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VENDES • DESCRIPTION DES VIADUCS DE LA SUMÈNE ET DU MARS • LE GÉNIE CIVIL DU 12 AOÛT 1893

VIADUC DE LA SUMÈNE
 
LIGNE 695 BOURGES - MIÈCAZE • PK 474 • VIADUC DE LA SUMÈNE (360 M)
 
VENDES (15) • 45° 17' 53.0" N 02° 23' 22.6" E
VIADUC DE LA SUMÈNE
 
LE GÉNIE CIVIL DU SAMEDI 12 AOÛT 1893 • PLANCHE XV VIADUC DE LA SUMÈNE. LIGNE DE VENDES À VENDES. DÉTAIL SUR CULÉE.
 

➤ Lu dans “ Le Génie Civil ” du samedi 12 août 1893 (*)

VIADUCS MÉTALLIQUES DU MARS ET DE LA SUMÈNE
(Ligne de Largnac à Mauriac, dans le Cantal).
par F. Desquiens, Ingénieur Civil.

“ Le 1er juillet dernier a été ouverte à l'exploitation par la Compagnie d'Orléans la ligne de Largnac à Mauriac, qui constitue le dernier tronçon de la grande ligne de Paris à Aurillac par Bourges et Montluçon.

Construite par portions successives en raison des difficultés considérables à vaincre dans l'exécution du tracé, comme dans celles des travaux ; se prolongeant d'abord de Montluçon jusqu'à Eygurande, puis d'Eygurande à Largnac, s'étendant à l'opposé d'Aurillac à Mauriac, elle laissait entre les stations extrêmes de ces deux amorces un fragment inachevé. C'est cette portion de la ligne qui vient d'être terminée à la suite de travaux particulièrement difficiles, et qui font le plus grand honneur à M. Daigremont, Ingénieur en chef des Ponts et Chaussées, et à l'Ingénieur ordinaire, chargé de leur direction, M. Aubert.

Plus pittoresque encore, s'il est possible, que toutes ses voisines qui sillonnent le plateau central et offrent au voyageur des points de vue aussi variés que grandioses, la ligne de Largnac à Mauriac, avec une pente presque uniforme de 0m 025 par mètre, obligée de suivre les contours accidentés des montagnes sur le flanc desquelles elle s'élève graduellement en présentant la forme générale d'un S, comporte comme principaux ouvrages d'art les deux viaducs métalliques, qui, à faible distance l'un de l'autre, 3 kilomètres environ, traversent les rivières de la Sumène et du Mars. Par la légèreté de leur construction et la disposition des éléments qui les composent, par les difficultés de la mise en place et aussi par la beauté des paysages qu'ils complètent d'une manière remarquable, ces deux viaducs méritent une description un peu étendue.

Description générale des tabliers. — Les tabliers métalliques de la Sumène et du Mars, tous deux à voie supérieure, sont construits sur le même type à treillis rigides, sans montants verticaux.

Celui du Mars est en rampe de 0m 025 par mètre, celui de la Sumène est en palier.

Le premier est formé de quatre travées, dont les ouvertures d'axe en axe des appuis, sont respectivement de 43m 20 dans les travées de rive et de 59m 40 dans les travées intermédiaires.

Le second comprend cinq travées de 66 mètres d'ouverture dans celles de rive et de 78 mètres dans les travées intermédiaires.

La longueur totale de la superstructure métallique, avec le prolongement des poutres sur les appuis des culées, est de 206m 10 pour le viaduc du Mars et de 366m 90 pour celui de la Sumène.

Chaque tablier se compose de deux poutres de rive reliées entre elles par des contreventements horizontaux et verticaux, de pièces de ponts situées à la partie supérieure et supportant un platelage en tôle striée, de longerons sous rails, d'un garde-corps et d'une passerelle de service destinée à faciliter la visite et l'entretien des ouvrages.

Les poutres de rive reposent sur les piles et culées par l'intermédiaire d'appuis fixes ou mobiles en acier fondu.

Poutres de rive. — Les poutres de rive sont à paroi simple. Elles sont formées de deux membrures, rendues solidaires par un treillis.

Leur hauteur est de 6 mètres pour le viaduc du Mars, et de 6m 75 pour celui de la Sumène, et leur écartement de 4 mètres, d'axe en axe, pour les deux viaducs.

La section minimum et constante est composée de tôles d'acier d'une épaisseur uniforme de 0m 01comprenant une âme de 0m 740 de hauteur renforcée par une par une cornière de (90 x 60)/10, une plate-bande de 0m 500 de largeur, et de deux cornières de (100 x 100)/10 reliant l'âme à la plate-bande.

Les treillis sont à mailles doubles et formés de cornières égales de 100 et 120, ces dernières comportant en outre, pour les barres les plus fatiguées, des plats rivés sur l'une des ailes.

Les poutres sont renforcées sur les appuis par des montants verticaux formés d'un panneau plein de 10 millimètres d'épaisseur inséré entre les barres de treillis et de nervures constituées d'une âme de 10 millimètres reliée au panneau plein par quatre cornières.

Pièces de pont et longerons. — Les pièces de pont sont rivées sur les membrures supérieures des poutres au moyen de deux cornières en face des nœuds des treillis. Ces pièces sont distantes entre elles de 2m 700 au viaduc du Mars et de 3 mètres au viaduc de la Sumène ; dans l'un comme dans l'autre, leur longueur est de 3m 99, et elles sont constituées par une poutre armée en larges-plats et cornières.

Contreventement. — Des contreventements verticaux très rigides assurent la liaison entre les deux poutres de rive des tabliers.

Ils sont constitués par deux barres en croix de Saint-André, rivées respectivement sur les pièces de ponts et sur les entretoises inférieures ; ils n'existent que de deux en deux pièces de pont. Ces barres sont formées de cornières adossées en simple dans les sections courantes et renforcées d'une âme au droit des appuis.

Le contreventement horizontal inférieur, formant croix de Saint-André, et le contreventement supérieur en N réunissent de deux en deux, et à leur extrémité opposée, le premier les entretoises inférieures, le second les pièces de pont.

Les barres sont formées de cornières égales de 120 renforcées par des plats au droit des appuis.

Le contreventement médian, qui constitue un des caractères originaux de la construction de ces tabliers, disposé comme l'inférieur, en croix de Saint-André, est formé de barres cornières qui réunissent les points de croisement des treillis des deux poutres de rive entre eux et aux points de croisement des contreventements verticaux.

Cette disposition très ingénieuse pour assurer la rigidité dans un pont à treillis sans montants verticaux, est destinée à empêcher le flambement des treillis en les réunissant à un système rigide dans le sens transversal.

Passerelle de service. — Une passerelle de service règne d'une extrémité à l'autre de chacun des deux tabliers ; elle est portée sur les entretoises inférieures et est constituée de fers en ∪ sur lesquels repose un plancher en tôle striée.

Appuis fixes et mobiles. — Les appuis fixes et mobiles sont en acier moulé; dans les derniers, le mouvement de translation est calculé pour ne pas dépasser 0m 22 et obtenir cours d'usage au moyen du roulement des plaques supérieures sur les inférieures, par l'intermédiaire de secteurs cylindriques que réunissent des bielles horizontales.

Un seul appui fixe existe dans chacun des ouvrages ; il est sur la culée la plus basse dans le viaduc du Mars, et sur la deuxième pile en partant de Largnac dans le viaduc de la Sumène.

Le viaduc du Mars porte, en outre, adaptés à la partie supérieure des poutres, des buttoirs ayant pour objet de s'opposer au mouvement de translation du tablier, en cas d'arrêt brusque à la descente des trains.

Nature des métaux employés. — Dans un but d'économie, l'administration des Ponts et Chaussées a restreint l'emploi de l'acier à la confection des membrures, treillis et montants verticaux sur appuis des poutres de rive ; les contreventements verticaux et horizontaux les divers autres profilés et le platelage sont en fer.

L'acier employé a donné en moyenne 45 kilogrammes de résistance par millimètre carré et 21 % d'allongement sur barrettes de 200 millimètres, prises en nombre égal en long et en travers. Le fer a donné 32 kilogrammes et 9 % en long pour 38 kilogrammes et 6 % en travers.

Les rivets sont en fer de qualité définie par une résistance moyenne de 28 kilogrammes pour un allongement moyen de 16 %.

Poids des Viaducs. — Les poids se sont élevés aux valeurs suivantes :

1° Viaduc de la Sumène.

  • Tablier (acier et fer) : 967.723 kg.
  • Appareils d'appui (acier moulé et forgé) : 29.919 kg.
  • TOTAL : 997.642 kg.

2° Viaduc du Mars.

  • Tablier (acier et fer) : 501.983 kg.
  • Appareils d'appui et buttoirs (acier moulé et forgé) : 25.786 kg.
  • TOTAL : 527.769 kg.

Flèches constatées. — Les flèches prises par les deux viaducs aux essais officiels ont été les suivantes :

1° Viaduc de la Sumène.

  • Travée de rive, côté Mauriac : f 20 mm.
  • Travée de rive, côté Largnac : f 22 mm.
  • Travée de 78 mètres : f 28 mm.

2° Viaduc du Mars.

  • Travée de rive, côté Largnac : f 8mm 2.
  • Travée de rive, côté Mauriac : f 9 mm.
  • Travée de 59m 40 : f 16 mm.

Les flèches prises sous la charge permanente sont :

  • Pour le viaduc de la Sumène de 11 mm pour les travées de rive.
  • Pour le viaduc de la Sumène de 15 mm pour les travées de 78m.
  • Pour le viaduc du Mars de 4 mm pour les travées de rive.
  • Pour le viaduc du Mars de 4 mm pour les travées de 59m 40.

La rigidité de ces viaducs est due surtout au système de triangulation formé par les contreventements verticaux et horizontaux.

PHASES SUCCESSIVES (1 À 7) DU LANCEMENT DES TRAVÉES MÉTALLIQUES DES VIADUCS DU MARS ET DE LA SUMÈNE

Exécution des travaux et mise en place. — L'exécution de ces deux ponts a été confiée, après adjudication, à la Société anonyme de Commentry-Fourchambault, qui, après avoir eu sans cesse à lutter contre la nature et les hommes, au milieu des intempéries et d’un froid rigoureux, dans un pays aux communications très difficiles, et avec des conditions de transport particulièrement onéreuses, est arrivée néanmoins à mener à bonne fin ces travaux délicats, dont la réussite vient ajouter un succès de plus à ceux qui ont assuré sa réputation.

Le cahier des charges laissait au constructeur le soin de choisir son mode de mise en place, lançage ou montage sur échafaudages.

Après une étude approfondie des lieux, en présence de la hauteur libre de 50 mètres existant sous les membrures inférieures du pont, craignant à juste titre la violence du vent pour des échafaudages qui eussent barré la moitié de la vallée, au moins sur cette hauteur considérable, envisageant d'autre part le point de vue économique, la Société de Commentry-Fourchambault soumit à l'Administration des Ponts et Chaussées un projet de mise en place par voie de lançage.

Ce mode de mise en place n'était pas, d'ailleurs, sans exiger une étude très sérieuse et des soins méticuleux; sans parler de la masse assez considérable à mettre en mouvement, la difficulté réelle consistait dans la faiblesse de la section des membrures inférieures. Dans les diverses phases du lançage, les réactions des galets sur les divers points des membrures venant successivement en contact avec eux, devaient créer des efforts locaux considérables, auxquels, de toute évidence, avec sa grande légèreté, la membrure ne pouvait résister qu'à condition d'être très énergiquement soutenue par des montants provisoires et diverses pièces de renforcement qui la rendissent solidaire des autres parties du pont.

Ces conditions particulières ont conduit dès l'abord à renoncer à faire le lançage d'une pile à l'autre sans intermédiaire, principalement pour les travées de 78 mètres de portée ; on a réduit le porte-à-faux à 39 mètres au moyen d'une palée provisoire en charpente, dont la hauteur a dépassé 46 mètres pour le viaduc du Mars. Pour éviter le renversement de cette palée, dont la base octogonale ne présentait que 4 mètres de côté, par l'effort de translation du pont pendant le lançage, ce dernier s'effectuait au moyen de leviers agissant sur les galets équilibrés par l'intermédiaire de rochets, suivant le mode très répandu aujourd'hui pour les grands ouvrages de ce genre.

Malgré cette palée provisoire, dont le montage et le démontage répétés à chaque travée ont constitué un des points délicats de la mise en place, il existait encore des réactions de 205 tonnes au droit des piles de 78 mètres du viaduc de la Sumène dans certaines positions, ce qui fait bien comprendre, avec les distances de 3 mètres entre les nœuds des treillis, la nécessité ci-dessus énoncée d'établir un assez grand nombre de pièces de renforcement provisoire.

En effet, dans cet intervalle de 3 mètres, la membrure inférieure, ayant la forme d'un T simple, présentait à l'endroit des semelles supplémentaires une section dont l'axe neutre était très voisin de la face inférieure, de sorte qu'à la partie opposée, avec un rayon de giration de 0m 640, l’âme aurait subi un effort de traction considérable auquel elle n’aurait pu résister. On a été conduit, pour éviter cet inconvénient, à relier par des montants verticaux très rigides le point milieu de chaque membrure au point de croisement des treillis situé dans le même plan transversal. On a renforcé de même tous tous les treillis pendant le lançage par des montants verticaux formés de rails jumelés, soigneusement calés contre les semelles des membrures, et reliés entre eux, aux membrures et aux croisements des treillis, par des brides et boulons.

Outre ces considérations d'ordre général, qui se sont répétées sur les deux ouvrages, le montage du viaduc du Mars a présenté quelques points particuliers qu'il n'est pas inutile de rappeler. Lancé suivant une rampe de 0m 025, il a exigé des précautions spéciales pour empêcher la descente dans l'intervalle de la reprise des leviers ; ce résultat a été obtenu au moyen de deux câbles en acier de 25 millimètres, fixés à la partie arrière du viaduc, venant passer sur une poulie de retour, et s'enroulant chacun par l'extrémité opposée sur un treuil muni d'un régulateur Mégy, de manière à assurer une tension égale dans chacun des brins.

La nature même du terrain et la présence d'un chemin vicinal traversant la voie ne laissaient d'autre part au constructeur, pour ce dernier viaduc, qu'un espace restreint pour le montage ; et malgré un échafaudage auxiliaire, construit dans le prolongement de chaque culée, sur une pente très raide, on ne disposait encore que de 45 mètres de longueur, ce qui mit dans l'obligation de faire des montages partiels en nombre assez considérable.

Enfin le transport des matériaux dut, en grande partie, se faire la nuit, pendant les mois de décembre et janvier, de 7 heures du soir à 6 heures du matin, sans interruption, sur une voie plus ou moins bien réglée, et qui présentait des pentes s'élevant jusqu'à 0m 06 par mètre.

Les travaux de montage, commencés en mai 1891, ont été complètement achevés en septembre 1892.

Ajoutons, pour terminer, que ces deux viaducs figurent parmi les derniers ouvrages que les ateliers de construction de la Société Commentry-Fourchambault ont eu à exécuter sous ce nom ; cette Société vient, en effet, de céder, depuis le mois de mai 1893, ses ateliers de Fourchambault et ses fonderies de la Pique à une Société nouvelle, constituée sous la raison Magnard et Cie, et qui a repris toutes les mêmes fabrications. ”

RÉFÉRENCE