Équilibre d’un pont suspendu

 

 

 

-Un élément M1M2 du câble est en équilibre sous l’action de trois forces dont la résultante est nulle     :

                   tension du câble en M1

tension du câble en M2

p.dx.j (j vecteur !) poids supporté par le câble

 

(En négligeant le poids du câble, p représente le poids au mètre du tablier du pont et du poids utile en charge).

 

En projetant sur (xx’) on a :

                   T2cosα2-T1 cosα1 = 0

                   T2cosα2 = T1 cosα1

La projection horizontale de la force de tension est la même en tout point et on posera :

                  

 

T2cosα2 =T1  cosα1 = T0      (1)

   

 

En projetant sur (yy’) on obtient la seconde condition d’équilibre :

 

                   T2sinα2 – T1 sinα1 = p.dx

 

-D’où, en se servant de la relation (1) :

        

 

        

 

 

 

En désignant par y = F(x) l’équation du câble

on a : 

Car tanα1 et tanα2  sont les coefficients directeurs des tangentes au câble respectivement en x + dx et en x .

 

On arrive à :                   

Soit en faisant tendre dx vers 0 :

                        

   (2)

 

 

-Une double primitivation permet de trouver l’équation du câble :          

    F'(x) = + C1

 

 

Ou encore :        F(x) = + C1x+ C2

 

 

Dans le repère précédent, l’équation est telle que F’(0) = 0 et F(0) = 0 ce qui donne C1 = 0 et C2 = 0.

L’équation du câble est donc :

                  

Y =  (3)

 

                                                                              

On a = f et donc

 

On en déduit que

 

 

Cette formule donne la valeur de la composante horizontale de la tension en tout point du câble.

 

-La tension est maximum lorsque l’angle α  de la tension avec l’horizontale est maximum c’est-à-dire au sommet des piliers porteurs.

On a en ces points la situation suivante :

 

  

 

 

 

 

 

  

Or  

et

D’où

           

 

Donc :     

 

 Avec  

On a donc