Le Vent et la Résonance

Le vent est un facteur important qui est à prendre en compte lors de toute conception de pont, il était très sous-estimé pendant longtemps, limitant ainsi la porté et leur utilisation. Cependant, des catastrophes ont contraints les ingénieur à faire évoluer le pont suspendus afin d'augmenter sa résistance à ce facteur.

Le vent peut provoquer des oscillations de 2 sortes :

-Des Oscillations à une dimension, il y a seulement les forces de portances qui sont impliquées, elle se fait donc seulement à la verticale.

Sur le schéma, les forces de portance qui s'exercent sur tout le tablier ont été représentées par un vecteur force qui s'exerce en un seul point.

-Oscillations a 2 dimensions, les forces de traînées et de portances sont impliquées, le tablier se déplace donc en longueur et en largeur.

 Sur le schéma, on a représenté une force de traînée où la direction et le sens caractéristiques des forces de traînée sont respectées ; cependant le schéma n'est pas à l'échelle. De plus, les forces de traînée qui s'exercent en tout point du tablier sont ramenées, sur le schéma, à un vecteur force qui s'exerce en un seul point.

Ces oscillations provoque différentes déformation du tablier :

-La torsion du tablier.

-La flexion latérale, due au recule du tablier dans le sens du vent.

-La flexion verticale, due au soulèvement du tablier.

Dorénavant, les ingénieurs ont étudié ces actions et, par calcul, on peut déterminer les caractéristiques des oscillations et construire le pont suivant ces informations.

Il y a un phénomène nommé ''Résonance", qui apparaît lorsque deux ondes de même fréquence se rencontre. Lorsque cela arrive, l'amplitude (hauteur de la vague que forme l'onde) de chacune des ondes s'amplifie jusqu’à atteindre son maximum : la fréquence de résonance.

Ainsi :

-Si 2 ondes de même fréquence se rencontrent, les ondes entrent en résonances : le volume sonore augmentent vers un maximum d'intensité.

-Si une onde rencontre une matière solide avec la même fréquence propre, sa structure moléculaire entre en résonance, jusqu’à casse si l’amplitude dépasse la capacité d'amortissement du solide.

Différent pont sont tristement célèbre par leur destruction par le phénomène de résonance :

-Le pont de Tacoma, célèbre pour sa destruction, le 7 Novembre 1940, où il a résonner durant trois quart d'heure et dont le tablier s'est énormément balancer.

-Le pont de la Basse-chaîne, s'est effondré en 1850, non seulement a cause du vent mais aussi part la marche militaire du 86em régiment d'infanterie de ligne de France, dont les pas des soldats est entré en résonance avec le pont.

Le vent exerce donc 2 types de forces sur les ponts : les forces de portances et les forces de traînes, qui peuvent entraîner des déformations plus ou moins importantes du pont. Afin  de limiter la puissances de ces forces, les ingénieurs ont décidé de prendre pour exemple les ailes d'avions. Leurs forme bien profilé leur permet une meilleur pénétration dans le vent et ainsi limité ces forces à es valeurs très acceptables (ex. Viaduc de Millau).

Une autre solution consiste à mettre en place ,sous le tablier, une structure, nommée "Poutre Warren", qui vise a rigidifier l'ensemble, et permet de répartir le poids sur les différentes suspentes. Cette structure doit, cependant, faire attention à posséder une forme ayant une faible prise au vent : un treillis métallique résistant à la fois au flexion et au torsion du tablier et distribuant les charges sur la longueur considérable du câble (ex.Golden Gate)

Aussi, il est possible de modifier les chaines du pont afin qu'elles soient entourées d'une gaines spéciale profilé permettant une meilleur résistance aux forces de traînés.