Brevet FR2520777A1 — publié le 19830805

L'invention concerne un tablier de pont ou structure analogue, des voussoirs de tablier et un procédé pour la construction d'une travée de pont comportant un tel tablier. Par structure analogue ou un tablier de pont, on désigne toute structure qui couvre une certaine étendue et qui n'est supportée qu'à certains endroits comme un tablier de pont, un plancher ou une couverture de bâtiment. Selon l'invention, ce tablier de pont ou structure analogue est caractérisé en ce qu'il est constitué de voussoirs assemblés de proche en proche, ces voussoirs comprenant des suites de voussoirs mixtes acierbéton comportant chacun une charpente métallique en acier solidaire d'une dalle supérieure en béton, lesdites suites de voussoirs mixtes étant séparées par des voussoirs intercalaires en béton, l'ensemble des voussoirs étant raidi par des câbles de précontrainte qui traversent les charpentes métalliques et sont fixés à leurs extrémités aux voussoirs en béton. Par le terme "voussoir", on désigne une section transversale répétitive du tablier, cette section s'étendant d'une part sur toute la largeur du tablier et, d'autre part, sur une fraction seulement de la longueur du tablier Par la suite, les expressions "longitudinal (e)" et "transversal(e) seront utilisées par référence au tablier, c'est-à-dire désigneront respectivement une ligne ou plan qui s'étend dans la longueur du tablier et une ligne ou un plan qui s'étend dans la largeur du tablier. L'invention concerne également un voussoir mixte préféré pour constituer le tablier, ce voussoir comprenant une dalle supérieure en béton supportée par une charpente métallique, la charpente métallique comprenant des pièces d'assemblage préfabriquées réparties dans une surface réglée aux intersections de lignes longitudinales, de lignes transversales et de lignes diagonales, les lignes longitudinales et les lignes transversales se trouvant dans ladite surface réglée et les lignes diagonales reliant cette surface à la dalle supérieure en béton, la charpente métallique comprenant des profilés disposés suivant lesdites lignes et soudés entre eux et/ou auxdites pièces d'assemblage. 2 2520777 On décrira ci-après un exemple de voussoir et de tablier conforme à l'invention en référence aux figures du dessin joint dont certaines sont essentiellement des schémas alors que d'autres sont déjà des vues de détail, les vues étant limitées à ce qui est nécessaire à l'homme de métier pour la compréhension de l'invention. Sur les figures la figure 1 est une perspective schématique d'un voussoir la figure 2 est une vue frontale d'une pièce d'assemblage de la charpente métallique d'un voussoir mixte conforme à l'invention, le plan de vue étant un plan- vertical transversal; la figure 3 est une coupe de la pièce d'assemblage suivant le plan III-III de la figure 2; la figure 4 est une fraction d'une vue du voussoir dans un plan vertical transversal, montrant deux pièces -d'assemblage de la charpente et les profilés obliques du plan vertical qui aboutissent à ces pièces; la figure 5 est un schéma d'un dispositif de fixation d'un profilé oblique de la charpente métallique à la dalle supérieure du voussoir; la figure 6 est une vue par en-dessous de la dalle de béton du voussoir dans la région o aboutissent des profilés obliques de la charpente métallique; la figure 7 est un schéma d'une travée d'un pont comportant un voussoir conforme à la présente invention, et la figure 8 est u N schéma relatif au procédé de fabrication de la travée de pont. Un exemple type de voussoir mixte conforme à l'invention est représenté schématiquement sur la figure 1. Ce voussoir comprend une table supérieure 1 en béton portée par une charpente métallique tridimensionnelle 2 La charpente métallique est constituée de profilés et de pièces d'assemblage. Les profilés sont disposés, d'une part, dans une surface réglée virtuelle 3 suivant des lignes longitudinales 4 et des lignes transversales 5 et, d'autre part, suivant des lignes diagonales 6 reliant la surface inférieure 3 à la table supérieure 1 Les profilés disposés suivant des lignes diagonales ou profilés "obliques" se trouvent dans des plans virtuels 7 qui sont alternativement penché vers la gauche, et penché vers la droite Sur la figure 1, pour la clarté de la figure, on n'a pas représenté les profilés mais seulement les lignes selon lesquelles ils sont disposés; de plus, on n'a représenté que les lignes diagonales ou profilés obliques 6 du premier plan 7 penché vers la gauche et du premier plan 7 penché vers la droite de l'extrémité gauche du voussoir mais on comprendra que les autres plans penchés comportent des profilés obliques similaires Les lignes 8 n'ont pas de signification particulière et n'ont été représentées que pour la clarté du dessin. La charpente du voussoir comprend huit pièces d'assemblage A à H schématisées par des cercles sur la figure 1. Chaque pièce d'assemblage est un noeud o se rencontrent et sont assemblés un profilé longitudinale L, un ou deux profilés transversaux T, deux profilés obliques P 1,P 2 inclinés vers la gauche et deux profilés obliques P 1,P 2 inclinés vers la droite. Les pièces d'assemblage se trouvent dans la surface réglée 3. Une pièce d'assemblage a été représentée en détails sur les figures 2 et 3 Il s'agit par exemple de la pièce B. La pièce d'assemblage comporte une platine frontale 9 à plaquer contre une platine ou une face correspondante du voussoir adjacent et qui est pourvue de trous 10 pour le passage de boul Qns de fixation des deux voussoirs, et/ou de moyens 11 pour le positionnement relatif des deux voussoirs et/ou de trous 12 pour le passage libre de câbles de précontrainte Les moyens de positionnement 11 comprennent de préférence des couples téton/ perçage, le téton d'une platine pénétrant dans le perçage de la platine adjacente et reprenant les efforts de cisaillement La pièce d'assemblage présente, derrière la platine frontale 9,des faces inclinées 13 contre lesquelles viennent buter perpendiculai- rement et sont soudées les extrémités de certains des profilés obliques. 4 2520777 De fait, les profilés obliques comprennent, d'une part, des profilés Pl disposés obliquement dans un plan vertical (qui est le plan de la face avant ou de la face arrière du voussoir) et, d'autre part, des profilés P 2 dirigés obliquement vers des régions telles que S (figure 1) situées sensiblement au milieu de la sous-face de la dalle supérieure. Les profilés obliques P 2 sont soudés aux surfaces 13 tandis que les profilés obliques Pl sont soudés aux platines 9 et aux profilés obliques P 2 (figure 3). La pièce d'assemblagerprésente des faces horizontales 14,15 entre lesquelles sont placées les extrémités des profilés L disposés suivant les lignes longitudinales et auxquelles sont soudéees ces extrémités. Dans l'exemple représenté, les profilés L disposés suivant les lignes longitudinales sont des profilés en H et les profilés T disposés suivant les lignes transversales sont soudés aux ailes des profilés en H dans la région des pièces d'assemblage. Plus précisément, les profilés T disposés suivant les lignes transversales sont constitués par deux cornières 16,17 soudées à un plat 18 disposé entre les cornières et lui-même soudé au profilé en H (figure 2). De préférence, les pièces d'assemblage sont des pièces moulées dont certaines au moins comportent une platine frontale verticale 9 et, au dos de cette paroi, une platine inférieure horizontale 19 et une platine supérieure horizontale 20 qui présente deux ailes en forme de coin (figures 2 et 3). Suivant une particularité de l'invention, chaque profilé oblique est fixé à la dalle en béton par un dispositif qui permet de désolidariser à volonté le profilé de la dalle On décrira ci-après ce dispositif en référence aux profilés obliques Pl des plans verticaux transversaux. Dans un exemple, ce dispositif comprend (figures 1, 4 et ) une platine 21 située dans la zone S' du béton de la dalle supérieure 1 et une platine 22 située à l'extérieur de ce béton, soudée à l'extrémité supérieure d'un profilé oblique en H et en appui à plat contre une surface oblique 23 formée à la sous-face 2520777 de la dalle de béton 1, ces deux platines étant traversées par une tige filetée 24 tenue par des écrous 25 et 26 de part et d'autre des platines 21 et 22, l'un des écrous étant situé à l'intérieur du béton tandis que l'autre écrou est extérieur au béton et accessible depuis le dessous de la dalle. Les tiges filetées avec lesdits écrous constituent des boulons haute résistance. Une gaine métallique 27 est fixée par soudage à la platine supérieure 21 pour isoler la tige 24 du béton de la dalle supérieure pendant le coulage de ce béton. L'invention n'est évidemment pas limitée aux moyens de réalisation qui ont été décrits à titre d'exemple uniquement. Des moyens analogues sont utilisés pour la fixation des profilés obliques P 2 en H aux zones médianes S de la sous-face de la dalle en béton (figures 1 et 6). Les voussoirs en béton ne comportent pas la charpente métallique des voussoirs mixtes mais ils comportent des moyens pour positionner et fixer les voussoirs mixtes adjacents aux voussoirs en béton Ces moyens sont par exemple des tiges de boulon ou de platines adéquates fixées aux voussoirs en béton pour guider et recevoir à fixation les pièces d'assemblage adjacentes des charpentes métalliques des voussoirs mixtes D'autre part, les voussoirs en béton comportent des moyens pour ancrer les extrémités des câbles de précontrainte qui traversent les charpen- tes des voussoirs mixtes. Un ouvrage comportant un tablier ou une structure analogue conforme à l'invention repose sur des appuis qui sont normalement situés au droit des voussoirs en béton et la figure 7 est un schéma d'une travée d'un pont conforme à l'invention On a supposé, pour l'exemple, que cette travée comporte huit voussoirs mixtes V entre deux voussoirs en béton VB, l'ensemble étant raidi par des câbles de précontraintes Cp ancrés dans les voussoirs en béton et passant dans les perforations 12 des platines transversa- les des pièces d'assemblage. Pour réaliser une travée courant d'un tel ouvrage, on peut utiliser, selon l'invention, un procédé qui comporte (figure 8), sur un banc de préfabrication, la fabrication de l'un des voussoirs en béton VB de la travée, la fabrication du voussoir 6 2520777 mixte adjacent VM de la travée à partir de la face adjacente 28 du voussoir en béton de façon à conjuguer parfaitement les dalles supérieures du voussoir en béton et de ce voussoir mixte, la fabricatiop de chacun des autres voussoirs mixtes de la travée en partant chaque fois de la face latérale adjacente d'un voussoir mixte déjà fabriqué pour fabriquer le voussoir mixte suivant de façon à conjuguer parfaitement les dalles supérieures et les charpentes métalliques des voussoirs mixtes adjacents, et la fabrication du second voussoir en béton de la travée à partir du dernier voussoir mixte de la travée de façon à conjuguer parfaite- ment la dalle en béton du dernier voussoir mixte et la dalle en béton du second voussoir en béton, le transport individuel des voussoirs préfabriqués à leurs positions de service dans la travée et l'assemblage des voussoirs mixtes et des deux voussoirs en béton entre lesquels ils sont placés par des câbles de précontrain- te traversant les charpentes métalliques des voussoirs mixtes et ancrés à leurs extrémités dans les voussoirs en béton. L'invention n'est pas limitée aux réalisations qui ont, été décrites et on ne sort pas du cadre de l'invention en remplaçant les moyens techniques décrits par des équivalents Par exemple, il est prévu de remplacer, si on le désire, les profilés unitaires par des profilés doubles, notamment de dédoubler les profilés longitudinaux, ce qui permet de modifier l'emplacement des trous de passage des câbles de précontrainte longitudinale. REVENDICATIONS 1 Tablier de pont ou structure analogue, caractérisé en ce qu'il est constitué de voussoirs assemblés de proche en proche, ces voussoirs comprenant des suites de voussoirs mixtes acier- béton comportant chacun une charpente métallique en acier solidaire d'une dalle supérieure en béton, lesdites suites de voussoirs mixtes étant séparées par des voussoirs intercalaires en béton, l'ensemble des voussoirs étant raidi par des câbles de précontrainte qui traversent les charpentes métalliques et sont fixés à leurs extrémités aux voussoirs en béton. 2 Voussoir mixte préfabriqué, pour la réalisation d'un tablier ou d'une structure analogue selon la revendication 1, qui comprend une dalle supérieure en béton supportée par une charpente métallique, caractérisé en ce que la charpente métallique comprend des pièces d'assemblage préfabriquées réparties dans une surface réglée aux intersections de lignes longitudinales, de lignes transversales et de lignes diagonales, les lignes longitudinales et les lignes transversales se trouvant dans ladite surface réglée et les lignes diagonales reliant cette surface à la dalle supérieure en béton, la charpente métallique comprenant des profilés disposés suivant lesdites lignes et soudés entre eux et/ou auxdites pièces d'assemblage. 3 Voussoir mixte selon la revendication 2, caractérisé en ce que certaines au moins des pièces d'assemblage comportent une platine frontale à plaquer contre une platine ou une face correspondante du voussoir adjacent et qui est pourvue de trous pour le passage de boulons de fixation des deux voussoirs et/ou de moyens pour le positionnement relatif des deux voussoirs et/ou de trous pour le passage libre de câbles de précontrainte. 4 Voussoir mixte selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de positionnement comprennent des couples téton/perçage, le téton d'une platine pénétrant dans le perçage de la platine adjacente'et reprenant les efforts de cisaillement. _ Voussoir mixte selon la revendication 2, caractérisé en ce que les pièces d'assemblage présentent des faces inclinées contre lesquelles viennent buter perpendiculairement et sont soudées les extrémités de certains des profilés disposés suivant lesdites lignes diagonales. 6 Voussoir mixte selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les pièces d'assemblage présentent des faces horizontales entre lesquelles sont placées les extrémités des profilés disposés suivant les lignes longitudinales et auxquelles sont soudées ces extrémités. 7 Voussoir mixte selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les pièces d'assemblage sont des pièces moulées. 8 Voussoir mixte selon la revendication 7, caractérisé en ce que certaines au moins des pièces d'assemblage comportent une platine frontale verticale et, au dos de cette paroi, une platine inférieure horizontale et une platine supérieure horizon- tale qui présente deux ailes en forme de coin. 9 Voussoir mixte selon l'une des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les profilés disposés suivant les lignes longitudinales sont des profilés en H et en ce que les profilés disposés suivant les lignes transversales sont soudés aux ailes des profilés en H dans la région des pièces d'assemblage. Voussoir mixte selon la revendication 9, caractérisé en ce que les profilés disposés suivant les lignes transversales sont constitués par deux cornières soudées à un plat disposé entre les cornières et lui-même soudé au profilé en H. 11 Voussoir mixte selon l'une des revendications 2 à 10, caractérisé en ce que chaque profilé disposé suivant une ligne 3 È diagonale est fixé à la dalle en béton par un dispositif qui permet de désolidariser à volonté le profilé de la dalle. 12 Voussoir mixte selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit dispositif comprend deux platines métalliques reliées par des tiges filetées, l'une des platines ou platine supérieure étant située dans le béton de la dalle supérieure et l'autre platine ou platine inférieure étant située à l'extérieur du béton de la dalle et solidaire du profilé, ladite platine inférieure étant fixée aux tiges par des écrous accessibles depuis le 9 2520777 dessous de la dalle. 13 Voussoir selon la revendication 12, caractérisé en ce que lesdites tiges filetées avec lesdits écrous constituent des boulons haute-résistance. 14 Voussoir mixte selon la revendication 12 ou 13, caractérisé en ce que des gaines métalliques fixées par soudage à la platine supérieure isolent du béton lesdites tiges. Voussoir mixte selon l'une des revendications 11 à 14, caractérisé en ce que les extrémités supérieures des profilés en diagonale sont munies de platines d'appui qui leur sont soudées et qui s'appuient à plat contre des surfaces obliques de la sous-face de la dalle supérieure en béton. 16 Ouvrage comportant un tablier ou structure analogue selon la revendication 1 ou des voussoirs selon l'une des revendications 2 à 15, caractérisé en ce qu'il repose sur des appuis situés au droit des voussoirs en béton. 17 Procédé pour la construction d'une travée d'un ouvrage selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte, sur un banc de préfabrication, la fabrication de l'un des Voussoirs en béton de la travée, la fabrication du voussoir mixte adjacent de la travée à partir de la face adjacente du voussoir en béton de façon à conjuguer parfaitement les dalles supérieures du voussoir en béton et de ce voussoir mixte, la fabrication de chacun des autres voussoirs mixtes de la travée en partant chaque fois de la face latérale adjacente d'un voussoir mixte déjà fabriqué pour fabriquer le voussoir mixte suivant de façon à conjuguer parfaitement les dalles supérieures et les charpentes métalliques des voussoirs mixtes, et la fabrication du second voussoir en béton de la travée à partir du dernier voussoir mixte de la travée de façon à conjuguer parfaitement la dalle en béton du dernier voussoir mixte et la dalle en béton du second voussoir en béton, le transport individuel des voussoirs préfabriqués à leurs positions de service dans la travée et l'assemblage des voussoirs mixtes et des deux voussoirs en béton entre lesquels ils sont placés par des câbles de précontrainte traversant les charpentes métalliques des voussoirs mixtes et ancrés à leurs extrémités dans les voussoirs en béton.