Brevet FR2446906A1 — publié le 19800814

La présente invention concerne des structures porteuses précontraintes et spécialement des structures en béton. I1 est bien connu, pour précontraindre des structures en béton, d'y ménager des canaux continus pour le passage de cabales de précontrainte puis, aprè mise en tension et ancrage de ceux-ci, lesdits canaux sont injectés avec un liquide durcissable de manière à solidariser les armatures avec lesdites structures sur toute leur longueur. I1 est connu également de précontrainte le béton par des ar- matures extérieures à celui-ci, les extrémités seules de ces arma- tures étant alors engagées dans des passages ménagés dans le béton afin que, par l'intermédiaire des ancrages, la tension de ces armatures puisse titre reportée à ce béton. Cette dernière façon de procéder est souvent utilisée pour la répartition des structures, la première étant en général préférée pour des raisons diverses, dont le meilleure est la sécurité à la rupture qu t elle procure. En effet, la sécurité globale de structures à cibles extérieurs est plus aléatoire en cas d'incidents survenant aux cibles puisque la rupture de l'un)'entre eux, quelle qu'en soit la cause, entratre la perte de la précontrainte toux au long de ce câble. Pour pallier cette insuffisance, on est amené à majorer les quantités d'acier mises en oeuvre ce qui, usuellement, limite l'intérêt de cette façon de procéder. Cependant, malgré cet inconvénient, on peut choisir cette disposition de cibles dans des ouvrages neufs lorsque les dimensions des sections transversales de ceux-ci sont insuffisantes pour loger les câbles en permettant un bétonnage correct. 1' aug- mentation des dimensions de ces sections, qui, en effet serait nécessaire pour ce logement, n'est pas toujours admissible du fait de l'accroissement du poids propre qu'elle entratne, réduisant d'autant la charge utile pour les ouvrages de grande portée. Le but de la présente invention est de remédier à l'inconvénient des cibles extérieurs vis-d-vis de la sécurité à la rupture de tels câbles. Dans une structure porteuse précontrainte comportant des portions écartées les unes des autres, soumises à des contraintes de traction, et au moins un cible de précontraite, ledit ctble est incorporé auxdites portions et adhère à celles-ci tandis qu'il passe librement de l'une à l'autre. Autrement dit, la présente invention, par rapport aux réalisations connues, adopte pour les cibles un tracé mixte, ctest-à- dire partiellement à l'intérieur des sections dans les zones de solliciations maximales et partiellement à l'extérieur de ces sections entre lesdites zones. L'accroissement désiré de sécurité n'est toutefois assuré qu'à la condition que la longueur de trajet intérieur à une zone de sollicitation maximale soit suffisante pour que l'adhérence cumulée sur la longueur intéressée permette éventuellement aux cibles d'être surtendus jusqu'à rupture lors de sollicitations extremes. On montrera dans la suite que cette condition est en pria, tique toujours satisfaite au prix des précautions usuelles éventuellement renforcées. On évite ainsi, entre deux zones fortement sollicitées, la nécessité de conduire le cible suivant des trajets curvilignes dans des frimes de poutres. Ces trajets sont rempladés par des portions de câbles rectilignes (ou en ligne brisée par des déviateurs de direction) extérieurs aux tues, dont l'épaisseur peut rester celle qui est strictement requise par les nécessités de la résis-- tance des matériaux. En général ce sont, en effet, les efforts tranchants qui déterminent l'épaisseur des frimes des structures parteuses et ces efforts eux-mEmes dépendent de l'inclinaison des cibles disposés dans la structure, lesquels, dans leurs parties ifr clinées, contribuent à la prise en charge de ces efforts. La grande liberté de tracé venant de la disposition mixte selon l'invention permet un chois optimal de la position des cibles visà-vis de cet effort tranchant contribuant ainsi aux possibilités de gain qur ltépaisseur des frimes, donc sur le poids mort de la structure. Pour passeur d'une zone où le cible est intimement lié à la structure, à une zone où il se trouve libre par rapport à celle-ci, il convient que son trajet soit infléchi sur un parcours intermédiaire convenablement renforcé. La réalisation de telles régions de déviation est simplifiée dans les poutres en profitant du béton des entretoises par exemple,existant aux extrémités des portions de membrures où le câble est lié à celles-ci. En particulier, l'invention s'applique au cas des ponts portés par des haubans dans lesquels chacun de ceux-ci nécessite, au droit de son attache, un renforcement par entretoise entre les deux membrures de la poutre. De toutes façons, même en l'absence d'entretoises, étant donné que le cible passe à l'intérieur de la structure puis en sort, le renforcement local de la section, pour permettre la déviation, est plus réduit que celui qui est nécessaire lorsque le tracé du cible est entièrement extérieur à la structure et que celle-ci doit comporter, dans ces régions, des goussets spéciaux de déviation. Enfin si la poussée au vide d'une déviation de cible le nécessite, il peut être ménagé dans la structure des montants comprimés assurant la compensation de telles poussées. Qu'au droit des déviations de cible une structure en poutre soit munie entre ses membrures dtentretoises ou de montants, par la combinaison de ces éléments avec les portions de cible libre, se comportant en tirants tendus, une telle structure ~s'apparente à une conSiguration en treillis dont elle a la légèreté et la rigidité. Les dessins annexés feront mieux comprendre comment l'invention peut être mise en oeuvre.-Sur ces dessins la figure 1 est la coupe longitudinale d'une structure porteuse précontrainte la figure 2 est une demi-coupe par 11-11 de la figure 1 la figure 3 est un détail de la figure 1 ; la figure 4 est une coupe transversale d'une structure en poutre à entretoises la figure 5 est en coupe longitudinale un détail agrandi de la structure selon la figure 4. Sur la figure 1, une poutre continue À comportant deux membrures, l'une supérieure 1, l'autre inférieure 2, repose sur une succession de palées dont deux P1 et P2 sont représentées0 Les cibles de précontrainte 3 passent dans les parties de membrures 1 et 2 soumises à des contraintes de traction et, ainsi, sont disposés alternativement dans la membrure supérieure et la membrure inférieure. De la sorte, le câble Da, par exemple, est logé dans la membrure supérieure i sur le trajet a b puis dans la membrure inférieure 2 sur le trajet c d et à nouveau dans la membrure supérieur sur le trajet e f ; il est libre et rectiligne sur les trajetsb c et d e. Lorsque, comme montré sur la figure 2, la poutre est en caisson les cibles 3 sont disposés au voisinage des frimes 4 de ces caissons sans y être incorporés, ce qui donne une grande liberté pour le choix de l'inclinaison des frimes de ces caissons, c'est-à-dire de la section de la poutre. Le passage d'un cible 3 d'une membrure telle que 2 (figure 3) à une partie libre peut dans ce cas être obtenu par un gousset 5 renforcé par des frettes 6 ; des nervures 7 peuvent assusurc e transmission vers l'âme 4 de la poussée due à la courbure/3. On peut aussi,en ces endroits, prévoir des montants 8 destinés à compenser les poussées au vide des cabales, soit en les opposant, soit en les reportant à un appui. Lorsque la poutre comporte des entretoises 12, (fig. 4 5) en forme de cloisons régulièrement espacées, les cibles 3 peuvent être répartis dans la largeur de la poutre (figure 4). De telles entretoises peuvent être organisées comme monts sur la figure 5 pour permettre la sortie des cAblea. Les montants 8 ou les cloisons 12 se comportent à la manière des montants comprimes d'une poutre en treillis. De telles poutres à entretoises s'utilisent dans les ponts portés par haubans, chaque entretoise solidarisant les deux membrures au droit de la fixation de chacun des haubans. Ainsi un cible de précontrainte peut passer d'une membrure à l'autre dans l'intervalle entre deux entretoises. Dsms leurs parties incorporées aux membrures des structures, les cibles peuvent, de manière bien connue, être logés dans des gaines fortement adhérentes au béton de la structure, de même que les cibles peuvent être traités pour être adhérents à ces gaines dans ces portions de leur tracé. Inversement, dans les parties courbes qui sont, relativement, de faible longueur et de fort rayon, les gaines peuvent être revetues intérieurement de matière favorisant le glissement, par exemple du lubrifiant solide, afin de faciliter la mise en tension des cibles. Dans leurs parties libres, les cibles peuvent être protégés de manière quelconque. De préférence cependant, ils sont, également dans ces parties, disposés dans des gaines qui prolongent, de façon continue, celles dans lesquelles les cibles sont enfermés à l'lnterieur des membrures. I1 est ainsi possible de procéder à l'injection des cibles en une seule opération à partir d'une extrémité de ceux-ci, le cible se trouvant alors enrobé de matière liquide durcissable sur toute sa longueur. Dans ce cas, les portions de gaines extérieures (9) ainsi que celles (9a) qui correspondent aux courbures de cabales, sont par exemple en tube d'acier ou en matière plastique, en polyéthylène par exemple, tandis que les conduits 10 internes aux membrures sont, par exemple, formées d'un ruban d'acier enroulé en hélice. L'épaisseur des gaines extérieures doit être choisie pour que ces gaines puissent résister à la pression dtinjection. On a déjà indiqué que la longueur des parties situées à l'intérieur des membrures doit être suffisante eu égard à l'adhérence pour que puissent, en phase de rupture, se mobiliser les surten- sions du cabale, ceci afin que la sécurité de l'ouvrage soit maxi- male. À titre indicatif, on saint que des cibles formés dtune pluralité de torons comprenant chacun sept fils d'acier, torons dont le diamètre hors tout est de 13 ou 15 millimètres, sont ancrés totalement, c'est-a-dire jusqu'à la rupture de ces torons, avec une longueur de gaine injectée ne dépassant pas deux mètres. Cette longueur est faible par rapport à celles qu'occupent les cibles dans les membrures d'un grand ouvrage. Les ancrages nécessaires pour une fraction seulement de l'e- fort de rupture - à savoir la surtension admissible au delà de la tension permanente, cette dernière étant de l'ordre de 60 % de la tension de rupture ne nécessitent donc qutune fraction de la longueur exigée pour un ancrage total à rupture. L'invention apporte ainsi aux ouvrages la mdme sécurité que celle qui est obtenue avec des cibles entièrement noyés dans le béton, tout en permettant de réduire considérablement le poids mort de ces ouvrages et par conséquent d'en accroître la charge utile. L'invention si applique particulièrement aux poutres en caisson continus ; elle s'applique aussi à des structures plus comple xes en lesquelles des tracés de cibles comportent une succession de zones injectées intérieures à des membrures et de zones libres formant tirant entre celles-ci. REVENDI0ATIONS 1.- Structure porteuse précontrainte comportant des portions écartées les unes des autres soumises à des contraintes de traction et au moins iii cable de précontrainte, caractérisée par le fait que ledit cible est incorporé auxdites portions et adhérant à celles-ci tandis qutil passe librement, en formant tirant, entre ces portions. 2.- Structure selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la structure est un monolithe de béton et comporte au moins, dans les portions soumises aux contraintes maximales, des canaux de passage pour le cabale, que celui-ci est tendu après prise du béton, les canaux étant injectés avec un liquide durcissable après la mise en tension. 3.- Structure selon la revendication 2, caractérisée par le fait que la structure est une poutre comportant deux membrures, l'une supérieure, l'autre inférieure, au moins unctble de précontrainte passant de lune à l'autre, dans les portions de celles-ci soumises aux contraintes de traction maximales, en restant tendu mais libre entre ces portions. 4.- Structure selon les revendications 2 ou 3, caractérisée par le fait que le cible est enfermé dans un couduit sur toute sa longueur, ledit conduit étant rempli d'une extrémité à l'autre avec un liquide durci. 5.- Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les cibles sont déviés à l'origine des parties libres, les zones de déviation étant internes à la structure. 6.- Structure selon la revendication 5, caractérisée par le fait que les zones de déviation sont renforcées par des goussets frettés. 7.- Structure selon les revendications 1, 3 et 5, caractérisée par le fait que les forces développées par la courbure du ca- ble dans les zones de déviation sont équilibrées par des éléments comprimés constituant une structure en treillis avec les portions de cibles libres et les portions de membrures incorporant ledit table. 8.- Structure selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que la zone de passage du cible au droit d'une déviation est traitée pour la réduction du frottement entre le cible et son canal de passage dans cette zone. 9.- Structure selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que les canaux de passage dans les portions de structure soumises aux contraintes sont traitées conjointement avec le cible pour accrç-ttre l'adhérence de celui-ci.