Les Matériaux

L’acier est utilisé dans la construction des ponts suspendus plus particulièrement pour les câbles porteurs, les suspentes. L’acier est un alliage de fer et de carbone qui peut résister à d’importants efforts de traction, il est aussi pratique du fait qu'il est inoxydable.

Différents matériaux et alliage ont été testé afin de répondre au mieux à la très lourde charge que subissent les câbles porteurs par l’intermédiaire des suspentes, tout en résistant a la torsion. Seulement une grande classe de matériaux reste utilisé de nos jours, il s'agit de l'acier.

L'iron Bridge, premier pont en fer répond au problème du matériaux pour construire plus long, plus solide et plus léger construit en 1779.

L'acier peut également être utilisé pour la structure des pylônes du pont comme par exemple le Golden Gate Bridge :

L'acier possèdent cependant certains défaut :

-Une fragilitée aux température basses

-Une prédisposition à la fatigue

De nos jours l'acier est très bien maîtrisé , il en existe de plusieurs types propres a satisfaire les besoins des constructeurs et possèdent des limites d' élasticité différentes.

Le béton est le deuxième produit le plus consommé au Monde (après l'eau potable) : 5 milliards de mètres cubes produits annuellement, il est surtout utilisé pour le tablier du pont, ainsi que pour les pylônes.

Le béton est fait à base de ciment de Portland (1824) cuit dans des fours à 1450 degrés avec un mélange de roches calcaires, siliceuses et alumineuses. Il est utilisé du fait qu'il peut être modelé et manipuler même a l’état de fluide, et ainsi permettre de lui donner n'importe quelle forme, pour qu'il devienne ensuite dur comme de la roche.

Le béton résiste très bien au efforts de compression, mais mal aux efforts de traction, d'où l'existence de différentes variantes du béton classique ,soit par l'ajout de renfort métalliques (béton armés) ou de renforts actifs (précontraintes). Il possède une duré de vie entre 20 et 100 ans, dépendant de sa composition. L'exemple d'un pont entierement en béton : Le concrete bridge, construit en 1971.

Créé en 1835, mais surtout utilisé après la 1er guerre mondiale pour remplacer les structures métalliques de venues coûteuse, le béton armé est fabriquer grâce à des barres d'acier noyées dans le béton, là où les efforts de tractions sont les plus importants.

Les renforts métalliques permettent ainsi au bétons de mieux résister à la tension, le béton, lui, permet de résister à la compression. Au final, le béton armé est 10 fois plus résistants a la compression qu'à la traction : c'est pourquoi il est utilisé dans les ponts suspendus principalement là où les efforts de compression les plus importants : les pylônes (ex. Pont de Normandie).

Cependant, le béton armé a un inconvénient majeur , il peut se dégrader prématurément car l'acier de l'armature peut s'oxyder sous l'action de l'oxygène et de l'humidité.

  Le béton précontraint est utilisé notamment dans la construction des ponts en effet il répond à de nombreux avantages. Ce béton offre une excellente résistance à la fissuration et il n’y a pas de corrosion des aciers. De surcroît sa mise en œuvre est rapide et des économies de béton ont été observées. De plus le béton précontraint est plus rigide que le béton armé ainsi les poutrelles ne se déforment pas. En outre, la compression initiale introduite grâce à la précontrainte dans la partie inférieure des poutres s'oppose aux tractions engendrées par les charges s'exerçant sur le pont.

Le ponts suspendu est un pont qui permet le  passage de nombreux véhicules tout en permettant le passage de bateaux en  dessous du tablier. Pour pouvoir faire passer de nombreux véhicules sur ce pont,  il faut qu’il soit très résistant.

   Tout d’abord, il faut élaborer un tablier qui  parcourt une longue distance. Une unique plaque de béton ne serai pas la bonne  méthode car elle ne supporterait pas les grandes distances, elle se briserait  sous le poids des véhicules. C’est à ce moment que le béton précontraint intervient, ce  type de béton est très résistant sur des petites surfaces. Les ingénieurs de l’époque ont alors  décidé de coller côte à côte ces plaques de béton précontraint. Ces plaques reposent sur des voussoirs  qui sont leurs supports. Touts les voussoirs sont relié les uns aux autres pour  former une unique plaque très résistante. Le tablier admet alors une très grande  solidité et permet le passage de grandes charges.

Le poids total du tablier est donc égal à la masse des voussoirs multiplé par la constante gravitationnelle.

Le pont suspendu à chaînes est le premier nom du pont suspendu, qui se construira en 1826 par l'ingénieur écossais Thomas Telford qui fut chargé de relier Londres à Hollhead sans perturber la traversée des voiliers. Le Menai Bridge inspiré du pont en singe sur le principe d’améliorer le tablier flottant, suspendue à des pylônes et allonger les cordes pour aplanir le tablier et ancrer les chaînes dans le sol rocheux. Le soucis c'est qu'il faut renforcer le câble porteur. On assemble donc de fin câble très long pour en faire un seul, ce qui le rend très solide.

Les pylônes doivent suivre presque proportionnellement la longueur du tablier. Les ingénieurs doivent fixer les câbles à 152 m du tablier pour une traversée de 1280m.

→Soit, de bâtir des pylônes de 227m de haut, mais encore une fois les pylônes se seraient effondrés sous leurs propres poids si construit en pierre.

Donc : -Des pylônes plus larges ≈50m de large pour la base mais gênerait le passage maritime et esthétique.

          -Matériaux plus résistant et léger= plaque d'acier.