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Le viaduc de la Côtière

Au nord-est de Lyon, la nouvelle section de l’A432 franchit la Côtière pour relier le plateau de la Dombes à la plaine du Rhône sur un viaduc élancé de 1210m de long, constitué de deux tabliers jumeaux à ossature métallique d’une largeur totale de 30m, posés sur des piles de 14 à 41m de hauteur.

Un tablier métallique fin et coloré pour le viaduc de la Côtière

Le viaduc de la Côtière est construit dans le cadre du prolongement de l’autoroute A 432 (Les Échets–La Boisse) dans l’Ain. Doté de deux charpentes métalliques jumelles réalisées par les sociétés Eiffel et Victor Buyck Construction, ses courbes s’inscrivent avec grâce et légèreté dans le paysage environnant.

Longue de 12 km, la nouvelle section prolonge l’A 432 existante, La Boisse -Saint-Laurent-de-Mure. En reliant l’A46 à l’A42, elle améliore les communications entre le Nord et l’Est de l’agglomération lyonnaise et elle allège l’A46 d’une partie de son trafic de transit. Son tracé impose le franchissement de la Côtière de la Dombes en parallèle au viaduc ferroviaire existant. La superposition visuelle ainsi créée  a permis d’éviter une nouvelle coupure paysagère. Pour la réalisation de cet ouvrage, APRR a lancé un concours de conception-construction au niveau européen. Le groupement retenu pour la réalisation du viaduc a été choisi parmi 5 concurrents car leur projet alliait esthétisme et prise en compte des contraintes environnementales : inclinaison « agréable et dynamique » du viaduc, finesse de l’ouvrage et de ses piles, structure colorée rouge brun, réalisation d’une coulée verte entre les deux viaducs.

Les deux viaducs
L'avant bec de lancement

Une ossature mixte acier/béton

Le projet a pour particularité remarquable de jumeler dans la plaine du Rhône et jusqu’au plateau de la Dombes, l’autoroute A432 et la ligne ferroviaire à grande vitesse (LGV Rhône-Alpes). La LGV dessert notamment le pôle multimodal de Lyon – Saint-Exupéry et franchit elle aussi la Côtière sur un grand viaduc tout en béton, à la silhouette plus massive, construit à la fin des années 1980. Il résulte de cette configuration que le viaduc de l’autoroute A432 doit voisiner avec celui de la LGV Rhône-Alpes, à une faible distance variant de 60 à 120 mètres.

Les architectes Thomas Lavigne et Christophe Chéron ont construit leur réflexion autour d’une volonté claire d’identification du viaduc autoroutier. C’est donc une silhouette d’ouvrage « classique » (un tablier soutenu par des piles), de la même famille que le viaduc ferroviaire, qui est apparue pertinente. En revanche, l’identité du viaduc autoroutier est clairement marquée par un choix structurel et un vocabulaire architectural différents de ceux du viaduc de la LGV. Les piles sont élancées, ajourées, ses formes sont douces. L’ouvrage en S (double courbure) est mixte (acier/béton) et d’épaisseur constante. Le tablier qui donne l’impression d’être unique est structurellement composé de deux tabliers accolés (structure bipoutres).

Les piles sont élancées, ajourées, les formes sont douces
Le tablier qui donne l’impression d’être unique est structurellement composé de deux tabliers accolés

Le travail de l’équipe de conception a été d’envisager toutes les options structurelles et de les confronter aux grandes orientations d’aménagement en évaluant les contraintes d’exécution et les enjeux économiques. Le groupement d’entreprises a poussé assez loin la comparaison des variantes béton ou métal pour finalement orienter son choix sur une structure à poutres en acier : le voisinage de deux ouvrages en béton aurait créé une grande confusion visuelle, les appuis de l’un se mêlant au tablier de l’autre et réciproquement.  L’ouvrage est donc constitué de deux tabliers jumeaux accolés, à ossature métallique de hauteur constante. Le programme fonctionnel nécessitait une structure de grande largeur qui comporte 2 x 3 voies de circulation, soit près de 30 m de large. Deux tabliers séparés auraient été très pénalisants par la largeur supplémentaire qu’ils engendrent, largeur qui se répercute automatiquement sur les piles. Au vu de ce constat, deux solutions techniques restaient possibles : un monotablier ou deux tabliers accolés formant un tout homogène. Pour un aspect similaire, la solution comportant deux tabliers accolés offrait des avantages décisifs en termes de réalisation et d’économie du projet. C’est cette solution qui a été retenue.

Vue du contreventement des poutres
L’ouvrage est en S (double courbure)

Chacun des tabliers se compose de 2 poutres métalliques reconstituées soudées (PRS) supportant une dalle en béton comportant de larges porte-à-faux en rive. Ces quatre poutres en acier sont de hauteur constante afin de se différencier du viaduc de la LGV et dans un souci de simplicité de ligne générale de l’ouvrage. À l’échelle de la plaine, les poutres sont d’une grande finesse et d’une grande légèreté liée au choix structurel et à l’analyse des travures. Elles apparaissent tel un simple trait coloré dans le paysage : un rouge pourpre, couleur  complémentaire du versant boisé de la Côtière. L’acier, la couleur, la simplicité et la finesse de la ligne donne à l’ouvrage son caractère propre pour bien vivre au voisinage du viaduc ferroviaire. Pour les usagers de la RD 1084 qui passe sous l’ouvrage, aucune « cacophonie» visuelle puisque les piles des deux viaducs sont parfaitement alignées à cet endroit-là.

Une charpente métallique Eiffage CM à l’ouest et Victor Buyck à l’est

Les tabliers de type bipoutres, mixtes avec entretoises ont été dimensionnés selon les Eurocodes  et réalisés par le groupement Eiffel – Victor Buyck en sous-traitance du groupement conception-réalisation. Le viaduc est une passerelle à plusieurs titres puisqu’elle a amené deux entreprises, généralement concurrentes, à travailler ensemble et de l’aveu même des chargés d’affaire sur le chantier à apprendre les uns des autres…Eiffel a conduit les études d’exécution et de montage des deux tabliers et a construit le tablier ouest dans son usine de Lauterbourg, située en bordure de Rhin au nord de Strasbourg, tandis que Victor Buyck a construit le tablier est dans son usine d’Eeklo, près de Gand en Flandres. A Lauterbourg, la fabrication des poutres métalliques s’est faite de janvier à novembre 2009. Les tôles de l’aciérie de Dillinger Hütte GTS (Dunkerque), livrées par barges à Lauterbourg, ont été grenaillées avant fabrication. Après assemblage, les poutres ont été protégées contre la corrosion par mise en œuvre d’un système de peinture ACQPA dont les 2 premières couches ont été appliquées en atelier et la couche de finition rouge pourpre sur chantier. Chaque poutre a été découpée en 48 tronçons raboutés au chantier. La charpente métallique du tablier ouest a été assemblée de fin mars 2009 à mi-avril 2010 et celle du tablier est  réalisé par V. Buyck a été montée d’avril 2009 à mai 2010, à l’arrière des culées. Les charpentes ont été poussées par phases successives, de piles en piles : 940 mètres en 6 fois depuis la culée sud et 270 mètres en 3 fois depuis la culée nord. Les avant-becs utilisés font 37m côté sud et 40m côté sud . Le poussage a été effectué à l’aide de treuils et d’appuis glissants à base de plaques de téflon), ce qui a permis de réduire les  frottements à un taux de l'ordre de 1 % ; ainsi, jusqu’à 3 000 tonnes d’acier ont étés poussées, avec un effort de seulement 30 tonnes. Le tablier est a été lancé par vérins avaleurs de câbles pilotés par ordinateur et le tablier ouest par deux treuils à câbles.

Emmanuelle Serrano

 

Les dalles du hourdis béton au-dessus de la voie ferroviaire ont été posées les premières pour satisfaire aux exigences de sécurité de la SNCF.
Les PRS de l'atelier de Lauterbourg...
...au chantier
L'abri de soudage ventilé

La charpente métallique en chiffres

Surface totale : 34 620 m²
Poids de la charpente des 2 tabliers : 8 600 tonnes
Longueur totale : 1210,50 mètres sur 16 travées
Travée maximale : 88 mètres au-dessus de la RD 1084
Hauteur des poutres : constante de C0 à  P11 (3,25 m), variable linéairement de P11 à C16 (3,25 m à 1,80 m)
Entraxe des poutres : 7,20 mètres
Montant du marché : 23 M€.

32 000 h de fabrication en atelier dont 10 000 h de soudage
26 400 h de montage sur chantier
3 700 h de dessin

Qualité des aciers :
ép ≤ 30 : S355 K2+N
30 < ép ≤ 80 : S355 N
80 < ép ≤ 150 : S355 NL

Séquençage de la fabrication :
Grenaillage des tôles
Oxycoupage des pièces
Raboutage des semelles (soudage sous flux)
Assemblage de la PRS et préfabrication en parallèle des montants et raidisseurs
Ajout des éléments préfabriqués
Pose des connecteurs
Protection anticorrosion (système ACQPA C4A NV 424) et mise en peinture RAL 3004 (rouge pourpre)
Expédition par route en convoi exceptionnel

Un dimensionnement aux Eurocodes

Une des particularités du projet a été le dimensionnement de la charpente selon les Eurocodes à l’aide du guide méthodologique pour le calcul des ponts mixtes routiers édité par le Setra et du logiciel de calcul MixteWin développé par  la société CCS et validé au moyen du guide précité.

D’un point de vue réglementaire, les Eurocodes permettent une application des charges plus proche de la réalité avec un mix de convois et de charges  réparties. Le gradient thermique fait aussi partie des chargements à prendre en compte désormais. Les charges climatiques (effet du vent, par exemple) sont prises en compte de façon plus détaillée. Au niveau du calcul et du fonctionnement mixte des structures, l’Eurocode 4 permet des analyses plus fines selon la prise en compte ou non des zones de béton fissurées, avec l’introduction de la classification des sections et la possibilité de calculs non-linéaires au second ordre.

ConstruirAcier est une association loi 1901 dont l'objectif est de promouvoir l'architecture et la construction métallique. Représentant l'ensemble de la filière acier, elle a vocation à faire connaître les atouts de l'utilisation des aciers auprès des architectes, bureaux d'études, ingénieurs, enseignants, étudiants et dans les ouvrages de construction de bâtiments et de travaux publics.