Appareil d'appui - Définition
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Introduction
Un appareil d'appui de pont est un élément de l’ouvrage placé entre le tablier et les appuis, dont le rôle est de transmettre les actions verticales dues à la charge permanente et aux charges d'exploitation, routières ou ferroviaires, et de permettre des mouvements de rotation ou de translation.
Les premiers appareils d'appui étaient métalliques, puis des articulations béton ont été utilisées dans les petits ponts en béton armé. Mais à partir des années 1950 l'utilisation des appuis en élastomère va être dominante. Aujourd'hui les appareils d'appui en élastomère fretté et les appareils d'appui à pot représentent plus de 90 % des appareils d'appui utilisés sur les ponts en France.
L'appareil d'appui en élastomère fretté est adapté pour des réactions d'appui limitées à 12 MN, calculées à l'état limite ultime (ELU). Cette valeur correspond à des dimensions en plan de l'ordre de 700 x 700 mm. Au-delà de 20 MN, les appareils d'appui à pot sont préférables car ils limitent l'encombrement du dispositif. Entre ces deux valeurs il est possible de conserver des appuis en élastomère, soit en augmentant les dimensions jusqu'à 900 x 900 mm pour les grands ouvrages, soit en accolant deux appareils d'appui plus petits.
Histoire
Dans les ponts en maçonnerie, les charges se transmettent au sol par l’intermédiaire des voûtes. Mais avec les ponts métalliques qui font leur apparition au début du XIXème siècle, un tablier supporte la charge et la transmet au sol par l’intermédiaire d’appuis (piles ou culées). L’acier pouvant se dilater ou se contracter sous l’effet de la température, le tablier ne peut pas s’appuyer sur les piles sans qu’un dispositif puisse absorber ces dilatations. On considère alors que au-delà de 15 mètres de portée, les poutres du tablier doivent reposer sur des plaques de glissements ou bien des appareils de dilatation à rouleaux. Les dispositifs de dilatation sont des chariots s’appuyant sur des rouleaux en fonte ou en acier dont les formules de calcul sont formellement définies par Koechling en 1900.
Les ouvrages en ciment, puis en ciment armé, naissent après l’invention du ciment artificiel par Louis Vicat en 1840. Mais ce n’est qu’à partir de 1892, lorsque François Hennebique imagine et fait breveter la première disposition correcte des armatures d'une poutre en béton armé, sous le nom de poutre à étrier, que les ponts en béton armé vont prendre leur essor. Dès les premiers ponts apparaît ici aussi la nécessité de mettre en place des appareils d’appuis fixes ou mobiles, en acier ou en béton armé.
Les premiers appareils d’appuis en béton sont les articulations Mesnager introduites en 1907, mais ils sont très rapidement supplantés par les articulations Freyssinet formées par une section rétrécie de béton traversée par des armatures passives de type goujons. De nouvelles articulations, dites de type Caquot, apparaissent en 1928.
L’utilisation du caoutchouc fretté, matériau dénommé également élastomère, au début des années 1950 constitue une évolution majeure. D’abord constitués de simple couches de caoutchouc et de grillages, l’adhérence par vulcanisation apparaît en 1956. Plus tard dans les années 1990 sont utilisés des appuis en élastomère enrobé.
Les appareils à pot constitués d’une embase métallique en forme de pot cylindrique dans laquelle est enserré un coussin en caoutchouc apparaissent au début des années 1960. Une plaque de glissement, généralement en PTFE (polytétrafluoroéthylène), peut être insérée dans la partie supérieure pour permettre les glissements.
