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Le pont Third Crossing
Kingston, ON

Les procédés de conception et de préfabrication permettent une construction rentable

Par Richard Mulder

Le nouveau pont Third Crossing de 180 millions de dollars, aussi appelé «Waaban Crossing», au-dessus de la rivière Cataraqui à Kingston, Ontario a été construit pour accroître la capacité de traversée, établir une nouvelle connexion aux approches est et ouest de la ville, améliorer les services d’urgence, et offrir un nouveau système de transit et de nouvelles voies de circulation réservées aux cyclistes et piétons.

Kingston est la première ville au Canada à utiliser le modèle « Integrated Project Delivery (IPD) » dans le cadre d’une construction de pont. Le modèle IPD établit les objectifs mutuels des différentes parties prenantes, soit les consultants de conception, l’équipe de construction et le client. C’est une collaboration qui partage tant la responsabilité que les risques financiers et les bénéfices.

Le projet comprend trois composantes: Le pont côté ouest, le pont principal (section centrale), et le pont côté est. L’ensemble supporte une autoroute à deux voies ainsi qu’une voie à usage multiple (VUM) de 4 mètres (13 pieds) de largeur le long du côté sud. Chaque partie comporte sa propre configuration structurelle. Le pont ouest possède 17 portées de poutres de béton préfabriqué précontraintes (85 poutres au total). Le pont principal est fait de trois portées en acier, alors que le pont côté est comporte deux portées de béton préfabriqué précontraintes (10 poutres au total).

Chaque portée de béton préfabriqué est faite de trois poutres NU 2400 (2400 fait référence à la profondeur de la poutre en mm) pour supporter l’autoroute à deux voies, et de deux poutres NU 2425 pour supporter la section VUM. La portée totale du pont est de1.2 kilomètres (0.75 miles) approximativement, dont 900 mètres (2,953 pieds) est réalisée avec les poutres de béton préfabriqué – soit 815 mètres (2,674 pieds) pour le pont ouest et 85 mètres (280 pieds) pour le pour le pont est. Les bateaux empruntent la voie maritime qui passe sous le pont principal. Le pont a été conçu pour une durée de vie utile de 100 ans, soit 25 ans de plus tel que prescrit par le Code canadien sur le calcul des ponts routiers. Pour atteindre cette durée de vie plus longue, il a fallu faire appel à deux différents mélanges de béton dans la fabrication des poutres: un mélange conventionnel pour les poutres intérieures, et un mélange fait sur mesure comportant des additifs anticorrosion pour les poutres extérieures.

Les poutres NU 2425 possèdent une section particulière nécessitant par le fait même des coffrages de fabrication spéciaux. Les poutres du pont ouest sont parmi les plus longues et les plus lourdes jamais construites en Ontario, et les poutres NU 2425 potentiellement les plus profondes. Un système de conduites de drainage, placé entre les poutres NU 2425 qui supportent le VUM, longe la pleine longueur du pont. Ce système est soutenu par des attaches coulées à même les âmes des poutres NU 2425.

Par mesure de sécurité, de la ferrure additionnelle a aussi été coulée dans les âmes de toutes les poutres de béton préfabriqué pour faciliter la pose de contreventement en bois temporaire lors du montage au chantier.

Quelques données techniques illustrant l’ampleur du projet: masse totale des poutres de béton préfabriqué estimée à 7,500.000 kilogrammes (7,500 tonnes ou 1,250 éléphants); un volume total de béton de 3,100 mètres cubes (109,475 pieds cubes), assez pour remplir 1.25 fois le volume d’une piscine olympique; et approximativement 312 kilomètres (194 miles) de torons d’acier de 15.2 mm (0.6 in.) de diamètre. La masse totale approximative des 1,695 tabliers de béton préfabriqué précontraints est de 3,500,000 kilogrammes, soit un volume total de béton de 1,400 mètres cube (49,440 pieds cubes). Ils incorporent 115 kilomètres (71 miles) de torons d’acier de 9.5 mm (0.4 in.) de diamètre.

LA CONSTRUCTION

Pour supporter le pont, des caissons ont été forés dans le rock à une profondeur dépassant les 40 mètres (131 pieds). La rivière n’était pas assez profonde pour une utiliser une barge de construction, mais aussi trop profonde pour faciliter l’installation de chevalets pleine hauteur de façon économique. Plutôt, l’équipe de conception et de construction en est arrivé à une solution hybride composée d’un pont-jetée sur roche combiné à des chevalets d’acier, le tout servant de plateforme de travail pendant toute la construction.

Les gros projets comme celui-ci présentent habituellement des complications. Dans le cas du pont Third Crossing, voici les défis auxquels l’équipe a dû faire face :

  • À cause des énormes charges de transfert, des mesures additionnelles de surveillance du contrôle de la qualité et d’essais ont dû être mises en place. Il a fallu développer des courbes de mûrissement pour les mélanges du béton et des cylindres d’échantillonnage additionnels ont été durcis en fonction de la température réelle des poutres pour connaître le moment exact où les poutres atteindraient leur résistance de transfert, cela pour minimiser toute perte de temps.
  • La dimension, la longueur et la masse des poutres rendirent leur manutention, transport et érection un véritable défi. Des améliorations en usine ont dû être réalisées pour soulever de façon sécuritaire la masse totale des poutres NU 2425. Les grues et les sangles des grues ont été améliorées et des systèmes spécialisés de levage (triangles) ont été conçus en fonction de la masse de 83 tonnes. De plus. Les conditions venteuses au-dessus de la rivière Cataraqui rendirent plus difficile l’érection des poutres, toutefois, seulement quelques journées d’érection ont dû être reportées à cause du vent.
  • La géométrie complexe et les découpages des panneaux du platelage nécessitèrent la fabrication de coffrages faits sur mesure, donc plus de main d’ouvre et des journées de travail plus longues.
  • La forte congestion de l’acier d’armature requis aux extrémités des poutres pour résister aux efforts de cisaillement élevés compliqua la consolidation du béton à ces endroits pendant la coulée du béton.
  • La coulée dans les poutres de toute la quincaillerie additionnelle nécessita plus de temps de main d’oeuvre.

Enfin, sachant que la rivière Cataraqui fait partie du système du Canal Rideau qui est protégé comme étant un lieu historique national du Canada, une Rivière du patrimoine canadien, et un site appartenant au patrimoine mondial de l’UNESCO, la protection environnementale était particulièrement importante. Pour cela, cinq « passages environnementaux » ont été intégrés au pont-jetée temporaire pour faciliter la traversée sécuritaire des poissons, tortues et autres animaux sauvages. Le haut niveau de collaboration intégré dans le processus IPD permit de réaliser un concept rentable, combinant les avantages de la préfabrication à des temps de construction raccourcis. Le projet débuta en avril 2020 et le pont fut officiellement inauguré en décembre 2022.

LES POUTRES NU

Développés à l’Université du Nébraska dans les années 1990, les poutres NU sont des poutres de béton en I précontraintes optimisées dans le cadre de ponts à portée double et post-tendues sur la pleine longueur. Elles peuvent être des poutres prétendues précontraintes au moyen de la pré-tension seulement, ou des poutres post-tendues précontraintes à la fois par la pré-tension et la post-tension.

Dans le cas d’une poutre prétendue, la semelle supérieure est renforcée avec de l’armature conventionnelle comprenant une trame d’armature transversale et longitudinale et quatre torons droits de précontrainte. Un maximum de 72 torons d’acier peuvent être installés, dont pas plus de 26 peuvent se retrouver dans l’âme de la poutre. Ces 26 torons peuvent être déviés au besoin en fonction des critères de conception. La semelle inférieure est grandement renforcée avec des torons droits de précontrainte. Les poutres NU peuvent être fabriquées avec des profondeurs variant de 1,200 mm à 2,800 mm, avec des incréments de 400 mm. Une poutre NU de 2,000 mm de profondeur porte la nomenclature NU 2000.

 

RICHARD MULDER TRAVAILLE CHEZ DECAST LTD.
Photos Aerosnapper (smugmug.com)

Propriétaire:
City of Kingston
Ingénieur:
Global Engineering Corporation
Contracteur:
Hatch Ltd. and Systra Group
Béton Préfabriqué:
Decast Ltd
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