Brevet FR2564507A1 — publié le 19851122

L'invention concerne un montant pour poutre à ame évidée ainsi que des poutres et ouvrages comportant de tels montants, ledit montant étant fixé entre des membrures pour constituer une poutre ou un tronçon de poutre, lesdites poutres ou tronçons de poutre étant assemblées pour constituer un ouvrage précontraint. Une poutre, qu'elle soit simple ou à caisson, comporte au moins une ame qui est fixée entre deux membrures, une supérieure et une inférieure. Suivant l'application projetée, les poutres supportent, sur leurs membrures supérieures ou inférieures les charges. Les membrures d'au moins deux poutres sont éventuellement reliées par la structure formée, par exemple, d'un platelage ou dtun hourdis. Les poutres, et par conséquent leurs âmes, sont calculées en fonction de la distance entre les points d'appui et de la charge à supporter. Leur masse représente une part importante du poids de l'ouvrage, ctest ainsi, par exemple que pour un tablier de pont en béton, les Emes représentent 30 à 40 ss des poids propre du tablier. Le rendement géométrique de la section, qui est de 1 pour une section iddale sans âme, n'atteint plus que 0,6 pour une section tubulaire à Smes pleines. Malgré cet inconvénient, la très bonne résistance du béton aux agents atmosphériques a été un facteur déterminant de son emploi généralisé dans la construction totale ou partielle de ponts ou de structures portantes, conjointement avec ltutilisation de la précontrainte longitudinale au moyen d'armatures intérieures ou extérieures au béton. Ce dernier type d'armatures s'est largement développé dans le domaine des ouvrages d'art par suite de la réduction des frottements des armatures, de la suppression de ltencombrement des gaines à ltintérieur de la section transversale de la structure et du maintien de ltdpaisseur résistante des ames, tout en permettant le remplacement des armatures.Mais son tracé nécessite la mise en oeuvre de bossages, nervures ou entretoises, assurant la déviation ou l'ancrage des armatures. Ces éléments en saillie par rapport à la section transversale courante alourdissent la structure et leur exécution, souvent difficile, augmente son pris. Afin de réduire la précontrainte longitudinale, on a cherché à diminuer le poids propre de la structure notamment en limitant l'importance des ties dans la section transversale, Dans ce but, on a essayé différentes solutions dont certaines, directement transposées des constructions métalliques, consistent à réaliser des Bmes triangulées en béton ou en métal, ou une triangulation spatiale reliant les membrures supérieure et inférieure. L'utilisation dames triangulées nécessite pour des domaines préalablement couverte par les poutres à zones pleines des éléments et assemblages nombreux (noeuds, diagonales, contreventements, etc...) qui limitent un peu intérêt des fumes triangulées. Aussi l'invention vise à la réalisation de poutres ou de tronçons de poutres à ames évidées présentant les avantages de la poutre à åme triangulée plane tout en ayant une meilleure résistance et en facilitant le tracé de la précontrainte extérieure.Les åmes d'au moins un tronçon de poutre sont constituées d'éléments plans, formant montants, sensiblement pleins, en forme de trapèze isocèle dont les grandes bases sont fixées dans l'alignement l'une de l'autre à l'une des membrures et dont les petites bases, dirigées d'un mCme côté par rapport aux grandes bases, sont prolongées par des corps d'extrémité sensiblement parallélêpipédiques qui sont fixées dans l'autre membrure. Les explications et figures données ci-après à titre d'exemple permettront de comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure lA est une vue en élévation d'une section de poutre comportant des montants, conformes à l'invention, dirigés vers le bas. La figure 1B est une vue en coupe selon B de la figure lA. la figure 2 est une vue en élévation d'une section de poutre dans laquelle les montants sont dirigés vers le haut. Les figures 3A et 3B sont des vues en élévation et en coupe d'un exemple de réalisation avec montants métalliques. La figure 4 est une vue en coupe transversale d'une pore caisson réalisée avec des montants conformes à l'invention. les figures 5 et 6 montrent schématique- ment une section transversale d'un ouvrage comportant des mes dont les montants sont inclinés par rapport au plan de symétrie longitudinal. La figure 7 est un mode de réalisation de poutre vue en coupe dans lequel les montants sont assemblés par une de leurs hases. Les figures 8A,13,C représentent vue eh élévation en coupe selon BB et selon CC de la figure 8A une portion d'ouvrage muni de cules de précontrainte extérieurs filants passant dans les montants0 Les figures 9A,3,C montrent vue en élévation, en coupe selon BB et selon CC de la figure 9A une portion d'ouvrage munie de cibles de précontrainte extérieurs filants avec déviation minimale. les figures 10A,13; 11A,B; 12; 13A,3 montrent en élévation et en coupe longitudinale une portion d'ouvrage sur les montants duquel sont ancrés des cibles de précontrainte ou des haubans. Le tronçon de poutre, représenté figures 1A et 1S, comporte une Qme 1, constituée d'éléments plans 22 formant des montants, sensiblement pleins, en forme de trapèze isocèle dont les grandes bases 3 sont fixées dans l'alignement lune de l'autre à l'une des membrures 4. Les petites bases 5 dirigées deun mtme caté par rapport aux grandes bases, sont prolongées par un corps d'extrémité 6 sensiblement parallélépipédique qui est fixé dans l'autre membrure 7. Le montant s'étend entre les membrures supérieure et inférieure de la poutre. Au moins une partie de laine est formée par des montants disposés dans le mdme sens (qui sera choisi arbitrairement de la grande base vers la petite base). Selon que les grandes bases sont fixées à la membrure supérieure ou à la membrure inférieure on obtient la disposition montrée sur la figure 1A ou sur la figure 2. Dans le eas de la figure 1A les grandes bases 3 des montants assurent un encastrement continu de la membrure supérieure 4 sous l'effet des charges dtexploitation (charges routièrea ou ferroviaires). Dans le cas de la figure 2, la membrure supérieure stappuie sur les parties d'extrémité 6 et le comportement de la poutre est analogue à celui d'une structure à âme triangulée. Cette disposition est particulièrement adaptée à la mise en place de tabliers par déplacement longitudinal (poussage) la grande base 3 des montants 2 assurant la diffusion des efforts concentrés transmis par les appareils de glissement au cours d déplacement. Selon une forme de réalisation non repré sentée, les ames présentent au moins une portion dans laquelle le sens des montants est inverse de celui des montants des portions voisines. Les ames évidées des poutres obtenues à partir de montants trapézoidaux présentent l'avantage d'savoir un comportement mécanique très voisin des âmes triangulées planes. Les isostatiques de flexion, qui doivent contourner les évidements, suiventlsensiblement le tracé du treillis fictif inscrit à l'intérieur des montants trapézoidaux et représenté sur les figures 1A et 2 en trait interrompu. il est i remarquer que les isostatiques se répartissement selon les côtés d'un triangle isocèle inscrit dans les montants trapézoidaus et dont le sommet se situe dans le corps dtextrémité parallélépipédique du montant assurant la liaison avec la membrure0 Dans les exemples précédents, les montants trapézoidaux étaient en béton, mais selon la forme de réalisation représentée aux figures 3A et 3S, le montant est une plaque de métal ou d'un matériau composite telle qu'une structure en nid dtabeilles.Te corps d'extrémité 6 forme un talon par exemple en béton, qui est solidarisé avec une des membrures (par exemple 7), tandis que la grande base 4 est solidarisée avec l'autre membrure (par exemple 4). Selon l'ouvrage à réaliser les âmes, conformes à l'invention, sont verticales telles que dans la section transversale représentée figure 4, Elles peuvent également dtre inclinées sur la verticale et faire avec la membrure supérieure des angles aigus (figure 5) ou des angles obtus (figure 6). Cette incli- naison par rapport au plan de symétrie longitudinal de l'ouvrage peut également être obtenu lorsque la ou les membrures présentent un double dévers Les montants peuvent alors titre fixés sensiblement perpendiculaires aux tangentes aux points de fixation aux membrures. Selon une autre forme de réalisation, les montants de deux Smes voisines sont assemblés de manière à constituer des dièdres transversaux ou "doublets" (figure 7). les montants peuvent être bétonnés en place ou préfabriqués. leur bétonnage est rendu aisé par leur forme trapézoSdale qui facilite la mise en place du béton dans les coffrages. Si-les montants sont préfabri qués, ils sont généralement exécutés à plat, comme des dalles et leur liaison est réalisée par les hourdis supérieur et inférieur. Les montants peuvent également former des tronçons de poutre caisson (comme montré sur la coupe de la figure 4). le tronçon ou voussoir est limité à la longueur d'un montant, entre les plans transversaux A et B (figure 1) passant par les extrémités des grandes bases, ou comporte plusieurs montants, le nombre étant limité par la puissance des moyens de manutention disponibles ou par la dimension économique des coffrage. Dans le cas de montants métalliques ou en composite, ceux-ci sont directement fabriqués en usine et sont munis de connecteurs qui assurent la liaison de leurs grandes bases avec une membrure et de leurs petites bases avec les corps dwestrémité. Selon une forme de réalisation préférée, les montants sont pourvus au moins dans les corps d'extrémité 6 d'au moins un tube de passage de cible d'assemblage provisoire ou de cable de précontrainte 9. A cet effet les corps d'extrémité 6 peuvent présenter un épaississement latéral 10 (figures 8C,9C) qui a pour but de compenser approximativement le volume des tubes de passage. Eventuellement le corps d'extrémité a une hauteur supérieure à celle de la membrure inférieure et présente un talon 11 facilitant l'enrobage du ferraillage et servant-d'amorce à l'épaississement de la membrure inférieure 7. Selon une autre forme de réalisation, la nervure transversale 12 est accrochée sur la partie du corps d'extrémité située au-dessus de la memb-r-ur7 (figure 8B). les nervures transversales portent éventuellement des tubes de passage des cibles de précontrainte. Les figures 8 A,B,C et 9 A,B,C montrent deux exemples de passage de cibles de précontrainte dans un ouvrage réalisé à laide de montants conformes à l'invention. Dans les figures 8 A,13,C le cible de précontrainte extérieur filant 9 passe dans un tube de passage 8 du corps d'extrémité d'un montant trapézoTdal. Ce tube a la forme d'une courbe gauche permettant la déviation du cible à la fois dans le plan vertical et le plan horizontal. Le cable est ensuite dévié dans le plan horizontal par passage dans un tube 13, courbe, dans un plan, prévu dans une nervure transversale. Dans les figures 9 A,BSC, un des montants comporte un tube de passage 8 en forme de courbe gauche et le ou les montants suivants des tubes rectilignes longitudinaux 14 dans lesquels passent des cables de précontrainte extérieurs, horizontaux 9 présentant une déviation minimale. Les figures 10 A,B montrent l'ancrage d'une extrémité de cible 9 de précontrainte inférieure dans un tube de passage t4 rectiligne incliné dans le plan horizontal sur l'axe longitudin2l des montants. Le cible 9 est dévié dans une nermlre transversale 12 qu'il traverse dans un tube de passage comme dans l'exemple de la figure SA. Les figures 11A et B montrent une forme d'ancrage de cibles de précontrainte de fléaux, les câbles dtant extérieurs au béton et disposés en éventail à partir d'un appui. Les tubes de passage 15 sont dans ce cas rectilignes et prévus dans la partie trapézoSdale du montant. les ancrages de cible 16 s'appuient perpendiculairement sur le fond d'une encoche 17 dans laquelle débouche le tube de passage du cabale. Cette disposition permet de répartir uniformément les forces de compression exercées par le cible. La figure 12 représente une portion ouvrage dans lequel est prévu un ancrage de câbles de précontrainte extérieurs au béton disposés au-dessus de la membrure supérieure du tablier ou de haubans, Comme dans l'exemple précédent, des encoches 17 sont prévues sur la tranche des montants. Les figures 13A et B montrent une portion d'ouvrage dans lequel un des montants porte près des grandes bases des ouvertures 18 permettant, grftce aux tubes de passage de câble prévus dans l'épaisseur, de faire un ancrage de câbles de précontrainte extérieurs horizontaur disposés dans la zone d'appui du tablier. .Les exemples décrits ci-dessus sont réalisés avec des poutres dont les montants des ames sont dirigés vers le bas, la transposition å des poutre. dont les montants des tmes sont dirigés vers le haut est facilement concevable et ne demande pas de développements complémentaires. les avantages que présentent les montants trapézoidaus c-onstituant les Bmes évidées par rapport à ceux constituant les ames en treillis ou pleines sont nombreux. Parmi ceux-ci on peut citer : - l'économie de béton pour la fabrication de lame (par rapport à une Bme pleine) ; ; - l'économie de la précontrainte par un rendement géométrique de la section amélioré et par une réduction du poids - la fabrication aisée des tunes, les montants trapézoidaux de faible poids pouvant être préfabriqués à part ,par exemple comme des dalles,ou bétonner en place pour former les azymes - la réalisation de précontrainte longitudinale de tablier exclusivement par des cibles extérieurs au béton et remplaçables, sans utilisation de bossages ou d'entretoises d'âmes, la déviation et ltancrage des câbles étant assurés par les montants trapézoSdaux. REVEEDIChEIONS 1. Montant pour poutre à gme évidée, ledit montant tant fixé entre les membrures pour constituer une poutre ou un tronçon de poutre, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un élément plan (2) en forme de trapèze isocèle dont la petite base (5) est prolongée par un corps d'extrémité (6) approximativement parallélépipédique. 2. Montant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est réalisé au moins partiellement en béton. 3. Montant selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte dans son épaisseur des tubes de passages (8,14,15) pour des cibles ou haubans (9). 4. Montant selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte sur le bord des côtés non parallèles de l'élément (2)- et à une extrémité de tube de passage (15) une encoche (17) dont le fond est destiné à retenir un ancrage de câble (16). 5. Montant selon lwune des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps d'extrémité (6) porte dans une direction approximativement longitudinale des tubes de passage (15) de câbles ou haubans. 6. Poutre à âme évidée mettant en oeuvre des montants selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l' me est constituée au moins en partie de montants trapézoTdaux successifs dont les grandes bases (3) sont fixées dans ltalignement l'une de vautre à l'une des membrures (4 ou 7) et dont les corps d'extrémité (6) situés d'un même côté par rapport aux grandes bases sont- fixés à l'autre~membrure (7 ou 4). 7. Poutre selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'amie est constituée au moins en partie de montants successifs dirigés en sens contraire de celui des montants de l'autre partie, le sens des montants étant défini de la grande base vers la petite base. 8. Ouvrage formé par au moins une poutre conforme à la revendication 6 ou 7 comportant des cibles de précontrainte, caractérisé en ce que lesdits cibles passent dans des tubes de passage (8), courbes, prévus dans au moins un corps d'extrémité, d'un montant, ledit tube déviant le cible devant les montants voisins. 9. Ouvrage comportant des montants selon l'une des revendications 6,7,8, caractérisé en ce que des câbles de précontrainte passent dans des tubes de passage (14) rectilignes et alignés des corps d'extrémité (6) de montants successifs.