Faits sur les ponts en arc pour les enfants

Pont en arc en pierre sur McCormick’s Creek dans l’Indiana. Classé au National Register of Historic Places.

Un pont en arc est un pont dont les culées à chaque extrémité ont la forme d’un arc incurvé. Les ponts en arc fonctionnent en transférant le poids du pont et de ses charges partiellement dans une poussée horizontale maintenue par les culées de chaque côté. Un viaduc (un long pont) peut être constitué d’une série d’arches. Cependant d’autres structures moins coûteuses sont généralement utilisées aujourd’hui.

Histoire

Le plus ancien pont en arc existant pourrait être le pont mycénien Arkadiko en Grèce. Il a été construit aux environs de 1300 avant Jésus-Christ. Le pont en arc en encorbellement en pierre est toujours utilisé. Le pont hellénistique d’Eleutherna, bien préservé, possède un arc en encorbellement triangulaire. La passerelle de Rhodes du IVe siècle avant J.-C. repose sur un arc en voussoir précoce.

Les Étrusques comme les Grecs anciens connaissaient les arcs. Mais les Romains ont été les premiers à utiliser les arcs pour la construction de ponts.

Les ponts en arc romains étaient généralement semi-circulaires. Un certain nombre d’entre eux étaient également des ponts en arc segmentaire (comme le pont d’Alconétar), un pont dont l’arc incurvé est inférieur à un demi-cercle. Les avantages du pont en arc segmentaire étaient qu’il permettait à de grandes quantités d’eau de crue de passer sous lui. Cela permettait d’éviter que le pont ne soit emporté par les eaux pendant les inondations. De plus, le pont lui-même pouvait être plus léger. En général, les ponts romains avaient des pierres d’arche primaires cunéiformes (appelées voussoirs) de même taille et de même forme. Les Romains construisaient aussi bien des aqueducs à travée unique que de longs aqueducs à arches multiples. Leurs ponts comportaient des ouvertures d’inondation dans les piles.

En Europe médiévale, les constructeurs de ponts ont amélioré les structures romaines en utilisant des piles plus étroites. Ils utilisaient des fûts d’arcs plus minces et des rapports portée/élévation plus faibles sur les ponts. Des arcs pointus gothiques ont également été introduits, réduisant la poussée latérale. Le 14e siècle, en particulier, a vu la construction de ponts atteindre de nouveaux sommets. Des portées allant jusqu’à 40 mètres (130 pieds) étaient auparavant inconnues dans la construction d’arcs en maçonnerie.

Ponts en arc de compression simples

Avantages des matériaux simples

La pierre, la brique et d’autres matériaux similaires sont solides en compression. Ils sont assez résistants en cisaillement. Mais ils ne peuvent pas résister à une grande force en tension. Par conséquent, les ponts en arc en maçonnerie sont conçus pour être constamment en compression. Chaque arche est construite au-dessus d’un cadre temporaire de fausse charpente, appelé centrage. Dans les premiers ponts en arc de compression, une clé de voûte située au milieu du pont supportait le poids du reste du pont. Plus le poids du pont était important, plus sa structure devenait solide. Les ponts en arc en maçonnerie utilisent un matériau de remplissage (généralement des gravats compactés) au-dessus de l’arc afin d’augmenter ce poids mort sur le pont. Cela empêche également la tension de se produire dans l’anneau de l’arche lorsque les charges se déplacent sur le pont. Le béton non armé a également été utilisé. Lorsque la maçonnerie (pierre taillée) est utilisée, les angles des faces sont coupés pour minimiser les forces de cisaillement. Lorsqu’une maçonnerie aléatoire (pierres non taillées et non préparées) est utilisée, elles sont assemblées au mortier. On laisse le mortier prendre avant de retirer le faux ouvrage.

Séquence de construction

Débat sur le pont romain de Limyra : le faux ouvrage a été déplacé vers une autre ouverture dès que la nervure de l’arc inférieur a été achevée

Lorsque les arcs sont placés dans le lit d’un cours d’eau (sur des piliers ou des berges), l’eau est détournée. C’est ainsi que le gravier peut d’abord être excavé et remplacé par une bonne semelle (en matériau résistant). À partir de là, les piliers de fondation sont érigés ou élevés à la hauteur de la base prévue des arcs. C’est un point connu sous le nom de ressort.
Un centrage en faux bois (en anglais britannique : arch frame) est construit, généralement à partir de bois d’œuvre. Chaque arche d’un pont à plusieurs arches va créer une poussée sur les arches voisines. Pour cette raison, il est nécessaire soit que toutes les arches du pont soient levées en même temps, soit que des piles très larges soient utilisées. La poussée des arcs d’extrémité est reprise dans la terre par des semelles substantielles (verticales) aux parois du canyon.
Les plusieurs arcs sont (ou un seul arc est) construits sur le centrage. Une fois que chaque tonneau d’arc de base est construit. Les arcs sont (ou l’arc est) stabilisés avec de la maçonnerie remplie. Ceux-ci peuvent être posés en couches horizontales. Ils peuvent former deux murs extérieurs, appelés écoinçons, qui sont ensuite remplis de matériaux libres et de gravats appropriés.
La route est pavée et des murs de parapet dirigent la circulation vers le pont.

Galerie

Arche pointue du Puente del Diablo en Espagne
Ponte Vecchio, un pont boutique médiéval
Crämerbrücke du Moyen-Âge tardif. supportant deux rangées de maisons
Ponte Santa Trinita. Premier pont à arcs elliptiques
Un pont lunaire chinois en maçonnerie montrant les rampes d’approche à contrefort. rampes qui reprennent la poussée horizontale de l’arc
Pont de Fredrikstad à Fredrikstad, Norvège
Bridgeport Lamp Chimney Company Bowstring Concrete Arch Bridge situé à Bridgeport, Virginie occidentale
Le Main Street Bridge de Columbus, OH, est le seul pont suspendu à arche inclinée d’Amérique du Nord.
Le pont Chaotianmen à Chongqing, Chine, est le plus long pont en arc du monde.
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Pont d’Arta à Arta, Grèce
Selon les normes juridiques américaines, ce ponceau italien est un pont en arc. pont
Le viaduc de Garabit est un pont en arc à treillis en fer forgé.

Le pont romain Alcántara, Espagne (construit en 103-106 ap. J.-C.)
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Aqueduc de Ségovie (c. 100 ap. J.-C.)
Pont du Diable, Céret, France (1341)
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Le Ponte Vecchio, Florence, Italie (1345)
Richmond Bridge, plus ancien pont opérationnel d’Australie (1825)
Faux ouvrage centré dans l’arche centrale du pont de Monroe Street, Spokane, Washington. 1911.
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Pont Cotter, un pont en arc traversant dont les tympans sont ouverts
Arche-corbeau construite en maçonnerie cyclopéenne, dans le pont grec Arkadiko
Arche de corbeau en forme de triangle isocèle, supportant le pont grec Eleutherna
Une arche en encorbellement avec la maçonnerie non taillée
Une arche en encorbellement dont la maçonnerie est taillée en forme d’arc