Un pont peut-il entrer en résonance ?

Thèmes abordés

physique, résonance, action de la résonance, vibration, pont, travaux publiques

Résumé du document

Le 7 novembre 1940, le pont Narrows de Tacoma s'effondre. La catastrophe est évitée de justesse. En 1850, le pont suspendu de la Basse-Chaîne s'écroule sous le pas cadencé d'une troupe de soldats. Bilan : 226 morts.

Ces deux exemples sont des illustrations d'événements qui sont le résultat d'un même phénomène physique aux effets bénéfiques ou dévastateurs.
Qu'est ce qui anime ce phénomène ? Les conséquences occasionnées sur les ponts suspendus sont-elles inévitables ?

Toute structure est animée d'une vibration naturelle caractéristique de la structure. Une vibration est caractérisée par une fréquence et une amplitude. L'excitation de la structure par une vibration de fréquence proche de celle qui anime naturellement cette structure (nous l'appellerons sa fréquence propre) entraîne une oscillation de cette structure à une amplitude forte, croissante et parfois dangereuse. C'est ce qu'on appelle le phénomène de résonance.

Extraits

[...] Comme nous l'avons énoncé, chaque structure, chaque objet est animé d'une vibration naturelle qui est caractérisée par une fréquence propre et une amplitude. Ces structures, si elles vibrent à la même fréquence que le pont, peuvent entrer en résonance avec celui-ci. C'est pourquoi, lors de chaque projet, les constructeurs réalisent une étude préalable de l'environnement dans lequel le pont va être installé. En effet, de nombreux phénomènes peuvent entrer en résonance avec un pont. Le vent peut même causer la destruction d'un pont, l'exemple le plus célèbre est celui du pont de Tacoma. [...]

[...] Ils doivent être pris en compte par les architectes lors de la conception d'un ouvrage d'art. L'entrée en résonance d'une structure peut provoquer un effet qui est disproportionné par rapport à sa cause Dossier scientifique sur l'action de la résonance II. Modélisation du phénomène résonance sur un pont Description du phénomène à l'aide d'une expérience de Notre niveau de connaissance en science des matériaux, vibration et résistance des matériaux est très minime. De plus pour réellement modéliser un pont suspendu, les nouvelles technologies telles que des logiciels très poussés pour la modélisation nous serraient indispensables. [...]

[...] LEFEBVRE Thibaut STEENBRINK Claire 2C Thème: “Variabilité-Limite-Stabilité” Professeur référent : Mr GODARD Sujet: L'action de la résonance sur un pont un pont peut il entrer en résonance ? Projets 2008/2009 Partie scientifique Dossier scientifique sur l'action de la résonance Remerciements Nous tenons à remercier les professeurs nous ayant aidé dans l'élaboration de ce dossier en nous conseillant dans les orientations à suivre, et nous indiquant les limites de nos connaissances pour nous éviter de trop m'aventurer en terrain inconnu. Nous tenons à remercier plus particulièrement Melle Amélie Collard de nous avoir prêté son cours sur la vibration des structures et de nous avoir expliqué quelques notions de résistances des matériaux 2 Dossier scientifique sur l'action de la résonance Avertissements D'une part ce dossier étant au niveau d'un élève de deuxième année de classes préparatoires, il n'était pas possible d'expliquer l'action de la résonance sur un pont à tout niveau compte tenu des limites de nos connaissances. [...]

[...] Travée : Portion comprise entre 2 points d'appuis : travée principale et travées secondaires Tirant d'air : Distance verticale entre le tablier du pont et le niveau de l'eau. Voussoirs : Eléments principaux des tabliers de ponts suspendus Culée : massif de maçonnerie formant appui à l'extrémité d'un tablier, sur les deux rives Débouché : distance séparant les culées diminuée des épaisseurs de piles. Caisson immergé : un caisson étanche est amené en position, puis immergé entre des pieux. La maçonnerie est progressivement élevée à l'intérieur, ce qui enfonce le caisson. Ils servent de base aux piliers. [...]

[...] - Ponts mobiles : Ce type de pont convient très bien aux voies navigables étroites. Le type de pont le plus répandu étant le pont suspendu, nous allons étudier que cette catégorie de pont. Un pont suspendu est un pont dont le tablier est littéralement suspendu aux piles (on parle alors de pylônes) par un système de câbles. Les pylônes s'élèvent au-dessus du tablier et supportent un ou deux câbles principaux, appelés câbles porteurs, qui vont d'une culée à l'autre, un de chaque côté du tablier. [...]