choix. Un magasin construit à St-Petersburg en 1912 montre les débuts de la branche russe de son entreprise tandis que la construction d'une usine de câbles à Villanueva (Espagne) donne naissance à un bureau à Barcelone. Quand la guerre éclate la famille Maillart va à St-Petersburg où Maillart a un autre grand projet. Sa femme Maria meurt en automne 1916 d'une infection de la vésicule biliaire. Finalement la révolution bolchevik force Maillart à quitter la Russie en 1918. Retourné à Genève en 1919 il commence une nouvelle vie. Il ne se mariera plus. Plus jamais il n'aura sa propre maison et plus jamais il construira lui-même ses projets. Mais ses idées de conception montrent une continuité remarquable quand il se remet au travail.

Rapidement il revient au bâtiment utilisant son invention de 1909. Il conçoit le magasin Magazzini Generali à Chiasso juste à l'expiration de son brevet. Pour cela il s'est inspiré du pont de Karstelenbach près d'Amsteg (pont sous-tendu en acier).

Les fissures au pont d'Aarburg ont poussé Maillart a repenser l'interaction arc-superstructure des ponts à tablier rigide. Les deux ponts dans le Wäggital sont les premiers arcs raidis avec des parapets rigides.

En 1911 la ville de Berne organise un concours pour un nouveau pont sur l'Aar entre la vielle ville et le quartier de Lorraine. Maillart, avec les architectes Joss et Klauser de Berne, participe avec un arc en béton mais perd contre un projet en maçonnerie. A cause de la guerre on range le projet dans un tiroir jusqu'en 1923. A ce moment-là l'ingénieur de la ville, impréssionné par l'ancien projet de Maillart, contacte ce dernier en lui demandant de le réétudier. Maillart, en collaboration avec les architectes Klauser et Streit, soumet alors une nouvelle conception en 1927. La construction commence l'année suivante et on ouvre le pont en mai 1930. Grâce au contrat du pont de Lorraine Maillart a pu ouvrir un bureau à Berne en 1924. Il trouve un associé très compétent pour la suite : Ernst Stettler qui est devenu son ingénieur chef des ponts et patron de ce bureau en 1926. Comme entrepreneur général pour le pont Maillart choisit Eugen Losinger. En travaillant avec Losinger et Prader de Zurich il peut de nouveau être ingénieur et constructeur en une personne. Le pont de Lorraine est le dernier pont du genre "maçonnerie", on n'y trouve presque aucune trace du 20ème siècle. Comme disait Maillart ce pont est à l'image du pont de Nydegg de 1844.

Après l'écroulement du pont de Tavanasa en 1927 la commune de Tavanasa encourage Maillart à participer au concours de remplacement de ce pont. Le canton de Grisons exige un pont haut avec la voie des chemins de fer à 13 m au-dessus du niveau maximal de l'eau. Mais la commune demande à Maillart de refaire un pont dans le même genre parce qu'elle veut un projet plus économique et parce que les gens sont habitués à cette forme de pont. Le canton insista sur un pont haut. Alors Maillart revient à son prototype Val Tschiel terminé l'année précédente à seulement 30 km de Tavanasa. Pour la première fois le viaduc d'accès était de la même légereté que la travée principale. Dans le but de gagner la deuxième Tavanasa il enleva un vestige de la maçonnerie de plus.

 

u fig. 6 : La conception de Maillart pour le nouveau pont de Tavanasa

Le concours réunit tous les anciens collaborateurs de Maillart : Westermann avec qui il construit Zuoz; Hartmann l'entrepreneur de Val Tschiel-Bach et Prader, son entrepreneur actuel. En Mars 1928 le grand conseil des Grisons attribue le projet à l'entreprise Caprez de Coire. Le pont résultant ressemble au projet de Maillart avec seulement 4 parois transversales entre tablier et arc au lieu de 8 chez Maillart. Mais le pont de Caprez n'a pas été dimensionné comme un arc à tablier rigide.

Le pont de Salginatobel

En 1914 déjà la commune de Schuders demande au canton la construction d'une meilleure route jusqu'au village de Schiers. Rien n'est fait jusqu'à la guerre et on doit attendre 1928 pour voir le début des travaux. En été 1928 tandis que la route est en train d'être construite et que le nouveau pont de Tavanasa est presque fini, le canton annonce un nouveau concours pour un pont traversant la rivière Salgina. L'entreprise Prader & Cie soumet deux projets pour des devis de 135'000 Fr. resp. 144'000 Fr. Les plans ont été faits par l'ingénieur Maillart.

 

u fig. 7 : Elevation des 2 variantes pour le pont de Salginatobel

Les deux dessins ressemblent beaucoup aux projets de Maillart pour le nouveau pont de Tavanasa : - la forme d'arc à trois articulations, - les parois transversales ouvertes liant arc et tablier et - le parapet en béton avec ses ouvertures semi-circulaires. Pendant l'été, après avoir perdu le concours de Tavanasa, Maillart emprunte des éléments déjà utilisés dans d'autres ouvrages et les rassemble en une nouvelle forme. Il fait un mélange des idées de Val Tschiel et de Tavanasa (1905). Ainsi le pont de Salginatobel est le produit de toutes les expériences faites dans le canton des Grisons. Aucune des sept propositions en métal pour ce pont n'avait inclu dans le devis les coûts de maintenance et le projet le meilleur marché est encore 37500 Fr. plus cher que le meilleur marché des 12 projets en béton. La grande expérience de son ingénieur et ce devis pas cher du tout font que la variante 1 de Prader gagne le concours. Seul les projets de Maillart et Lüscher sont appropriés pour les versants très raides et d'une mauvaise capacité portante. Pour un arc plus grand il aurait fallu des parois transversales plus longues, donc plus de béton et pour un arc rendu plus rigide aux appuis il aurait fallu excaver plus de rocher. La conception de Maillart avec son arc et les parois transversales principales élargies à 6 m aux appuis était plus stable que celle de Lüscher.

Dans son rapport de contrôle des calculs, Ros recommande plusieurs modifications relativement légères, la plupart concernant la quantité d'armature. Ainsi il critique l'armature des 3 articulations. Un arc sans articulations se fissure quand il y a des tassements de fondations, un arc avec articulations par contre permet de petites rotations. Le problème réside dans le fait qu'à la Salginatobelbrücke ces articulations doivent être assez solides pour supporter les charges totales du pont et assez flexibles pour permettre ces rotations. La solution de Maillart consiste en une section de béton réduite au maximum par laquelle les barres d'armature passent. La section restante de béton doit être fortement chargée pour que l'articulation puisse travailler. C'est le système inventé en France par Mesnager et Freyssinet au début du siècle. Maillart l'utilise pour la première fois à Salginatobel.


u fig. 8.1 : articulation à la clé

 

u fig. 8.2 : articulation aux naissances

Tavanasa et les autres ponts à 3 articulations utilisent des plaques métalliques entre deux surfaces de béton et la Stauffacher avait des articulations en métal fondu. Ce que critique Ros ce n'est pas l'idée de l'articulation mais plutôt le taux d'armature pour lier l'arc aux fondations respectivement les deux demi-arcs ensemble à la clé.

Les années trente sont des années pénibles pour Maillart étant de mauvaise santé et relativement isolé. Tous ses trois enfants avaient quitté la Suisse (Edmond (Angleterre), René (France) et Marie-Claire (Indonésie)). En fin de 1929 il installe son appartement dans son bureau de Genève.

La construction de l’aqueduc de Châtelard en 1925 est le début des études des pont-poutres qui continuent avec le pont pour piétons dans le Nessental, les ponts de Liesberg, Huttwil et Laubegg. Presque tous les autres ponts sont ou bien à tablier rigide ou à trois articulations. Pour ce qui est du type ‘arc à trois articulations’ le pont de Salginatobel stimule Maillart à concevoir encore 8 ponts qui seront construits : Rossgraben en 1932; Felsegg son premier pont à arcs jumeaux, le pont sur l’Arve à Vessy où il introduit des parois transversales en forme de X entre le tablier et l’arc; le passage sur voie de Lachen et le pont de Garstatt où toute courbure est remplacée par une forme triangulaire. Le type ‘pont à tablier rigide’ a commencé avec les ponts du Wäggital et Val Tschiel et évolue avec le pont des chemins de fer à Klosters et de petits ouvrages dans le canton de Berne (Adelboden, Frutigen,...). Tous montrent bien l’arc mince, le tablier plus massif et les parois verticales entre les deux.


u fig. 9 : Pont sur le Schwandbach

Les plus impressionnants de ces ponts sont aussi ses derniers: Schwandbach (1933) et le pont-piéton sur la rivière Töss (1934).

Malgré ces derniers chefs d’oeuvre Maillart est assez peu connu quand il meurt en 1940. Ce sont les artistes de l’avant-garde comme Max Bill et Sigfried Giedion, donc pas des ingénieurs, qui s’intéressent les premiers à ses ouvrages.

Et pourtant Maillart jusqu’à sa mort est resté fidèle à son principe de toujours choisir la plus esthétique de tous les formes rationnelles possibles.

  

 

 

2. CONCEPTION DES PONTS / SYSTEME STATIQUE

Stauffacher Brücke

 


u fig. 10 : Le pont de Stauffacher avec tablier, parois transversales, arc et articulations

 

 

u fig. 11 : Section transversale du pont de Stauffacher

L’arc est une dalle non armée courbe de largeur quasi constante allant de 78 cm à la clé à 94 cm au quart de la portée et à 72 cm aux appuis. Le tablier léger en béton armé porte les charges jusqu’aux parois verticales qui lient le tablier à l’arc. L’arc transmet ensuite les charges aux appuis. En principe la structure travaille comme un pont en maçonnerie dans lequel chaque partie supérieure met de la charge sur l’élément juste en dessous. Parce qu’il n’y pas d’armatures dans l’arc ces charges sont transmises uniquement par compression. Le poids du tablier et de l’arc est de 3 t/m2. Des parois longitudinales en maçonnerie couvrent la structure en béton et rajoutent du poids sans porter aucune charge.

Zuoz

 

u fig. 12 : Section transversale du pont de Zuoz

Tandis qu'au pont de Stauffacher l’arc tout seul transmet les charges aux appuis, à Zuoz c’est la dalle, les parois et le tablier qui travaillent ensemble pour porter les charges. En termes techniques l’arc de Stauffacher est solide et l’arc de Zuoz est plutôt un caisson. Le tablier et les parois longitudinales agissent ensemble pour porter leur propre poid et, en plus, aider à porter la dalle en arche. Le tablier porte les charges de trafic transversalement aux parois mais en plus porte les mêmes charges longitudinalement jusqu’aux appuis. Le tablier à Zuoz travaille donc dans deux directions par opposition à celui de la Stauffacherbrücke. Et parce que le tablier aide la dalle courbe, celle-ci peut-être beaucoup plus mince, variant de 18 à 50 cm. Le tablier, les parois et l’arc pèsent 1.3 t/m2 et les contraintes sous poids propre sont beaucoup plus faibles. Le pont de Zuoz présentait un formidable défi pour les ingénieurs d’autrefois. Dans le caisson les contraintes dans l’arc sont considérées uniformes dans la section transversale. Mais en pratique, même si cette hypothèse est vraie à la clé et quasi-correcte au quart de la portée, elle ne l’est pas aux naissances. Dans la section transversale des culées toutes les contraintes sont concentrées aux articulations sans contraintes longitudinales au tablier ou dans les parois longitudinales. Mais en 1901 il n’était pas possible de déterminer analytiquement la distribution des contraintes entre les culées et le quart de la portée. Le pont de Stauffacher peut être justifié par des théories reconnues. Le pont de Zuoz ainsi que la plupart des ponts de Maillart restent basés sur des essais à échelle réelle.

 

Billwil

Comme à Zuoz Maillart a pris la section transversale en caisson (i.e. tablier horizontal, parois longitudinales et dalle-arc) pour porter la charge à la clé et la dalle inférieure pour la reprendre aux articulations. Ceci rendait inutile les parois longitudinales près des appuis, mais il n'en a pas tenu compte dans ses calculs. Alors, quatre ans après les calculs de Zuoz, il ne faisait aucun changement majeur dans ses idées de dimensionnement: il adaptait simplement le projet existant et déjà testé pour une portée plus longue.

 

Tavanasa

En 1905, Maillart construit un pont, un arc en caisson à trois articulations également. Le système statique est le même que celui de Billwil avec le tablier, les parois et l'arc travaillant ensemble. La seule différence est que Maillart enleve les parois aux endroits où il y avait les fissures au pont de Zuoz. En plus il pouvait économiser de la matière là où le pont portait seulement une faible charge. Le tablier et les raidisseurs restants reposent sur un mur transversal très mince et non sur les culées en pierre de taille. Le tablier porte surtout les charges utiles tandis que l'arc porte le poids propre.

u fig. 13 : Pont de Tavanasa

Maillart a trouvé que les contraintes dans l'arc étaient indépendantes de la section transversale, ce qui a amené à la choisir la plus petite possible. Si on prend un arc parabolique sous son poids propre, la force à la clé est H=ql2/8f. La contrainte sera s=H/A=gAl2/8fA=gl2/8f , elle dépend donc uniquement du poids volumique et de la flèche, mais pas de la section. Maillart voulait garder à peu près les mêmes contraintes partout. Parce que les forces augmentent en descendant l'arc depuis la clé la section devrait elle aussi augmenter. Les documents publiés nous donnent aucune indication que Maillart ait tenu compte des charges utiles pour la conception de ses ponts entre 1899 et 1913. Mais le choix de la forme du pont de Tavanasa peut être expliqué par le cas de charge des charges de trafic. Ce pont a l'avantage d'avoir une plus grande section au quart de la portée où les moments dûs aux charges utiles sont les plus grands.


u fig. 14 : Section transversale du pont de Tavanasa

Dans les nouveaux ponts qui sont plus légers (métal ou béton armé) le poids propre n'est plus forcément prépondérant, mais il faut tenir compte des charges utiles. Les charges de trafic sont les plus critiques quand elle sont concentrées sur une moitié de la portée (cf. figure suivante); on aura alors les contraintes de flexion les plus grandes au quart de portée. Pour cela il faut augmenter la section de l'arc à cet endroit, c'est exactement ce qu'a fait Maillart à la Stauffacherbrücke.

Si on compare le pont de Tavanasa avec celui de Billwil, on remarque qu'un progrès extraordinaire a été fait dans la conception constructive. Le pont de Billwil a besoin, pour une portée de 35 m d'une hauteur de flèche de 4 m, de trois parois longitudinales, de deux renforcements transversaux par moitié de pont. Le pont de Tavanasa, d'une portée 45% plus grande et dont le tablier n'est que de 40 cm moins large, n'a plus besoin que des deux parois latérales et d'un seul renforcement transversal.

 

u fig. 15 : Coupe longitudinale d'une paroi, pont de Tavanasa

 

 

u fig. 16 : sections a-a, b-b et c-c , pont de Tavanasa

 

Aarburg

Le pont se compose d'un arc en béton armé encastré qui est relié au tablier tous les 4 m par des cadres de forme variée. Le pont étant construit avec une pente de 5 %, il en résulte différents écarts dans la construction de ces cadres, qui paraissent extraordinairement fins par rapport à l'épaisseur de l'arc, lequel à une dimension de 80 cm à la clé et de 100 cm à la naissance. L'arc en béton porte les colonnes très minces qui elles portent un tablier raidi longitudinalement (largeur 5 m) et le parapet d'une hauteur de 1.25 m. Les colonnes sont là pour transmettre les charges verticales à l'arc et ne sont pas prévues pour rigidifier le tablier ou l'arc contre la flexion.

 

u fig. 17 : Coupe longitudinale avec le cintre

 

u fig. 18 : Coupes transversales du tablier

 

Magazzini Generali Chiasso

Maillart s'est rendu compte que si on adapte la forme géométrique au diagramme des moments de flexion l'effort normal est pratiquement le même dans les membrures, condition pour avoir la même section partout.


u fig. 19 : Coupes de la halle et du dépôt


u fig. 20 : (a) cadre avec effort normal constant, (b) cadre incliné avec effort normal constant, (c) moments dus à une charge répartiee

Pour éviter le flambage des membrures supérieures Maillart les construit monolithiqement avec le toit. Et pour reprendre les grandes forces de compression qui naissent entre le point de moment zéro et le moment négatif maximum (C2) Maillart intégre dans les colonnes les cadres entre les colonnes d'appuis (cf. fig. 21).

 

u fig. 21 : partie inférieure du toit, Chiasso 1924

 

Flienglibach

L'idée consiste à dimensionner un parapet longitudinal rigide qui agit comme une poutre et est lié par des parois transversales à un arc mince.

u fig. 22 : Pont de Flienglibach, coupes longitudinales et transversales

Le parapet empêche l'arc de fléchir sous des grandes charges de trafic et permet la construction d'un arc le plus mince possible. Les esquisses de Maillart ont une forte ressemblance avec les plans de Vierendeel. Mais pour Vierendeel il s'agit d'un treillis sans diagonales, alors les montants ont aussi à supporter les charges horizontales. Ce qui implique des assemblages importants. Chez Maillart par contre, le système arc-tablier se déforme de la même manière verticalement parce que lié par les colonnes. Dans ces calculs de Flienglibach, il dit qu'il va dimensionner le système de manière à ce que l'arc porte la charge uniformément répartie sur le pont (poids propre et neige) et que le tablier empêche la flexion de l'arc pour les charges asymétriques. Alors l'arc porte les charges non-uniformes comme des charges uniformes.

 

Val Tschiel

Le pont se compose d'une poutre rigide formée par le tablier et les deux parapets, et de l'arc raidi, les deux étant reliés par des parois transversales pleines tous les 3,14 m, ce qui forme un système porteur absolument rigide. Les moments fléchissant sont supportés par la poutre raidie que forment le tablier et les parapets. Il s'agit donc au point de vue de la construction d'un arc raidi par une poutre rigide que relient à des intervallles de quelques mètres des parois transversales. La partie supérieure de l'arc est polygonale, cependant que la face inférieure est arquée, pour satisfaire de toute façon à l'esthétique traditionnelle.

 

Schwandbach

L'axe du tablier est elliptique dans son plan, les rayons de courbure au milieu et aux culées sont de 90, 30 et 22 m. A la route avec une largeur de 3.6 m on a encore rajouté un trottoir d'un mètre. La dalle du tablier a une section transversale asymétrique d'une hauteur de 0.9 m. L'arc est très mince , sa largeur varie de 4.2 m au milieu à 6.36 resp. 6.99 m aux culées. Il n'est donc pas symétrique par rapport à la clé du pont. L'arc polygonal rejoint le tablier uniquement sur 2.80 m du centre du tablier. Comme ça ces deux éléments apparaissent comme des éléments séparés et continus.

 

u fig. 23 : Pont du Schwandbach : a) coupe longitudinale, b) vue en plan, c) section transversale à la clé, d) section transversale à la culée

 

 

 

3. METHODES DE CONSTRUCTION

Pour la Stauffacherbrücke l’ingénieur chargé du projet n’a pas de responsabilité directe pour l’exécution et il n’y a pas de sources fiables qui parlent d’une méthode explicite préscrite. A Zuoz Maillart travaille pour l’entrepreneur. Suite à cela la relation entre dimensionnement et construction , théorie et pratique a conduit à l’établissement d’une méthode économique. L’idée est de construire d'abord uniquement l’arc inférieur. L’échafaudage peut être très léger parce que la dalle-arc est si mince. Une fois que cette dalle a atteint sa résistance on peut construire les parois longitudinales et le tablier. En procédant de cette manière l’échafaudage est dimensionné pour porter uniquement la dalle-arc qui elle porte ensuite la superstructure.L’échafaudage garde uniquement son rôle de contreventement. Une fois durci la structure entière peut porter des charges de trafic. Cette procédure pour la construction suit celle du pont de Solis où Maillart a participé aux calculs.

Les figures suivantes montrent la construction du pont de Tavanasa. La construction commence au printemps 1905; en Juin on a fini l'arc et les parois longitudinales. En août un orage a failli détruire l'échafaudage, mais en septembre tout est achevé et les essais ont pu être faits avec satisfaction. C'est le dernier pont que Maillart a planifié et construit lui-même.

 

u fig.24 : Echafaudage et arc (mai 1905), Coffrage pour parois longitudinales (juin 1905)

 

Au pont de Lorraine Maillart a construit d'abord la partie centrale de l'arc directement sur l'arc. Une fois fini, cet arc construit en créneaux pouvait porter les deux bandes de blocs placées de chaque coté de la bande centrale. Procédant de cette manière Maillart a pu utiliser un échafaudage beaucoup plus léger et donc plus économique. Pour ce système il avait déposé un brevet d'abord en Allemagne pour le pont de Rheinfelden et ensuite en Suisse. L'idée d'alléger l'échafaudage était tiré du pont de Solis, même si pour le pont de Lorraine c'était plutôt des bandes horizontales au lieu de bandes concentriques.

 

 

u fig.25 : Construction du pont de Lorraine

Salginatobel

Le cintre construit par l’ingénieur Coray (mort en 1946) fut à lui seul déjà un exploit. Il permettait la construction du plus grand arc à trois articulations de cette époque et ceci dans une situation vraiment imposante. La construction de l’échafaudage avancait quand Coray tombe de 35 m et par miracle survit. L’échafaudage n'a pas pu être achevé jusqu’en octobre et on a seulement pu bétonner l’année suivante.

 

u fig. 26 : Le cintre de l'ingénieur R.Coray

 

 

4. METHODES DE CALCUL ET DE DIMENSIONNEMENT

Au temps de Maillart le dimensionnement des ouvrages en béton armé se fait avec la première norme de béton armé qui date de 1906. Les contraintes dans le béton sont limitées à 4.5 N/mm2 et les contraintes de traction limitées à 120 N/mm2. Mais malgré ces limitations assez sévères on arrive à des portées considérables.

Maillart fonde ses idées de dimensionnement des arcs à tablier rigide sur la théorie de Ritter (1877, 1883). Ritter proposait de considérer le comportement d'un pont suspendu comme le cas limite d'un pont à tablier rigide, négligeant la rigidité flexionnelle du câble (arc). Mais parce qu'il était limité à la théorie du premier ordre sa théorie n'avait que peu d'influence sur le dimensionnement des ponts suspendus. Mais par contre pour les ponts à tablier rigide elle est la plus appropriée.

 

u fig. 27 : Pont à tablier rigide : a) système statique b) effort normal dans l'arc, c, d) moments du à charge ponctuelle Q resp. charge uniformément répartie q, e) ligne d'influence des moments en A

La théorie de Ritter admet que la rigidité axiale EA de l'arc parabolique varie de manière à ce que EA/cosa =EAa=constant et que la rigidité flexionnelle EIb du tablier est aussi constante. On obtient pour le moment sous charge ponctuelle Q (fig. 27 c) :

 

k représente le rapport entre l'effort H agissant dans un système avec EA fini et H dans un système avec EA=x . Le moment maximum pour une charge uniforme q agissant sur la moitié de la portée est :

 

et est situé à

 

Au lieu d'utiliser l'equation (2) qui résulte d'une analyse élastique Ritter utilisait une approche légèrement différente. Maillart admet k =1, par exemple pour le Schwandbach on obtient 0.997. Pour les cas de charges ordinaires Maillart utilise les lignes d'influence des moments et veut que ces moments soient supportés totalement par le tablier.

L'approche de Maillart est très influencée par des considérations économiques. Il en résultent des arcs très minces et des coûts d'échafaudage très bon marché. Maillart tenait toujours compte de l'action combinée de l'arc et de l'échafaudage pour supporter les charges pendant la construction du tablier. En plus, pour des tablier larges il divisait l'arc en une série d'arcs parallèles pour que l'échafaudage puisse être utilisé et ensuite déplacé latéralement pour l'arc suivant.

 

 

5. ESTHETIQUE DE SES PONTS

La Stauffacherbrücke représente l’attitude que la structure et la décoration doivent être considérées à part. Le désir d’élégance est rencontré dans ce pont du 19ème siècle sans référence aux matériaux de la structure. Maillart a réfléchi sur la forme inférieur de l’arc, mais la maçonnerie cachait la texture du béton, les articulations et la forme des murs transversaux. En plus les piles massives aux culées et les parapets donnent l’image d’un pont taillé dans la roche et détournent l’oeil de la vraie structure.

Toutes les caractéristiques d'un pont Maillart sont déjà réalisées dans le pont de Zuoz : la fusion organique des fonctions de l'arc, du tablier, de la paroi de renforcement dans un système cohérent; le léger parapet qui n'assume aucune fonction de raidissement ou de support, et l'absolue rigueur de l'aspect esthétique. Ce n'est donc pas seulement une solution conforme au but et au matériau, mais c'est tout aussi bien une solution élégante et artistique. Il suffit de considérer simplement la jonction de la tête de pont aux ailes de raccordement en pierre de taille de la contrée, la continuation du tablier et de son parapet par-dessus le mur de pierre, la solution des articulations des culées qui souligne par sa forme la tension constructive, pour se rendre compte que ce pont dans sa pureté et sa rigueur représente un chef d'oeuvre, qui ne peut être dépassé que par une rigueur, une audace, une expérience de la construction encore plus grandes.

Au pont de Billwil l'élégance de la courbure de l'arc, la logique de son garde-corps léger et transparent sont remarquables. Si de nos jours les accessoires architectoniques de la tête de pont et de la pile médiane ne nous semblent plus à ce point nécessaires, nous ne pouvons toutefois guère parler ici d'une faute grave.

On a vu que pour le pont de l'Inn, près de Zuoz, le raccordement était particulièrement bien réussi à la tête de pont. On ne peut vraiment pas en dire autant du pont de Tavanasa, ni de beaucoup d'autres qui suivront. Le pont lui-même est bien d'une extrême finesse; il est comme un objet indépendant, avec sa paroi de tête qui, de l'articulation des assises, relie l'arc au tablier et termine le tout. Mais cet objet est serré entre deux têtes de pont en pierre de taille avec des parapets massifs pour le plus grand dommage de l'effet esthétique général.

 

u fig.28 : Le pont de Tavanasa

Au pont sur l'Aar, Aarburg, nous rencontrons, comme signe extérieur de l'époque, des parapets massifs. La construction n'est toutefois pas monumentale, mais fait preuve d'une étonnante légèreté pour l'époque.

 

u fig. 29 : Pont sur l'Aar à Aarburg construit comme arc encastré

Les deux ponts dans le Wäggital sont les premiers arcs raidis du système imaginé par Maillart. Ce système est fort intéressant par le fait qu'il apporte une diminution du poids propre et conduit en même temps à une nouvelle esthétique des ponts. Ce que l'on voit encore de ces deux premiers arcs raidis n'est, il est vrai, ni d'un charme particulier au point de vue esthétique, ni très convaincant au point de vue constructif.

On peut relever que l'arc très ouvert du pont sur le Val Tschiel, avec son parapet massif et percé sur toute sa longeur, est d'une apparence extrêment belle, mais que les ailes de raccordement sont, ici encore, d'une lourdeur incompréhensible, d'un effet déplorable sur l'impression générale.

 

u fig. 30 : Pont sur le Tschielbach

Le pont au-dessus de la gorge de la Salgina est avec sa portée de 90 m, l'arc le plus long que Maillart ait eu l'occasion de construire. La longueur totale du pont est de 132 m. Ce pont fut pendant longtemps le plus grand arc à trois articulations avec poutres en caisson et força une admiration méritée, non seulement par sa grande portée, mais aussi pour sa situation vraiment imposante. C'est aussi le premier pont de Maillart entièrement en béton, aucune décoration supplémentaire détruit son aspect pur. C'est seulement aujourd'hui que l'esthétique de ce pont est reconnue comme telle. La société des ingénieurs civils américains (ASCE) l'a délaré 1991 "Objet historique de l'art des structures de l'ingénieur".

Les éléments structuraux très minces, les travées d'accès non-massives, l'espacement des parois transversales, la main courante en métal très légère et les courbures du tablier contribuent à l'esthétique extraordinnaire du pont de Schwandbach.

 

 

 

6. EVOLUTION DES PONTS APRES MAILLART

6.1 Evolution économique

A côté de leur défi téchnique les ponts présentent aussi un grand aspect représentatif et tout un village peut s'identifier avec son pont. L'évolution des ponts peut se montrer sous différents aspects. L'état d'avancement de la technique pourrait se mesurer par la portée atteinte à un certain moment. Mais je vais essayer de me baser sur l'évolution économique, c'est-à-dire comment se développent les coûts de construction par rapport aux coûts de subsistance.


u fig. 31 : Pont de Salginatobel Pont de Fégire

En comparant les ponts de Salginatobel (1930, portée: 94 m) et de Fégire (1979, portée: 100m) on remarque qu'ils sont assez similaires à part la largeur du tablier. (Salgina: 3.9 m, Fégire: 20.7 m). Pour les ponts étroits on a des coûts supplémentaires à cause de la stabilité transversale. Les quantités de matériaux utilisées sont les suivants:

Salginatobel Fégire
Béton [m3/m2] 1.05 0.9
Acier [kg/m2] 103 80
Coffrage [m2/m2] 9.2 3.9
Précontrainte [kg/m2] - 22.5

On voit que le besoin en matériaux n'a guère augmenté ces 50 dernières années. Mais par contre si on tient compte de la résistance des matériaux on aurait 3 fois plus d'acier pour le pont de Fégire. Une étude du professeur Menn montre également qu'avec les méthodes de dimensionnement d'aujourd'hui on ne pourrait pas faire d'économies de matériaux.

Tandis qu'au pont de Salginatobel on a eu besoin d'à peu près 44 heures de travail par mètre carré il n'en a fallu que 9 à Fégire. Cette différence est essentiellement due à la construction complexe du cintre et du coffrage.

Il est aussi très intéressant de comparer le rapport travail : quantités de matériaux. Il était de 43:57 à Salgina et ne changeait presque pas à Fégire avec 40:60. Apparemment il s'agit là d'une constante égale à deux tiers qui est une bonne base pour une conception économique optimale.

Les 50 dernières années les coûts des matériaux ont triplé et les salaires augmenté 12 fois. Alors le rapport travail/matériaux pour le Salginatobel serait de 67:33. Sachant que les coûts de subsistance ont augmenté 4 fois, le pont serait 60% plus cher s'il était construit aujourd'hui. Le but des nouvelles conceptions était donc de réduire au minimum les heures de travail au détriment du besoin en matériaux. Pour les ponts arcs on a atteint ce but en augmentant la portée entre les colonnes, simplification du système porteur ou construction en encorbellement. En construisant des ponts poussées ou en encorbellement on peut diminuer les heures de travail pour les cintres.

 

 

6.2 Recherche

L'utilisation de l'ordinateur permet de calculer des ouvrages plus compliqués, mais les calculs reposent sur la théorie de l'élasticité. On ne tient pas compte de la rigidité qui dépend des forces internes bien qu'elle soit très importante.

Chez les petits et moyens ponts se sont souvent des critères constructifs qui sont déterminants pour le dimensionnement.

On a toujours de grandes difficultés pour prévoir la résistance à des cas de charges dynamiques; un problème qui est très important surtout pour les ponts à hautes piles soumis au vent. Souvent il est plus sûr et plus économique de résoudre ces problèmes de manière conceptionnelle au lieu de faire de gros calculs.

 

 

6.3 Technique de la précontrainte

L'évolution de la technique de la précontrainte est surtout due au travail de pionnier des ingénieurs allemands et français. Mais en Suisse aussi on se rend compte de l'importance de cette nouvelle technique et le système BBRV trouve beaucoup d'applications. Les plus grands ponts-arc de l'époque atteignent des portées jusqu'à 300m tandis que les ponts-poutre étaient limités à 80 m. Avec la précontrainte il était alors facilement possible d'atteindre les 200 m qui étaient réservé auparavant aux ponts en acier. Un autre élément très favorable est la possibilité de s'adapter à n'importe quel tracé courbe et la forme facile à construire.

 

 

7. DURABILITE ET MAINTENANCE

7.1 Dégats et réparations

Le pont de Zuoz a souffert des dommages dûs aux intempéries. En septembre 1903 Maillart est retourné à Zuoz pour inspecter ces fissures: 3 fissures verticales à la culée gauche et 1 à la culée droite, les deux du côté du soleil. Ses calculs de Billwil montrent qu'à ces endroits les contraintes dues au poids propre et aux charges utiles sont très petites. Mais conclue que les fissures sont le résultat de dilatations/raccourcissements du béton. Cela se produit, selon Maillart, quand les murs secs, ensoleillés se raccourcissent tandis que l'arc, humidifié par le temps, se raccourcit beaucoup moins.

 

u fig. 32 : Fissures verticales au pont de Zuoz

Comme montré dans la figure ci-dessus l'arc et le tablier empêchent les parois de se rétrécir --> les parois sont en traction dans deux directions différentes -->fissures. Maillart explique que les fissures ne mettaient pas en danger la sécurité structurale et que la solution la meilleur marché pour rétablir l'aspect visuel est de repeindre les parois.

Après plus de 60 ans la dalle de roulement faisait apparaître des dégâts considérables dûs aux intempéries. Le bureau d'ingénieur Schalcher proposait alors le concept suivant pour la rénovation: 1. enlever la dalle de roulement, amélioration de l'intérieur du caisson, 2. coffrer et bétonner la nouvelle dalle, 3. Rendre rugueuses les faces latérales du béton, 4. Consolidation des culées par quatre ancrages de 50t.

En 1927 le pont de Tavanasa, sur le Rhin, fut détruit par une chute de masses rocheuses. Le plus joli pont de Suisse de l'époque a été réduit à un tas de débris sur la rive gauche. Cette catastrophe représentait quand même une excellente opportunité pour faire des essais sur un pont en béton relativement vieux. Mirko Ros, après les essais, conclue que le pont est bien construit et en bon état après 22 années de service sous un climat très rude.

Au pont d'Aarburg les colonnes très minces se sont détériorées avec le temps. Les eaux du système de drainage défectueux du tablier ont fait éclater le béton des colonnes lors de leurs cycles de gél et dégel. En plus le béton était trop humide lors de sa mise en place. Il en résulte la corrosion de l'armature. En 1967 on chargeait le professeur Renaud Favre, alors collaborateur du bureau W. Schalcher à Zurich, de la reconstruction du pont. Il fallait tenir compte des cas de charge de la nouvelle norme et de réduire les côuts à un minimum. Puisque l'arc était toujours en bon état et la qualité du béton était excellente on décidé de garder le vieux pont, ce qui était aussi financièrement plus compétitif (pas besoin d'échafaudage complet). Le projet prévoyait de supprimer les colonnes et de rendre le pont encore plus 'Maillart'. En supprimant ces colonnes on décharge l'arc.

 

u fig. 33 : pont de Maillart (1911) u nouveau pont sur l'Aar (1968)

L'arc devient plus rigide avec les parois longitudinales. En augmentant la rigidité au quart de portée on élimine les problèmes de flambage et vibration. En plus les éléments rigides attirent les moments et centrent les résultantes aux appuis et à la clé moins rigides. On a ainsi augmenté la capacité portante de l'arc. La superstructure a été mise en précontrainte longitudinalement et transversalement

En 1915 on avait déjà découvert des fissures dans les membrures longitudinales du tablier juste en-dessus des colonnes.

 

u fig. 34 : Membrure longitudinale fissurée (au quart de la portée)

Comme beaucoup d'ingénieurs de l'avant-guerre Maillart n'a pas entièrement compris l'interaction arc-superstructure. Même si le pont d'Aarburg a déjà l'allure des ponts à tablier rigide où le tablier a un grand parapet il lui manque l'armature des ponts plus récents.

Peu de temps après la réalisation des ponts dans le Wäggital des dégâts de gel se montrèrent, dûs au fait que pour la préparation du béton on avait adjoint au ciment du matériel inadéquat dont la composition chimique ne résistait pas au gel. Des parties de béton se détachèrent des fers, ce qui, dans la longue pratique de Maillart dans la construction de ponts en béton armé, ne se passa nulle part ailleurs. Ils furent plus tard réparés au jet de ciment et, pour des raisons inexplicables, murés.

 

7.2 Assainissement du pont de Lorraine

Le pont de Lorraine lie le centre de Berne au quartier de Lorraine. Elle consiste en un arc central (Hauptbogen) et deux arcs d'accès (Nebenbogen). L'arc central est construit en blocs de béton tandis que les arcs d'accès sont des constructions en béton armé revêtues de plaques préfabriquées. L'arc est lié au tablier par des parois longitudinales et transversales formant 245 chambres à l'accès difficile.

 

u fig. 35 : Coupes longitudinales et transversales

Dommages

La carbonatation du béton était très faible avec quelques exceptions d'éclatement du béton de recouvrement. L'étanchéité de la dalle de roulement par contre n'était pas étanche, ce qui provoquait des concentrations de chlorures et donc des problèmes de corrosion d'armature. Les parties latérales en porte-à-faux de la dalle montraient des dommages considérable dûs à la corrosion et au gél. Aux arcs d'accès la liaison entre les plaques de recouvrement et la structure en béton était trop faible. On devait donc remplacer l'ancrage de ces plaques.

Assainissement

Le but était de prolonger la durée de vie de ce pont qui avait déjà 65 ans de 30 ans. L'assainissement devait se faire sans interruption du trafic et en respectant les critères de charges de trafic de la norme actuelle SIA 160 (1989).

Ainsi on a enlevé l'étanchéite et le recouvrement de la dalle en béton jusqu'à l'armature supérieure (Jet d'eau à haute pression). Aux endroits où on a mesuré des fortes concentrations de chlorures on a en plus libéré l'armature du béton. Le vieux béton a été remplacé par du nouveau béton armé d'une épaisseur de 12 à 15 cm lié au vieux par des goujons. Les consoles latérales ont été démolies et agrandies. Pendant la phase de construction on a construit une passerelle à côté pour les piétons.

Le pont de Lorraine a une très grande surface à l'intérieur. Le but de l'assainissement de ces chambres intérieures était de stabiliser l'état d'aujourd'hui. Pour cela on a choisi le procédé par air sec. L'air à l'intérieur est asséché de manière à stopper respectivement limiter la corrosion à des valeurs insignifiantes. Le dispositif de séchage d'air est en service si nécessaire aux heures de tarif réduit (22 heures à 6 heures). On réduit ainsi l'humidité relative à une moyenne de 55%.

 

7.3 Emploi de béton projeté au pont de Salginatobel

Dommages

Dû à la mauvaise qualité du béton ainsi qu'à un enrobage insuffisant la structure portante faisait apparaître de forts dommages de corrosion et d'éclatement de béton. Lors de la construction on avait travaillé avec un rapport eau/ciment très haut ce qui menait à une basse résistance du béton de à peu près 20 N/mm2 et à une mauvaise résistance au gel. Pour le béton du tablier en compression on arrivait quand même à une résistance de 33.3 N/mm2 après 28 jours.

 

Assainissement

Les deux parapets ont été remplacés en 1997 parce qu'un assainissement ne valait plus la peine. On voulait prolonger la durée de vie de ce pont à 50 ans. Cela nécessitait des reprofilations sur toute la surface. Pour cette raison on a choisi d'appliquer du béton projeté. Le béton était enlevé par jet d'eau d'une pression de 2000 bar. Le béton de l'époque avec les granulats de la région garantissait une grande rugosité du béton restant. Avant l'application du béton projeté on arrosait les surfaces pendant 24 heures avec des inhibiteurs. Des essais de béton projeté avec les granulats de la région donnait des résultats satisfaisants. Cela était très important pour garder l'aspect visuel du pont.

La texture du coffrage de l'époque a été reconstruit manuellement après la mise en place de la deuxième couche de béton projeté. Pour finir on mettait en place un dispositif d'arrosage pour la cure du béton.

 

 

u fig. 36: Application du béton projeté côté Schuders

  

Annexes

A1. INVENTAIRE DES PONTS DE MAILLART EN SUISSE

 



 

A2. VISITE D'OUVRAGES (dossier photo)

A2.1 Pont de Salginatobel Schuders GR

La forme du pont de Salgina est similaire à celle du pont de Tavanasa. Elle se distingue de ce dernier par la portée plus grande de 90 m et de la vallée beaucoup plus profonde. En plus l'arc est beaucoup moins aplati. L'intégration de l'arc dans la nature se fait par deux viaduc d'approche consistant en 6 travées de 6 m. L'épaisseur de l'arc est de 3.80 m et elle augmente vers les appuis. De même les murs transversaux s'élargissent vers le bas. Ceci donne à l'observateur un sentiment de stabilité. Au Salginatobel Maillart ne met pas d'appuis massifs en pierre, ce qui rend le pont beaucoup plus léger. Les parapets en soi ne contribuent pas à la stabilité mais donnent aux piétons un sentiment de sécurité.

Quand je suis monté au pont de Salginatobel, il était emballé avec du plastic pour des travaux d'assainissement au béton projeté (cf. chap. 8.2). Donc les images donnent une vue qui est différent de celle que connaît chaque ingénieur civil.

 

u fig. 37 : Vue d'en bas, assainissement par les entreprises Locher-Prader

 

u fig. 38 : Vue du côté Schuders, échafaudage suspendu au pont

 

u fig. 39 : viaduc d'accès côté Schiers, parapets remplacés

 

u fig. 40 : Detail côté Schuders, aspect du nouveau béton

 

u fig. 41 : Vue générale depuis côté Schuders

 

A2.2 Aqueduc sur l'Eau noire Châtelard VS

Cet aqueduc a été construit en 1925. Les CFF voulaient construire un ouvrage qui permet de transporter de l'eau dans un canal rectangulaire à 25 m au-dessus de la route. La section du canal (2.2 * 1.65 m2) nécessitait un grand caisson et ne permettait pas de construire une structure très légère. Un arc à tablier rigide n'était pas nécessaire vu que cette poutre pouvait se porter elle-même. Sa structure est formée de colonnes inclinées en forme de U et les portées d'accès sont appuyées par des cadres en forme de H. Ces cadres sont écartés à leurs bases pour augmenter la rigidité latérale. Les parois longitudinales dépassent légèrement la dalle inférieure et sont élargies aux assemblages avec les colonnes pour former une sorte de voûte. Apparamment cet aqueduc a été rénové récemment. On y a appliqué du béton projeté. La raison de cette intervention m'est inconnue. Si on regarde des vielles images on voit des dégats à la surface du béton.

 

u fig. 42 : Vue côté Col de la Forclaz (VS)

 

u fig. 43 :Détail état du béton projetéu fig. 44 : piles en forme de U et de H

 

u fig. 45 : Vue côté usine CFFu fig. 46 : pile en forme de U

 

 

 

A2.3 Pont de Lorraine Berne

J'ai pu faire des photos que très difficilement parce qu'aux environs du pont se situe la nouvelle scène ouverte de drogue de Berne. Au pont qui était rénové il n'y a pas longtemps (cf. chap. 7.2) on a accroché une sculpture.

 

u fig. 47 : arc côté Lorraine

 

u fig. 48 : Vue générale depuis les bords de l'Aar

 

A3. BIBLIOGRAPHIE

Livres

ROBERT MAILLART’S BRIDGES - The Art of Engineering

David P. Billington

Princeton University Press, Oxford


ROBERT MAILLART UND DIE KUNST DES STAHLBETONBAUS

David P. Billington

Verlag für Architektur Artemis, Zürich


ROBERT MAILLART BETONVIRTUOSE

Katalog zur Ausstellung

Gesellschaft für Ingenieurbaukunst, vdf Hochschulverlag AG, Zürich


THE ENGINEER AS ARTIST: A LIFE OF ROBERT MAILLART

David P. Billington

New York and Cambridge, Mass.


DIE ERNEUERUNG VON ZWEI MAILLART-BRUECKEN

Renaud Favre

SBZ 87


ROBERT MAILLART

Max Bill

Girsberger, Zürich


THE CONSTRUCTION AND AESTHETIC OF BRIDGES

Robert Maillart

The Concrete Way, London (May/June 1935)


ROBERT MAILLART’S CURVED CONCRETE ARCH BRIDGES

Massimo Laffranchi/Peter Marti

Journal of Structural Engineering, ASCE October 1996


MAILLART & CIE INGENIEURS CIVILS

Entreprise de travaux en béton armé, Genève

Genève, 194


STAHLBETON-BRUECKENBAU DER LETZTEN 50 JAHRE

Christian Menn

Birkhäuser Verlag, Basel


FREYSSINET-MAILLART-DISHINGER-FINSTERWALDER

Grosse Konstrukteure, Band 1


RECOLLECTIOMS DE MON PERE, ROBERT MAILLART

Marie-Claire Blumer-Maillart

Princeton - N.J.


FUENF SCHWEIZER BRUECKENBAUER

Urs Widmer

Verein für wirtschaftshistorische Studien, Zürich


ROBERT MAILLART, INGENIEUR

Clemente Rigassi

Wissenschaftshistorische Sammlungen der ETH-Bibliothek Zürich


ROBERT MAILLART: LA STRUTTURA COME ARTE

Sergio Franci


CLUA

ROBERT MAILLART - BRUECKENSCHLAEGE

Claude Liechtenstein

Schule und Museum für Gestaltung, Zürich


ROBERT MAILLART : TEXTE ZUR AUSSTELLUNG

Eberhard Schunk, Ekkehard Ramm

Universität Stuttgart


MAILLART EXTENDED

Richard Serra

Benteli, Bern


GEDENKSCHRIFT ROBERT MAILLART

Verlags-AG der Akademischen Technischen Vereine

Schweizer Bauzeitung Jg.90 Nr.10


ROBERT MAILLART BUILDER, DESIGNER, ARTIST

David P. Billington

Cambridge University Press


VOM HOLZSTEG ZUM WELTMONUMENT - Die Geschichte der Salginatobelbrücke

Andreas Kessler

Verlags AG Buchdruckerei Schiers


THE BOOK OF BRIDGES, p.134ss

Martin Hayden

Marshall Cavendish Ltd., London


THE ILLUSTRATED ENCYCLOPEDIA OF ARCHITECTS AND ARCHITECTURE, p.102s

Dennis Sharp

Quatro Publishing, New York


MACMILLAN ENCYCLOPEDIA OF ARCHITECTS, VOL.3, p.84s

Adolf K Placzek

The Free Press, London


BRUECKEN ROBERT MAILLART (Carte topographique des ponts de Maillart)

TFB - Service de recherches et conseils techniques de l'industrie suisse du ciment


SCHWEIZER INGENIEUR UND ARCHITEKT

Editions du 4.12.97 (p.4) (Rénovation pont de Lorraine)

7.5.98 (p.48) (Emploi de béton projeté à la Salginatobel)

Verlags-AG der akademischen technischen Vereine, Zürich

 

 

Pages sur le web

http://www.schiers.osemziz.ch/Info/Salgina/Default.htm

(pont de Salginatobel)

http://www.archinform.net/arch/1190.htm

(archINFORM)

http://www.enr.com/new/125toppeop9.asp

(ENR: 125 Top People--Bridge Engineers)

http://www.moorhauser.ch/spezialgebiete.html

(remplacement de la dalle de roulement du pont sur la Gürbetalbahn)

http://search.biography.com/print_record.pl?id=9713

(Biographie)

http://dgcwww.epfl.ch/guide_des_ponts/ingenieurs/robert.htm

(EPFL Guide des Ponts)

http://www.mit.edu/user/r/y/rye/www/salgina.html

(analyse du pont de Salginatobel)

http://www.greatbuildings.com/architects/Robert_Maillart.html

(Great Buildings Online)

http://www.icivilengineer.com/Famous_Engineers/Maillart

(iCivilEngineer)

http://www.vitruvio.ch/arc/masters/maillard.htm

(Vitruvio)

http://www.tremblet.ch

(Tremblet SA)


 

A4. DOCUMENTATION ENTREPRISE MAILLART ET CIE

Je rajoute 2 extraits de la 'publicité' de l'entreprise Maillart et Cie pour montrer comment eux il voyaient leurs produits. Et surtout comment ils défendent le système Maillart.