Quadrante révolutionne la conception des ponts sur un projet de ligne ferroviaire au Nigeria

Au Nigéria, un important projet d'infrastructure est en cours, et c'est l'entreprise portugaise Quadrante qui conçoit les ponts le long de l'itinéraire. Grâce aux puissants outils de conception du logiciel de modélisation Allplan Bridge, Quadrante conçoit une nouvelle ligne ferroviaire de 480 km qui s'étend de Kano à Maradi et de Kano à Dutse. Mais ce projet est plus qu'une simple entreprise de transport ; il témoigne de la façon dont un logiciel de conception innovant peut améliorer considérablement l'efficacité et les délais d'un projet.

Quadrante établit une nouvelle référence dans le secteur en s'appuyant sur Allplan Bridge pour concevoir des ponts à poutres d'un kilomètre de long en seulement deux heures. Cette rapidité d'exécution est cruciale, surtout si l'on considère les problèmes de sécurité dans la région. L'objectif de Quadrante n'est pas seulement de construire une ligne de chemin de fer, mais aussi d'exécuter le projet avec un maximum d'efficacité et un minimum de retard, ce qui a contribué à l'achèvement rapide et réussi de plus de 130 ponts à poutres.

Contexte du projet

Ce projet, qui relie le Nigeria et le Niger, en est à un stade avancé de la conception et de la construction. D'une valeur de 1,82 milliard d'USD, ce projet couvre la fourniture, la construction et les coûts de projet d'une ligne de chemin de fer à voie unique et à écartement standard qui s'étend de Kano, dans le nord du Nigeria, à Maradi, dans le sud du Niger. Une branche de Kano se prolonge vers Dutse, également dans le nord du Nigeria.

Au total, la ligne ferroviaire s'étend sur 387 km entre la section de Kano et celle de Maradi, la branche de Dutse s'étendant sur 93 km supplémentaires. Le projet comprend également 20 gares ferroviaires, 5 parcs d'entretien et ateliers, 52 ponts ferroviaires, 75 passages supérieurs et 6 passages inférieurs. Étant donné que le projet se situe dans des zones moins peuplées mais sensibles sur le plan de la sécurité dans le nord du Nigeria, il est nécessaire de construire rapidement tous les éléments du projet. La planification détaillée vise à maximiser l'efficacité de la construction tout en minimisant les calendriers de construction pour s'adapter au terrain et aux complexités logistiques. Quadrante gère les aspects de conception détaillée du projet, avec des éléments tels que les ponts, les passages supérieurs et les passages inférieurs conçus à l'aide de la modélisation des données du bâtiment (BIM).

Standardisation = efficacité

En matière de conception de ponts, Quadrante est remarquablement efficace, en partie grâce à sa volonté de développer ses compétences et sa connaissance d'Allplan Bridge. Un modèle de pont est créé dans Allplan Bridge. Il comprend plusieurs éléments uniques tels que les composants laminaires verticaux, qui sont utilisés pour produire des opérations booléennes, une forme de calcul utilisée pour construire les joints entre les éléments de dalles préfabriquées. En outre, ce processus nécessite également l'importation du tracé ferroviaire depuis Bimplus à l'aide de LandXML. Le modèle utilise des lignes de référence, des points et différentes sections transversales le long du tablier pour créer une structure complète, en tenant compte des changements mineurs dans les extrémités du tablier et le positionnement des rails et des chemins piétonniers.

Pour le modèle 3D, les principaux composants sont les poutres, les piles et les poutres de liaison. Les piles et les culées sont produites pour chaque appui, ce dernier étant introduit par un point de référence positionné par SmartPart. Le tablier est essentiellement produit par les poutres de liaison, qui doivent commencer à un point de référence. Ces points de référence sont introduits à l'aide d'éléments de poutre reliés à l'axe principal du pont. L'ensemble du processus aboutit à des ordres de liaison indépendants pour chaque travée. Les joints entre les éléments préfabriqués sont créés à l'aide de modèles et d'opérations booléennes. Malgré la complexité de la structure, le modèle est adaptable et permet des transformations rapides pour ajuster les dimensions des éléments du pont. Ce modèle sert de modèle pour la création d'autres modèles de ponts, des travées supplémentaires pouvant être rapidement ajoutées à l'aide d'un fichier TCL.

Une fois le modèle 3D prêt, l'équipe passe à l'extraction des dessins 2D pour chaque pont. Le processus est optimisé pour minimiser les dessins spécifiques de chaque pont. Seuls trois ou quatre dessins de géométrie générale sont produits pour chaque pont, montrant le pont dans toute sa longueur. Des dessins standardisés sont utilisés pour les détails tels que les piliers et les fondations, qui sont paramétrés en fonction de l'élévation et de la hauteur.

Grâce à ce processus, l'équipe est en mesure de produire un modèle complet et rigoureusement défini d'un pont ferroviaire d'un kilomètre en deux heures environ. Selon Quadrante, la vitesse et la précision de ce processus de conception sont inégalées par tout autre logiciel ou flux de travail. C'est ainsi que Quadrante utilise Allplan Bridge pour établir une nouvelle norme en matière d'efficacité de conception de ponts.

Modélisation rapide des éléments variables

L'application d'Allplan Bridge par Quadrante pour la conception des viaducs commence par leur modèle standard. La plupart de ces structures se composent de trois travées continues, soutenues par des poutres en I préfabriquées. Elles utilisent une dalle préfabriquée qui sert de coffrage pour le tablier en béton final, ce qui assure une fonctionnalité intégrale de tous les composants du tablier. Une caractéristique unique est l'absence d'appuis, car les poutres reposent directement sur les chapeaux des piles et les culées, ce qui simplifie la conception. Les culées sont définies dans Allplan Bridge, à l'exception des dalles de transition qui sont positionnées à l'aide d'un point de référence. Pour façonner les dalles préfabriquées, un élément de modèle est utilisé comme "cutter".

En termes de modélisation, les viaducs présentent des défis uniques en raison de leurs courbures, profondeurs et couches d'asphalte variables. Pour maintenir l'efficacité de la construction, Quadrante a décidé de garder l'épaisseur de la dalle uniforme et de réaliser la courbe verticale en faisant varier l'épaisseur de la couche bitumineuse. Ceci est réalisé par une opération booléenne entre le tablier et la couche d'asphalte, résultant en une épaisseur variable de la couche d'asphalte. Les poutres, les culées et les piles sont ensuite ajoutées pour compléter la structure. Malgré les similitudes avec le processus de modélisation des ponts, les passages supérieurs nécessitent un ajustement minutieux en raison de leurs différences géométriques et de leurs courbures verticales.

Visualisation pour une plus grande confiance

Quadrante utilise Allplan Bridge pour la modélisation des passages souterrains et du terrain environnant, ce qui permet d'obtenir une représentation visuelle complète du projet. Afin de favoriser une compréhension globale de la solution par les différentes parties prenantes, l'équipe a choisi de modéliser des tronçons de routes et de voies ferrées le long des passages souterrains. Dans ce processus, l'équipe a travaillé avec un passage inférieur à cadre fermé de géométrie constante. Cela comprenait la modélisation d'éléments tels qu'une section transversale fermée, la section transversale des murs de soutènement (sans la dalle supérieure), la barrière conique en béton, ainsi que les rails et les blocs du pont.

Modélisation efficace des armatures

Les ponts de ce projet étant modulaires, Quadrante a pu modéliser efficacement l'armature avec Allplan. En modélisant l'armature sur une travée et en la réutilisant tout au long du projet, des gains de temps significatifs peuvent être réalisés tout en minimisant les erreurs.

Toutefois, cette méthode présente également d'autres avantages : grâce à la modélisation de l'armature du projet dans Allplan, il est facile et rapide de générer des plans de cintrage de barres précis dans le format requis par le client. Toutes les informations étant contenues dans le modèle, les plans peuvent être créés en quelques clics seulement.

Repousser les limites

L'approche innovante de Quadrante dans l'utilisation de la technologie Allplan Bridge démontre son engagement à repousser les limites de la conception des ponts. En intégrant Allplan Bridge dans ses projets, de la conception des ponts à poutres et des ponts supérieurs à la modélisation des renforts de ponts et à la visualisation des passages souterrains, elle a atteint un niveau supérieur d'efficacité et de précision dans la conception. Ces avancées contribuent non seulement à la réussite de projets complexes tels que la ligne ferroviaire Kano-Maradi-Dutse, mais ouvrent également la voie à des solutions d'ingénierie plus innovantes à l'avenir.

Découvrez le processus de Quadrante en action en visionnant la présentation de Quadrante lors de la conférence ALLPLAN Build the Future Infrastructure Digital Conference.