Une masse de 168 t amortit le plus long pont maritime d'Inde
Des portées allant jusqu'à 180 m font du plus long pont maritime d'Inde reliant Mumbai au port un défi, car le pont est en acier. En cas de vent latéral, cela signifierait des oscillations verticales pouvant atteindre 300 mm. MAURER a amorti les zones critiques avec des amortisseurs spéciaux : les amortisseurs, d'une masse allant jusqu'à 4800 kg chacune, réduisent les vibrations d'un facteur 15. De plus, des guides verticaux et des amortisseurs hydrauliques maintiennent sous contrôle les grandes masses oscillantes des amortisseurs. Le système est conçu pour durer 50 ans.
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La combinaison du guidage vertical et des amortisseurs hydrauliques maîtrise le poids
Le Mumbai Trans Harbour Link (MTHL, également appelé Sewri Nhava Sheva Harbour Link) sera long de 21,8 km et reliera Mumbai à Navi Mumbai. Le plus long pont maritime d'Inde devrait accueillir 70.000 véhicules par jour sur 6 voies à partir de fin 2023 et réduire le temps de trajet de 2 heures à 20 minutes. Cela réduira les embouteillages et permettra le développement de la région portuaire.
L'ensemble du projet se compose de 4 lots de construction. Pour cela, MAURER a fourni un total de 1100 appuis en élastomère, 461 appuis à calotte, 160 appuis à pot, 880 m de joints de chaussée et 40 amortisseurs de vibrations. "Les amortisseurs de vibrations ont constitué le véritable défi", rapporte Peter Huber, ingénieur diplômé et chef de projet chez MAURER. "Nous les avons donc développés et calculés sur place pour la situation en accord avec JFE Engineering Corporation, le bureau d'ingénieurs chargé de la mission, et nous les ajusterons avec précision après leur installation".
Acier plus vent plus grandes portées
Sur le tronçon de pont en acier concerné, long de 1,75 km, plusieurs facteurs d'amplification des vibrations se combinent :
- Des portées énormes de 100 à 180 m.
- Une poutre-caisson en acier avec dalle orthotrope, donc une construction très légère qui tire sa grande capacité portante de nombreux raidisseurs. Le béton n'aurait pas été possible en raison de son poids propre élevé. L'acier est plus léger, mais aussi plus souple, plus élastique et donc plus sujet aux vibrations.
- Les vents latéraux provoquent, à partir d'une vitesse de vent d'environ 20 m/sec dans le sillage du pont, ce que l'on appelle des détachements tourbillonnaires. Lorsque ceux-ci atteignent la résonance propre du pont, ils peuvent provoquer des oscillations d'une amplitude pouvant atteindre ±300 mm au centre des travées du pont.
- Comme les portées sont si grandes, la fréquence propre est très basse et se situe en dessous de 0,8 Hz.
En principe, les ponts orthotropes en acier toléreraient cette oscillation relativement longtemps. Mais pour des raisons de confort de conduite et de durée de vie, un amortissement significatif était nécessaire.
Les amortisseurs réduisent les vibrations d'un facteur 15
MAURER a développé à cet effet des amortisseurs à ressort et à masse (MTMD-V) avec une masse d'amortissement pouvant atteindre 4 800 kg chacun. La masse est constituée en grande partie de béton. Au-dessus, un nombre variable de plaques d'acier permet d'ajuster ultérieurement la masse d'amortissement avec précision à la fréquence propre réelle du pont.
La masse d'amortissement repose sur jusqu'à 20 ressorts hélicoïdaux en acier. Elle oscille sur ceux-ci selon l'amplitude précalculée jusqu'à ±400 mm. Elle réduit ainsi l'oscillation du tablier d'un facteur d'environ 15 à ±20 mm maximum, ce qui diminue efficacement la fatigue du tablier.
Guidage vertical et amortisseurs hydrauliques supplémentaires
Cette amplitude d'oscillation relativement élevée de la masse dans l'amortisseur sollicite énormément les ressorts, les exigences en matière de résistance de l'acier à ressort étaient donc très élevées. De plus, la masse doit toujours rester sous contrôle - dans toutes les directions. Pour assurer l'oscillation verticale exacte de la masse et donc son fonctionnement efficace, des guides verticaux de haute qualité montés sur roulements à billes ont été installés. Pour freiner la masse, des amortisseurs hydrauliques à piston ont été installés. Ils empêchent le système de ressorts de se bloquer sous la masse et d'endommager les ressorts.
Les amortisseurs hydrauliques ont été conçus avec des guides et des joints de piston pratiquement sans friction et sans usure : avec un joint interne sans contact. L'ensemble du système d'amortisseurs a été testé sur 400 km d'oscillations cumulées. Il en est résulté des températures allant jusqu'à 160 °C, auxquelles le système a résisté sans usure ni fuite. Cela signifie que même si le vent souffle longtemps, il n'y a pas de fatigue dans les ressorts ni d'usure dans les amortisseurs hydrauliques. Les vibrations du pont sont donc efficacement et durablement freinées pour 50 ans et plus.
La construction ressort-masse plus amortisseur hydraulique à piston occupe relativement peu de place. La construction globale est ainsi devenue plus légère et la manipulation pour le montage plus simple. Les amortisseurs de vibrations ont été entièrement produits à Munich, puis soulevés et fixés sur place dans le tablier du pont. "C'était une exigence de JFE afin de répondre à des exigences de qualité élevées et de minimiser les risques de montage", rapporte Huber.
Le bureau d'études JFE connaissait déjà la technique et le savoir-faire MAURER pour le Skypark avec l'hôtel Marina Bay Sands à Singapour.
MAURER SE (Allemagne)
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8038 - Publié(e) le:
13.04.2023 - Modifié(e) le:
13.04.2023