Pont métallique - Définition

Introduction

Un pont métallique désigne un pont dont la structure est réalisée en métal, à savoir en fer, en fonte ou en acier.

Le viaduc de Garabit, un pont en arc métallique

Histoire

Le premier pont métallique a été réalisé en fonte et est anglais. Il s’agit de Iron Bridge, construit en 1779 par Abraham Darby III sur la Severn, à Coalbrookdale. Sa portée est de 30,5 m pour une longueur totale de 60 m, et il passe 30 m au-dessus de la rivière.

Le premier ouvrage métallique réalisé en France est le pont des Arts à Paris, construit en 1803 par Louis-Alexandre de Cessart et Jacques Dillon. L’apogée des ponts en fonte est atteinte avec le pont du Carrousel construit à Paris en 1834 par Antoine-Rémy Polonceau.

Les ponts suspendus en fer se développent aux Etats-Unis à partir de 1810. Mais c’est avec l’apparition de techniques de fabrication performantes de l’acier que vont vraiment se multiplier les ponts métalliques, en parallèle avec le développement du réseau ferroviaire. L’âge d’or se prolongera jusqu’à la Guerre de 14, malgré l’apparition en France dès 1898 d’un redoutable concurrent : le béton armé.

Éléments constitutifs des charpentes métalliques

Ils se présentent sous deux formes:

• en éléments plats, appelés dans l'ordre croissant de leur largeur: plats, larges plats et tôles

Fer large plat

• en éléments profilés, dont les plus courants sont: les cornières, les fers en U et les poutrelles

Cornière à ailes inégales

Poutrelle

Fer en U

La matière

Les aciers utilisés pour les constructions sont des composés Fer-Carbone qui contiennent généralement de 0,15% à 0,20% de Carbone. Ces aciers ont des propriétés mécaniques remarquables qui sont mises en lumière par l'essai de traction poussé jusqu'à la rupture, propriétés qui servent à établir une distinction entre les différentes nuances d'acier couramment employées pour la construction des ponts.

Pour des raisons de sécurité, on ne fait travailler l'acier dans les ouvrages que très au-dessous de sa limite élastique; la fatigue autorisée est généralement la moitié environ de cette limite, soit 120 MPa pour l'acier doux ordinaire et 180 MPa pour l'acier à haute résistance.

Les poutres métalliques

Les poutres métalliques ont généralement le profil d'un I, cependant, elles ont parfois le profil d'un U ou, si la hauteur fait défaut, le profil dit caisson.

On distingue les poutres métalliques à âme pleine et les poutres à treillis.

Poutres à âmes pleines

Les poutres à âme pleine sont essentiellement constituées d'une ou plusieurs parties verticales formant l'âme et de parties horizontales appelées semelles (ou ailes) disposées de part et d'autre de l'âme.

Les poutres à âme pleine peuvent être formées à chaud par laminage (poutrelles de dimensions restreintes) ou à froid par assemblage de tôles plates (fers plats) soudées (PRS, pour Poutre reconstituée (ou recomposée) soudée) ou — anciennement — rivetées entre elles par l'intermédiaire de cornières.

Semelles et cornières ou semelles seules, s'il s'agit d'une charpente soudée ou laminée, constituent ce qu'on appelle les membrures de la poutre.

Poutre à âme pleine rivetée

Poutre droite en U rivetée

Poutre en caisson rivetée

Poutre reconstituée soudée

Poutres à treillis

Les poutres à treillis, appelées également poutres triangulées, sont constituées par des membrures reliées non plus par une âme mais par des barres, ou verticales, ou inclinées, qui forment avec les membrures un ensemble triangulé. Ces barres sont disposées d'une façon différente suivant le système de triangulation adopté.

Les systèmes couramment utilisés sont :

Poutre type Pratt	Poutre type Town	Poutre type Town double	Poutre en K
Poutre type Warren	Poutre type Warren avec montants	Poutre type Howe	Poutre en croix de Saint-André (juxtaposition des systèmes Pratt et Howe)
Poutre composée	Poutre type Vierendeel (cas particulier, ne fait pas partie des treillis)