DE POUTRES DROITES

SO. Compapcàlfiton des poutres APtlcul^es et des

poutres rifirides. — Le mode d'assemblage, par articulations ou par rivets est absolument indépendant du type adopté pour la poutre, et tous les systèmes adoptés en Amérique peuvent être exécutés avec les assemblages rigides en usage en Europe, sans qu'il en résulte d'ailleurs aucun changement dans leur mode de calcul. Notre comparaison . porte donc uniquement sur le mode d'assemblage et sur les conséquences qu'il entraîne, et non sur le type adopté pour l'ossature de r ouvrage.

Chaque système a ses partisans et ses détracteurs, et chaque pays se trouve bien de conserver le type pour lequel ses usines sont le mieux outillées, et qui lui est te plus commode, eu égard aux circonstances spéciales où il se trouve. Nous croyons donc qu'il serait illusoire et oiseux de chercher à démontrer la supériorité de l'un des systèmes sur l'autre : en fait l'expérience seule pourra au bout d'un temps assez long faire connaître s'ils sont équivalents ou si l'un d'eux est sensiblement inférieur à l'autre ; pour le moment nous estimons qu'il y aurait de la présomption à vouloir prédire l'avenir.

En conséquence, nous nous bornerons à signaler et à meUrc en évidence les inconvénients et les avantages qui ont été jusqu'ici constatés dans chaque système, afin de mettre en garde les ingénieurs contre les conséquences fâcheuses qui pourraient en résulter le cas échéant, et leur en indiquer les remèdes.

A titre d'exemple, à l'appui de nos indications, nous donnons ici les croquis de plusieurs types exécutés suivant le système Linville : l'un avec des assemblages rigides (pont sur le Lok à Kuilemburg, Hollande), l'autre avec des articulations (Pont International sur le Niagara, entre les États-Unis et le

Canada, Amérique). Chacun de ces ouvrages exécutés avec le plus grand soin nous parait présenter au plus haut degré tous les avantages inhérents à son système, et peut servir de type dans la discussion qui suivra. Quant au pont du Gincinnati- Southem sur TOhio qui vient ensuite {fig. 140), il semble, tout en con servant les caractères essentiels des ponts américains, se rapprocher à certains égards des ponts européens, cl tendre vers un type intermédiaire.

Les poutres articulées notés paraissent inférieures aux poutres à assemblages rigides aux différents points de vue qui suivent :

1' Par suite du jeu existant entre les œils et les chevilles, ces ponts sont plus sujets au ferraillement. Ils subissent de plus grandes déformations (73) sous l'action des charges roulantes.

Lorsque le sens du travail de certaines pièces est sujet à changer, ce que Ton évite avec soin d'ordinaire (sauf dans les poutres Warren), à chaque changement, la cheville vient choquer l'œil ; il peut en résulter un agrandissement de cette ouverture, et par suite une dislocation de la poutre. Ce fait s'est présenté au viaduc de Crumlin dont les œils se sont démesurément élargis, de telle sorte qu'il a fallu en fin de compte remplacer les articulations par des contre-joints rivés. Le mal que nous signalons se manifeste surtout pour les petits ouvrages, qui sont les plus sensibles aux charges roulantes. Pour les grands ponts, où la charge permanente est prédominante, cet inconvénient disparaît entièrement. C'est pourquoi, aujourd'hui, on signale en Amérique une tendance croissante à exécuter avec des assemblages rigides toutes les poutres dont la portée est inférieure à 30 mètres, en réservant les articulations pour les portées supérieures [Lavoinne et Pontzen. Chemins de fer en Amérique).

Ceci justifie la pratique des Américains, qui admettent des contre-barres partout où le travail d'une pièce est susceptible de changer de sens, si peu considérable que soit l'effort anormal, tandis que avec les ponts rigides européens on se contente d'employer les contre-barres dans les points où l'effort anormal est considérable, et que partout ailleurs on admet le renversement des efforts (ponts sur le Lek et sur le Niagara).

ics pièces comprii ;, ne peuvent si 33 supporteraient suite qu'en Amé oi de l'arliculati' lie on y a renoncé igc des montants l'aide de manchoi ra), soit tout sim (ponts du Cincinni nainteuu l'assemb ; actuellement or ïorce d'obtenir m :)ntants (pont du sant des faces de les-uncs des barre:

yslème parliculiei itre les bras et les mr les poutres Pr aux cordes. Pour iges des bras et dt is; on conserve d< c mode de suspci tux cordes infériei -s qui embrassen are et supportent insversale fait défi lonne lieu k des c l'ouvrage (pont s jeut d'ailleurs évi ises par les monlf nférieure, ou en -s à double té qu:

>3 tirants sont fom les. Il suffit qu'il e :ueur insignifiante 1, soit par suite d'i -e à une répartitio:

CHAP, m. POUTRES DROITES A TRAVÉES INDÉPENDANTES. 19S

et amener une barre à dépasser la limite d'élasticité. Une différence de t de millimètre peut conduire à des différences

de travail de plusieurs kilogrammes par m.m,q.

S"* Le contreventement est en général médiocre (178), et peut-être doit-on trouver dans cette circonstance l'explication de ce fait : que les ruptures de pont par l'effort du vent semblent plus fréquentes en Amérique qu'en Europe.

6*" L'assemblage par articulation a cet inconvénient : que la rapture d'un seul boulon peut entraîner la chute de l'ouvrage puisqu'il détermine la ruine immédiate de l'assemblage qu'il constituait. Ce reproche ne nous parait pas sans fondement^ ainsi que l'ont prétendu certains partisans des ponts américains. Considérons en effet un pont américain comptant quatre-vingts boulons d'attache principaux; si par inadvertance on a laissé employer un seul boulon de très mauvaise

qualité, soit ^ de la fourniture, une catastrophe est certaine.

Prenons au contraire une poutre rigide comptant seize cents rivets principaux : à supposer qu'un dixième ou 160 de ces rivets soient mauvais ou mal posés, le pont n'en continuera pas moins à subsister : si un rivet manque les rivets voisins le suppléent, à moins que par un hasard bien extraordinaire toutes les pièces mauvaises se trouvent réunies sur un petit nombre d'assemblages, de telle sorte que les rivets de bonne qualité se trouvent exposés à un travail excessif.

lia probabilité que les erreurs commises à la fois par le constructeur et par le contrôleur, dans l'exécution et la vérification des assemblages, se soient toutes concentrées en un seul point est extrêmement faible. Au surplus on trouve fréquemment en visitant les ponts européens existants des rivets défectueux, dont on opère le remplacement sans que l'exîs* tance de l'ouvrage paraisse menacée. Il n'en serait pas de même si un seul boulon venait à manquer dans un pont américain.

Par contrCy les ponts américains présentent les avantages suivants :

V Us réalisent une économie notable sur les ponts à assemblages rigides. Cette économie tient sans doute : d*une

196 PONTS aiÉTALLIQUES.

part à la simplification des assemblages, et d'autre part à c« que, les rivets affaiblissant dans une mesure importante les pièces des poutres rigides, on est obligé d'augmenter d'autant leur section et par suite leur poids. Mais elle provient surtout de ce que les Américains donnent aux différentes pièces, notamment aux pièces comprimées, des sections d'une forme avantageuse qui leur permettent de supporter des efforts considérables sous un faible poids, de ce qu'ils veillent à rendre le travail du métal uniforme dans toutes les parties de l'ouvrage, suppriment autant que possible les pièces surabondantes et inutiles qui sont souvent trop nombreuses dans les ponts européens, et concentrent le métal dans un petit nombre d'éléments robustes et résistants. D'un autre côté, leurs poutres sont en général plus hautes à égalité d'ouverture. Nous croyons qu'en suivant ces errements on pourrait notablement améliorer la construction des poutres rigides et que l'avantage de la légèreté, que présentent à un si haut degré les ponts américains, est plutôt dû à l'adoption de dispositions judicieuses, qui semblent applicables aux poutres européennes, qu'au système de l'articulation proprement dit.

2^ L'on est beaucoup mieux assuré de la répartition des efforts. On a la certitude que les pièces ne travaillent partout qu'à l'effort normal sans subir jamais de flexion. En réglant convenablement les contre-barres à l'aide de tendeurs à vis, on les oblige à remplir exactement leur rôle. Dans les poutres rigides on ne peut guère avoir de certitude à cet égard: il arrive que des pièces qui devraient être tendues restent lâches, et il n'existe pas de moyen pratique d'y remédier en resserrant les pièces trop longues. Il est bien évident d'ailleurs que dans les poutres rigides, et surtout dans les poutres à croix de Saint- André et montants verticaux, il est absolument impossible de savoir avec quelque exactitude comment se répartissent les efforts développés dans les différentes pièces. Enfin on a vu (79) que les pièces 4e Tâme sont nécessairement soumises à des efforts de flexion dont l'intensité dépend de l'invariabilité des assemblages et qu'il est par suite difficile de calculer avec précision.

Certaines personnes pensent aussi que, dans les assemblages à rivets et couvre-joints, l'effort transmis par une pièce

est presque enUërement supporté par les premiers rivets et non par les autres, de sorte que la première ligne de rivets serait presque exclusivement utilisée et subirait un travail excessif. Il conviendrait de vérifier ce fait par Texpérieuce, et jusqu'ici l'on n'a pas démontré par des exemples précis la réalité de l'inconvénient signalé.

3"* Le montage des ponts américains est incomparablement plus facile et plus rapide que celui des ponts européens. Cet avantage est surtout précieux pour les ouvrages à établir dans un pays inhabité et sans ressources. En Europe et dans les États les plus peuplés de l'Amérique, on y attacherait peu d'importance, la main-d'œuvre n'étant pas beaucoup plus coûteuse sur les lieux qu'à l'usine.

i"" Le montage à pied d'œuvre est toujours bien exécuté, sans qu'il soit nécessaire d'exercer une surveillance très active. Au surplus, quand il en serait autrement, il est toujours facile de rectifier les malfaçons qu'on rencontrerait ultérieurement, et de remplacer les pièces défectueuses. Pour un pont européen on ne peut guère constater les défauts après le montage, et en tout cas il est difficile d'y porter remède, l'enlèvement d'une pièce étant toute une affaire, et exigeant l'établissement d'un échafaudage et une installation coûteuse, à laquelle on ne peut se résoudre qu'en cas d'absolue nécessité.

S"" Le peinturage et la visite des poutres américaines sont des opérations toujours faciles. Dans les poutres européennes, il y a bien souvent des parties qu'il est impossible de visiter et de nettover.

En résumé si, après avoir examiné le pont sur le Lek et le pont sur le Niagara, on considère le pont sur l'Obio, on est porté à se demander si le choix entre l'articulation et le rivet a bien l'importance qu'on lui attribue ; la plupart des avantages constatés dans les poutres américaines ne sont pas inhérents au système, et pourraient être introduits dans les poutres à assemblages rigides. D'autre parties Américains^ en substituant les pièces en tôle et cornières et les fers spéciaux aux pièces forgées employées dans leurs premiers travaux, en s'appropriant l'assemblage à rivets pour la corde supérieure et les bras de leurs poutres, en certains cas même pour la corde inférieure, arrivent à faire disparaître les défauts qu'on

leur reprochait : insuffisai ngidîté transversale, inég barres.

En ce qui concerne les l'articulation ne soit pas qui oblige les pièces à trai lient pas toujours sufBsam

Rien ne prouve que les des résultats équivalents, nel de la chercber en se \ et abstrait, en dehors de te circonstance spéciale, ne i diaire, participant de l'un ment h la tendance qui si sur rOhio.

SA> Étude et «ïomp . de poutres droite*. —

un pont est en général un doit résoudre en tenant co dans lesquelles il se trom Nous croyons utile, t( tagcs et certains inconvé qu'ils résultent de l'expér

sae. Pont« ik Ame pi «alnt-A.iidr«. — Pour ]

pleine s'impose ; pour de elle est d'abord fort laide lourde, vu l'épaisseur ezaj à l'àme. La poutre à trei!

plus grandes, jusqu'à HO souvent la même forme a tendues, et presque touj d'une extrémité à l'autre des efforts, est à rejeter ] entraîne d'ailleurs une g blages, couvre-joints, et ] La poutre à croix de Saii

CHAP. m. POUTRES DROITES A TRAVÉES INDÉPENDANTES. 199

inadmissible et comporte des pièces inutiles. Elle est à rejeter dans tous les cas, sauf pour le contreventement des ponts, où elle se justifie par ce fait que Faction du vent est susceptible de changer de sens. On doit la considérer alors comme constituée par deux poutres Pratt inverses, qui ne travaillent jamais simultanément, et dont chacune correspond à un sens déterminé du vent.

93* Poutre» simple»» eompos^e» et eomplesLe»*

— Pour les ouvertures moyennes, c'est-à-dire inférieures à 50 mètres, les poutres simples sont préférables aux poutres composées ou complexes, au point de vue du poids du métal. Au delà de cette ouverture*, les mailles des poutres simples présentent une longueur trop grande. Il est nécessaire alors d'augmenter le nombre des points .d'appui du tablier sur la poutre, ce qui oblige à employer soit des poutres composées, soit des poutres complexes. Nous serions fort embarrassé d'établir la prééminence absolue de Tune des classes de poutres sur l'autre : Dans la poutre composée toutes les pièces travaillent simultanément dès que l^on charge une partie quelconque du pont ; dans la poutre complexe les éléments d'une poutre secondaire ne sont pas affectés par la charge portée par une poutre secondaire voisine. C'est peut-être un inconvénient, bien que la conception de la poutre complexe paraisse à vrai dire plus naturelle et plus logique que celle de poutre composée. Au surplus, pour les poutres Linville et Pettit qui sont les deux types du système Pratt se correspondant, dans les deux classes dont il est question, l'expérience ne semble pas jusqu'ici avoir démontré la supériorité de l'une sur l'autre.

Examinons à présent les différents systèmes de triangulation.

S4L. lSy»té>iiie Ho'vire, IWappen et Pratt. — Le Système Howc, où les pièces comprimées sont plus longues que les pièces tendues, est à rejeter : il n'est admissible que pour les ponts mixtes en fer et bois.

Le système Warren simple, composé ou complexe est ce lui qui exige la moindre dépense de métal a égalité de por-

*• .K -fa* s^barr^ : 'ïiooaîiû eet svari:Ke théorique snp- »* ^riit d>s jitieK9 lomodiBtws jspfort^ le aièine travail K ^ pwcH» lojuinits. zv PÙ. -tsL i«. féanal inexact, et ne «£ 3&f «aarpu -m. 3>}ût» t>ï» aaoimâiasfs qu d'habitude «ft SAf ttibt fntadiio. atf:rî:r*û j^ •iiK poiiis totaL

Or Ihs a^eaùiozvs -teis iras <K oxtcni-hras xrec les cordes Hit ^-lœzLÎ'riéa. iii*MÊî<it:n»-Kl<:ar-bS'.LocsqBe les bras ne sont tf s.'..r[naax am curir^. <;>^ -çâ eat le cas de la poutre Tarr»»-

La [.ijotre Post- -i;:!! iHt bb liÂîné 4t la pontre Warreo >al'.r. prûéute I-^ lExabti aiuLUzi» et les inèEDes défauts. Evkttent. com^ les f ât«i*s ti:-<n :/»■£< s stXLt an pea plus mit^ 'jn^ les p i^tten teik>l^». etle permet de réaliser à ce oînl d« Tve one tê^èn* ëec-nomie. Par contre, l'inégale ininaisoD des bras et des tiracu sar les cordes complique les MembUf es, et fl s^nble qn'actnelienient on soit disposé à ttondooner cette postre.

La poalre Pratt. et ses dérivés LinTÎlle, Pettït, etc., est téoriquement plus lourde que la pontre Warren ; mais elle résente l'aranta^ de rédnire an minrnintg )a longueur des ras qui, étant perpendicolaires aux cordes, se réonissenl à lies par des assemblages d'nne grande simplicité et d'une rande légèreté. D*aprës les Américains, son montage sérail ien plus facile qae celai de la poutre Warren, ce qui expUne pourquoi son usage est plus répanda poar les ponts de loycnne et de grande ooTertore.

La pontre Bollman paraît complètement abandonnée. Par antre, la poutre Fink, qui est beaucoup moins lourde, qui résente l'avantage de se régler avec une très grande facilité, tsc prête d'une manière très satisfaisante à l'établissemeDl 'ouvrages à tablier supérieur, est très employée en Améque pour les ponts de moyenne ouverture.

MK> Pold» propre de* poutres des divers mymtè-

■CM. — Nous croyons utile de faire ressortir ici le peu d'iiiirèt qu'il y a à cboisir, pour les ponts de petite ou de moyeoiie uverturc, les types de poutres qui exigent le moins de métal, !A considérations relatives à la réduction du travail à l'usine t la facilité du montage étant absolument prépondérantes.

CHAP. m. POUTRES DROITES A TRAVÉES INDÉPENDANTES. 201

Pour les grandes ouvertures il devient important de choisir la poutre la plus légère. Enfin, pour les très grandes ouvertures, toutes les considérations doivent être sacrifiées à la nécessité de réduire au minimum le poids propre de la poutre; les systèmes un peu lourds ne sont plus admissibles, à moins de se résigner à une énorme augmentation de dépense.

Un ingénieur américain, M. Merrill, a calculé le poids de métal qu'exigerait Rétablissement d'un pont de chemin de fer à voie unique, suivant les différents systèmes, pour une ouverture commune de 61 mètres. D'après ses évaluations, que nous prendrons pour exactes sans les vérifier, ces poids seraient les suivants :

Système Post 103.600 kilogr.

— Warren (double) 107.500 —

— Linville 108.400 —

— Pratt (complexe Pettit). . . 109.400 —

— Howe (double ou complexe). 126.000 —

— Fink 127.200 —

— BoUman 170.008 —

Admettons, ce qui ne peut guère s'écafter de la vérité, que le tablier et les pièces de contreventement exigent uniformément pour les différents ponts un poids de métal égal à 30.500^ kilogrammes, soit 500 kilogrammes par mètre courant ; la difiFérence entre le poids total et ce poids représente le métal employé dans les poutres proprement dites.

Reportons-nous aux formules du n** 24, et supposons que pour la poutre Post, qui est la plus légère de toutes, le coefficient économique K ait pour valeur 0,004. Nous pouvons alors aisément calculer les valeurs de K pour les autres types par la formule :

Enfin en représentant toujours par 1,000 le poids du métal entrant dans les poutres du système Post, la formule :

y K \-Kl

nous permettra de calculer le poids relatif nécessité par

rosn atxu

chacun des aalres srstèmes de p4 tores possibles.

Les résultats de ces calculs se suivant :

Système Warren

(double). . . .

S^-stême Lin ville.

Système Pralt (com-

'plexe)

Système tiove (double ou complexe).

Système Fink . .

Svstème BoUman .

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