O píer de uma ponte é um suporte intermediário de sustentação do tabuleiro da estrutura. É um suporte maciço e permanente, ao contrário dos degraus que são suportes mais leves e temporários.
Até o advento do concreto e do uso do ferro fundido e depois do aço , as pontes eram de alvenaria. As pontes romanas eram robustas, semicirculares e repousavam em pilares grossos, com cerca de metade da largura da abertura do arco.
Somente em 1750 , com Jean-Rodolphe Perronet , a espessura das estacas pode ser reduzida. Enquanto se considera regra absoluta dar-lhes espessura igual a um quinto do vão, Perronet propõe e consegue que sejam adotadas espessuras iguais a um décimo do vão e de rebaixamentos variando entre 1/5 e 1/7 . Essas reduções permitem reduzir significativamente o obstáculo ao escoamento da água formado pela estrutura. Com 92 metros de altura, o cais do viaduto Fades, na França , inaugurado em10 de outubro de 1909, são os pilares de alvenaria tradicional mais altos já construídos.
Um progresso considerável foi feito graças à invenção do cimento natural moderno descoberto em 1791 por James Parker na Inglaterra e especialmente graças ao trabalho de Louis Vicat na França (1813-1818), que lançou as bases da indústria de ligantes hidráulicos e, portanto, do concreto . A aliança com o aço viu nascer o concreto armado, que possibilitou a construção de estruturas cada vez mais ousadas e econômicas. Paul Séjourné será o último grande teórico das pontes de alvenaria e os seus métodos e fórmulas de cálculo de estacas ainda hoje são relevantes.
As pilhas, então, ganharão em sutileza e altura. A partir de 1937 , uma altura considerável é atingida com a ponte da Golden Gate Bridge , nos Estados Unidos, que apresenta postes de 230 metros de altura.
Um novo salto ocorreu com o surgimento de duas novas tecnologias: o concreto protendido desenvolvido por Eugène Freyssinet em 1928, e o concreto de alto desempenho na década de 1980 . A combinação dos dois permitirá a construção de estacas muito altas.
Distinguimos nos pilares da ponte de alvenaria uma parte resistente e uma parte de enchimento:
As dimensões dos apoios resultam da consideração de quatro critérios: estabilidade ao tombamento, resistência à compressão da alvenaria do apoio, pressão admissível sobre o solo e estética.
Mas os pilares das primeiras pontes não foram calculados e as características das estruturas resultaram de fórmulas empíricas. Os pilares das primeiras estruturas eram muito robustos para garantir a estabilidade do suporte durante a fase de construção: cada pilar era autoportante sob a pressão da abóbada já construída. Posteriormente, o desenvolvimento técnico, como a construção simultânea das abóbadas, permitiu refiná-las.
A espessura das estacas à direita da linha das abóbadas é dada pelas fórmulas de Paul Séjourné .
Neste caso, a altura da estrutura, medida entre o topo do tabuleiro e o solo, encontra-se entre os valores a / 3 e a / 2, onde a designa a abertura do arco, que geralmente é um arco de círculo ou um arco de elipse.
A espessura e da estaca depende apenas do vão dos arcos: a / 10 < e < a / 8.
A altura total da estrutura é aqui geralmente entre 1,5 a 2,5 a.
Os arcos são semicirculares e sua espessura E depende tanto do vão a dos arcos quanto da altura H da estrutura:
Se H = 2,5 a, E = 0,1 a + 0,04H
Si H <2,5 a, E = 0,125 a + 0,04H
No entanto, se o intervalo a for pequeno (a <8 m), será preferível tomar a seguinte fórmula para E: E = 0,15 a +0,4
A maioria dos pilares das pontes modernas é feita de concreto armado ou concreto protendido para estruturas maiores. Dois tipos de formas são encontrados principalmente: colunas ou velas.
Cada suporte pode ser constituído por uma ou mais paredes ou colunas. As velas em formato padrão que podem ser encontradas na maioria das rodovias são mostradas na ilustração ao lado.
As colunas, por serem vistas de frente, são frequentemente objeto de pesquisas arquitetônicas. Isso pode resultar em uma seção diferente do disco clássico ou por revestimentos específicos. Em seguida, falamos de concreto arquitetônico.
Algumas obras apresentam formas de pilhas diferentes destas duas formas clássicas que são a coluna ou o véu. O convés da Pont de l'Europe em Orléans é, portanto, baseado em pilares de tripé particularmente originais.
Falamos de estaca alta quando é maior que 70 m. A esbeltez, a relação entre o diâmetro máximo do cano e a altura da pilha, é geralmente menor ou igual a 1/10 °. A compressão que se exerce no sopé do píer é acentuada tanto pelo peso próprio do píer quanto pelo peso do tabuleiro apoiado, uma vez que grande altura geralmente está associada, por razões arquitetônicas, a grande vão. É, portanto, uma área lógica ou mesmo privilegiada de recuperação de concreto de alto desempenho.
Os concretos de alto desempenho são fabricados pela redução da porosidade do concreto , o que equivale à redução da relação A / C da massa de água em relação à do cimento para 1 m 3 de concreto. Uma razão W / C inferior a 0,4 geralmente corresponde, com cimentos comuns, à faixa de BHP (a resistência então excede 50 MPa). Na prática, para compensar a diminuição da trabalhabilidade do concreto devido às baixas relações A / C, são utilizados superplastificantes para deflocular os finos (cimento, adições minerais, ultrafino).
Os pilares da ponte Tanus (1998 - 106 m) foram assim construídos com B40, os do viaduto Verrières (2001 - 138 m) com B50, os do viaduto Millau (2004 - 245 m) com B60, os do Elorn ponte (1994 - 114 m) com B80, que se verificou ter uma resistência de 100 MPa.
Quanto mais denso for o concreto, maior será a reação exotérmica . Para a ponte sobre o Elorn, a cofragem foi mantida assim durante 3 dias para evitar choques térmicos nas fachadas exteriores. A temperatura central do concreto atingiu 70 ° C logo após a pega. Para superar essa dificuldade e evitar o inchaço interno, um cimento especial de baixo teor alcalino foi usado.
A composição do concreto BHP80 usado para a Ponte Elorn foi a seguinte:
Dois métodos de construção podem ser usados para fazer estacas altas:
As estruturas com os pilares mais altos do mundo estão concentradas na Europa e mais especificamente na França , Alemanha e Áustria . O primeiro deles é o Viaduto Millau, que possui o cais mais alto do mundo e dois outros nos primeiros nove. Abaixo está uma lista das quinze maiores pilhas.