Le Grand Pont de Chine
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La revue spécialisée consacrée au nickel et à ses applications |
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REPRÉSENTATION GRAPHIQUE du Stonecutters Bridge tel qu’il apparaîtra lorsqu’il sera terminé en
2008. |
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LE STONECUTTERS BRIDGE s’étendra au-dessus de l’entrée du port à conteneurs Kwai Chung
de Hong Kong. |
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DES PLAQUES D’ACIER INOXYDABLE duplex, de 20 mm d’épaisseur, seront soudées et boulonnées ensemble
pour former le revêtement de deux pilônes de béton. |
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UN PROTOTYPE DE DIMENSION réelle représentant une section du revêtement du pont a été mis en forme en
Angleterre afin d’assurer la réussite à l’étape de conception. |
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LE PROTOTYPE A ÉTÉ RÉALISÉ en deux moitiés, chacune d’environ 1,75 m de hauteur et de 7 m de longueur,
cintrée selon le plan. Chaque moitié a été construite à partir de plaques soudées bout à bout et les deux
parties ont été reliées au moyen d’une bride boulonnée identique à ce qui sera utilisé dans la structure
réelle. |
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LE PROTOTYPE a permis aux concepteurs de travailler avec soin des détails tels que les soudures, les
brides, les tiges métalliques et les conduits de câbles. |
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Il ne tiendra peut-être pas aussi longtemps que la Grande Muraille, mais le nouveau pont à
haubans et à travée unique de Hong Kong a été conçu pour durer 120 ans
Par Carroll McCormick
Revue Nickel, juillet 2005 -- Son tablier s’étendra à 75 mètres au-dessus de l’entrée du port à conteneurs Kwai Chung de Hong Kong et ses deux pylônes s’élèveront à 290 mètres dans le ciel. Lorsqu’il sera terminé en 2008, le Stonecutters Bridge d’une longueur de 1 600 mètres sera devenu l’un des composants clés des activités commerciales de la Chine sur le plan mondial.
Compte tenu de la difficulté que représentent l’accès à la partie supérieure des pylônes et l’entretien de
ceux-ci, les concepteurs à Arup Hong Kong ont insisté pour que le pont soit construit de façon à
durer 120 ans sans entretien. Afin de satisfaire aux exigences rigoureuses en ce qui concerne la
structure et le fini de la surface, la société Arup Materials Consulting, Londres (Angleterre), a
choisi d’utiliser des plaques d’acier
S32205 duplex laminé à chaud (dont la teneur en nickel est de 4,5 à 6,5 %) pour
former la partie supérieure de
120 mètres des pylônes. On utilisera environ 2 000 tonnes de l’acier S32205.
Arup a également spécifié l’usage de barres d’armature d’acier inoxydable S30400 (dont la teneur en nickel est de 8 à 10,5 %) dans les piliers de béton et dans les sections des pylônes qui sont les plus exposées à l’action des vagues. La société Cogna (Italie) fournira un total de 2 882 tonnes de barres d’armature de diamètres divers pouvant atteindre 50 millimètres (mm).
La société Arup Hong Kong supervise la construction qui sera exécutée sur quatre ans, en plus d’être chargée de toute l’ingénierie (génie civil, génie des structures, génie mécanique, génie électrique et géotechnique, de même que tout ce qui se rapporte aux études de circulation, des vents et du milieu marin). Les sociétés COWI Consulting Engineers et BMT Asia Pacific Ltd. procurent un soutien à la société Arup. Le consortium international Maeda-Hitachi-Yokogawa-Hsin Chong, formant une coentreprise, a obtenu le contrat de construction de 350 millions de dollars US. La société Outokumpu (Suède) fournit l’acier S32205 et le matériel fusible destiné au soudage.
Le revêtement du pont sera formé de plaques d’acier S32205 cintrées, dont la plupart font 20 mm d’épaisseur, qui seront soudées et boulonnées ensemble. Des plaques seront soudées de façon à créer des sections d’assemblage d’une taille appropriée pour être soulevées. Les parties supérieure et inférieure de chaque section comporteront des brides de 25 mm d’épaisseur et de 130 mm de largeur, qui permettront de boulonner ensemble les sections adjacentes.
Les sections d’assemblage ainsi boulonnées seront ensuite soulevées pour être mises en place et former une structure tubulaire à l’intérieur de laquelle on coulera le béton. Environ 40 000 tiges d’acier S32205, de 300 mm de longueur et de 16 mm de diamètre, soudées au dos des plaques et placées à 300 mm les unes des autres, constitueront les poutrelles nécessaires à la solidité du béton. Les charges seront transférées du béton au revêtement et aux brides.
Les concepteurs recherchant le matériau le plus approprié pour le revêtement ont conclu que même si l’acier au carbone possédait la résistance structurale requise de 450 newtons par millimètre carré (N/mm²), il ne permettait pas d’éliminer le besoin d’entretien, tel que désiré. « L’acier inoxydable austénitique, dont la résistance nominale est d’environ 300 N/mm², ne répondait pas aux exigences à ce point de vue », explique Graham Gedge, spécialiste en matériaux pour le projet d’Arup. « Il fallait un métal plus épais et par conséquent plus robuste et plus coûteux. En choisissant l’acier S32205, nous savions que nous pouvions compter sur des plaques d’acier laminé d’une résistance de 450 N/mm². »
Une autre raison a incité les concepteurs à renoncer à l’acier inoxydable austénitique ordinaire. Pour assurer le rendement à long terme du matériau dans ce milieu marin pollué, il aurait fallu préparer la surface de façon étroitement contrôlée. La cote de durabilité que ces matériaux doivent atteindre dans un tel milieu est C5M, ce qui correspond aux pires conditions atmosphériques possibles, selon la classification de l’ISO en matière de milieu.
« L’acier S32205 est idéal pour procurer le fini recommandé par les concepteurs, explique M. Gedge. De plus, cet acier résiste mieux à la piqûration et à l’imprégnation que d’autres alliages envisagés, en plus de nous offrir une plus grande flexibilité en ce qui concerne le fini superficiel. Il devient moins important de se soucier de la rugosité de la surface même si cela signifie que cette dernière retiendra un peu de saleté et de sel. »
On a choisi un fini mat, non linéaire, en partie pour des raisons d’esthétique, mais surtout dans le but de simplifier la mise en forme. « Nous ne voulions pas installer deux énormes miroirs au port de Hong Kong, affirme M. Gedge. Par ailleurs, l’ensemble comporte tellement de soudures qu’il était primordial de choisir un fini qui soit facile à restaurer après la mise en forme. »
La société Outokumpu polira les plaques pour leur donner un fini ordinaire. Une fois que les sections auront été mises en forme, elles seront soumises à un décapage par projection d’un abrasif à l’oxyde d’aluminium. La surface sera ensuite finie au moyen de billes de verre qui atténueront le fini luisant issu du traitement à l’oxyde d’aluminium.
Afin d’assurer la réussite à l’étape de la conception, la société Arup a chargé Ancon Building Products, Sheffield (Angleterre), de mettre en forme un prototype de dimension réelle représentant une section du revêtement du pont. La société Barnshaw Bending, Glasgow (Écosse), a laminé les plaques et Metal Improvement Company, Derby (Angleterre), a procédé à la finition de la surface.
Le prototype a été réalisé en deux moitiés, chacune d’environ 1,75 mètre de hauteur et de sept mètres de longueur, cintrée selon le plan. Chaque moitié a été construite à partir de plaques soudées bout à bout et les deux parties ont été reliées au moyen d’une bride boulonnée identique à ce qui sera utilisé dans la structure réelle.
Des plaques ont été soumises à un laminage destiné à leur donner une forme conique (le rayon de chaque tour sera de 30 mètres à la base, là où le revêtement d’acier S32205 commence, et diminuera progressivement jusqu’à 27 mètres au sommet) et les détails comme les soudures, les brides, les tiges métalliques et les conduits de câbles ont été fabriqués avec soin.
« Le prototype nous a forcés à repenser les brides de raccordement, parce que la soudure entraînait une trop grande déformation, confie M. Gedge. Nous avons réalisé une deuxième mise en forme de plus petite taille en utilisant une soudure modifiée qui a permis de réduire considérablement la déformation. Notre plus grand défi consistait à déterminer comment obtenir le moins de déformation et la plus grande résistance structurale possibles. »
« Le prototype nous a permis d’obtenir le fini voulu et d’assurer que les soudures ne soient pas visibles au point de constituer des défauts sur la forme finie. De plus, nous avons constaté qu’on pouvait réaliser le fini recherché sur une plaque lourde laminée à chaud. »
Le mariage de pylônes jumelés et de barres d’armature d’acier inoxydable devrait produire un pont durable.
Carroll McCormick est un collaborateur indépendant établi à
Montréal.
ILLUSTRATIONS : Arup Materials Consulting
 Graham Gedge |
