Brevet FR2599783A1 — publié le 19871211

L'invention a pour objet un procédé de réalisation, à la demande, de structures tubulaires de dimensions et de formes variées à partir d'éléments préfabriqués et couvre également les éléments pour la mise en oeuvre du procédé. On connait des procédés de réalisation de conduits tubulaires au moyens d'éléments préfabriqués cintrés assemblés les uns avec les autres pour constituer des tronçons qui sont posés les uns à la suite des autres pour réaliser un conduit de longueur voulue. La disposition décrite dans la demande de brevet européen 0081402 est particulièrement intéressante pour la réalisation de conduits de très grande dimension utilisables non seulement pour la réalisation d'égoûts mais également pour construire de véritables tunnels, par exemple pour la circulation routière ou pour le passage d'une rivière sous une route, et d'une façon générale, toutes structures enterrées ou aériennes de forme tubulaire. Dans cette réalisation, le conduit a une section transversale cylindrique aplatie à la base et symétrique par rapport à un plan médian et il est constitué, de façon particulièrement avantageuse, de quatre éléments, respectivement un élément de radier plan disposé à plat sur le sol, deux éléments de côté incurvés posés de part et d'autre du radier et un élément cintré de voûte dont les extrémités reposent sur les extrémités supérieures des éléments de côté. Ces derniers -sont munis à leur partie inférieure et vers l'extérieur de stabilisateurs élargissant la surface d'assise et sont conformés de telle sorte que leur centre de gravité soit audessus de cette surface d'assise si bien que l'élément de côté peut reposer seul sur le sol sans appui provisoire.Cette disposition est particulièrement intéressante pour la réalisation du conduit car, les éléments préfabriqués à l'avance ayant été amenés sur le chantier, on pose d'abord l'élément de radier sur un terrain aplani et tassé, par exemple le fond d'une fouille puis, de part et d'autre de ce dernier, les deux éléments de côté, on solidarise ces derniers à leur base avec l'élément de radier et l'on pose ensuite l'élément de voûte en le faisant reposer par ses extrêmités sur les bords supérieurs des éléments de côté, ces derniers étant solidarisés à leur base avec l'élément de radier avant ou après la pose de la voûte.A cet effet, les éléments de côté sont munis à leurs extrémités inférieures de fers en attente qui s'entrecroisent avec d'autres fers en attente placés sur les bords de l'élément de radier de façon que, par bétonnage de l'espace entre les faces en en regard des éléments, on réalise un clavage de ceux-ci. Les extrémités #supérieures des éléments de radier sont munies de parties en creux ou en saillie coopérant avec des parties correspondantes ménagées sur les extrémités des éléments de voute de façon à définir des plans d'appui inclinés symétriquement de part et d'autre du plan médian du conduit. Le profil incurvé des éléments est déterminé de façon à réaliser une section transversale cylindrique comprenant normalement une partie supérieure voûtée en plein-cintre et se raccordant par des arrondis à une partie inférieure plane, un tel profil assurant à la fois une bonne assise du conduit et une section de passage optimale. Pour assurer la continuité du profil interne du conduit, les centres de courbures des extrêmités en appui des éléments de côté et des éléments de voûte sont placées dans les plans d'appui. Dans le mode de réalisation décrit dans la demande de brevet européen 0081402 rappelée ci-dessus, pour obtenir une section de passage optimale, la partie supérieure du conduit était réalisée en plein - cintre, les parties supérieures des deux éléments de côté et l'élément de voûte ayant un même centre de courbure placé dans un plan horizontal à une certaine distance au-dessus du radier. Cependant, d'autres formes peuvent être demandées dans certains cas, notamment pour tenir compte de conditions d'implantation particulières. Or, on a découvert que les caractéristiques constitutives des éléments préfabriqués décrits dans le brevet précédent, permettaient, à partir d'un nombre relativement réduit d'éléments, de réaliser, à la demande, des conduits de dimensions variées permettant de s'adapter de façon très souple aux conditions d'implantation et aux. sections de passage demandées. Conformément à l'invention, on définit à l'avance les caractéristiques dimensionnelles d'au moins deux gammes d'éléments, respectivement une gamme d'éléments de côté comprenant au moins deux types homothétiques d'éléments de hauteurs différentes et une gamme d'éléments de voûte comprenant au moins deux types homothétiques d'éléments de voûte de largeurs différentes et, pour construire une structure tubulaire de section transversale et d'encombrement donné, on choisit dans chaque gamme des types d'éléments de- côté et de voûte dont, respectivement, la hauteur et la largeur permettront, après assemblage, de se rapprocher le mieux possible de la section de passage demandée en respectant les conditions d'encombrement imposées. Les dimensions des éléments ayant été ainsi définies, on peut réaliser à l'avance au moins deux gammes d'éléments d'au moins deux types et on livre sur le chantier les éléments des types choisis pour réaliser le conduit par assemblage desdits éléments. Pour répondre facilement a la demande, on dispose normalement d'au moins deux gammes de moules de préfabrication correspondant aux caractéristiques dimensionnelles définies. On peut donc aussi installer à proximité du chantier au moins deux moules pour la réalisation sur place de chacun des deux types d'éléments choisis, respectivement de côté et de voûte et l'on fabrique les éléments des deux types en fonction des besoins au fur et à mesure de l'avancement du chantier. Les éléments plans de radier peuvent être constitués de béton coulé sur place avant ou après la pose des éléments de côté mais on peut aussi réaliser à l'avance une gamme supplémentaire d'éléments plans dont chaque type couvre une largeur correspondant à celle d'un type d'éléments de voûte et l'on réalise le conduit par assemblage d'éléments de radier et de voûte de largeur correspondante, associés à des éléments de côté éventuellement d'un autre type. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, pour au moins un genre d'éléments, respectivement de voûte, de côté ou de radier, on définit au moins deux gammes d'éléments de formes différentes en conservant pour les éléments de côté et de voûte la même inclinaison des plans d'appui, chaque gamme comprenant au moins deux types d'éléments homothétiques. Dans ce cas, il est possible, pour la réalisation d'une structure tubulaire, de placer de part et d'autre du plan médian, des éléments de côté choisis dans deux gammes de formes différentes. En particulier, pour la réalisation de conduits à section multiple, on peut disposer de deux gammes d'éléments de côté, respectivement des éléments ayant une paroi incurvée se raccordant tangentiellement à leurs extrémités supérieures aux éléments de voûte et à leurs extrémités inférieures aux éléments de radier et des éléments à paroi droite verticale munies de longrines d'appui ménageant deux plans d'appui inclinés symétriquement de part et d'autre de leur plan médian et l'on réalise des cond.uits accolés en associant à des éléments de voûte et de radier des éléments de côté à paroi incurvée et des éléments de côté à paroi droite ayant la hauteur voulue, les éléments à paroi incurvée étant placés sur les côtés extrêmes et les éléments à paroi droite formant des piédroits intermédiaires entre les conduits accolés. Mais l'invention sera mieux comprise par la description suivante de plusieurs modes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés. Sur la figure 1, on a représenté, en coupe transversale, un conduit préfabriqué de type connu. La figure 2 représente, à titre d'exemple, divers modes de réalisation possibles de conduits selon l'invention. La figure 3 représente, en coupe transversale, un mode de réalisation d'un conduit à section multiple. Sur la figure 1, on a représenté, en section transversale, un conduit préfabriqué du type classique décrit notamment dans la demande de brevet européen 0081402. Un tel conduit présente la particularité- d'être construit en quatre éléments associés, respectivement un élément plan formant radier 1, deux éléments de côté 2 et un élément de voûte 3. L'ensemble est placé à l'intérieur d'une fouille 11, par exemple pour permettre le passage d'une voie de circulation 12. Selon l'une des caractéristiques de ce conduit, l'élément de voûte 3 est cintré en arc de cercle de rayon R1 et les éléments de côté 2 ont également une forme incurvée comprenant une partie supérieure 21 de rayon R2 dont le bord supérieur 25 se raccorde tangentiellement à l'élémentie voûte 3 et qui est prolongée par une partie inférieure 22 qui se raccorde tangentiellement à ltélément de radier 1. De la sorte, pour une section de passage optimale on réalise un conduit à section cylindrique aplatie à la base qui peut être facile ment posé sur le fond 13 de la fouille 11. En outre, pour faciliter le montage du conduit, selon une autre caractéristique, les éléments de côté 2 sont munis de stabilisateurs 23 placés à leur partie inférieure et vers l'extérieur de façon à ménager une surface d'assise 24. Le profil et les dimensions des éléments de côté 2 sont déterminés de façon que les stabilisateurs 23 leur permettent de se tenir seuls debout, sans appui auxiliaire même lorsqu'ils supportent le poids de l'élément de voûte 3.De la sorte, pour réaliser un conduit, après avoir aplani et tassé le fond 13 de la fouille, on pose à plat l'élément de radier 1 puis, de part et d'autre de ce dernier, les éléments de côté 2 et enfin l'élément de voûte 3 dont les bords 31 reposent sur les bords supérieurs 25 par l'intermédiaire de surfaces d'appui respecti vement en saillie et en creux, définissant deux# plans d'appui P1 et P2 inclinés symétriquement de part et d'autre du plan médian vertical P du conduit. Pour assurer l'étanchéité de la structure tubulaire, soit de l'intérieur vers l'extérieur, soit dans le sens inverse, soit dans les deux sens, des joints sont normalement placés entre- les bords en appui des éléments et, dans les plans de joints verticaux, entre :les tronçons accolés. Ces joints peuvent être de différents types suivant le sens et le degré de 1' étanchéité à assurer. Les centres de courbure des intrados de l'élément de voûte 3 et de la partie supérieure 21 de l'élément de côté 2 sont placés, sur chaque côté, dans le plan d'appui de telle sorte que les deux éléments se raccordent tangentiellement l'un à l'autre suivant une direction perpendiculaire au plan d'appui. Dans le profil de base représenté sur la figure 1 et qui correspond à la section de passage optimale l'ensemble de la partie supérieure du conduit est voûté en plein-cintre, l'élément de voûte 3 et les parties supérieures 21 des deux éléments de côté 2 ayant le même rayon de courbure et un centre de courbure commun O placé dans le plan médian P.En outre, dans ce mode de réalisation particulier, la hauteur H des éléments de côté est sensiblement égal aux rayons de courbure R1 et R2 des éléments de voûte et de côté, la largeur L des éléments de voûte étant égale à Dans ce mode de réalisation, également, les bords supérieurs 25 des éléments de côté 2 sont placés sensiblement à la verticale des bords inférieurs 26 qui sont eux-mêmes écartés des bords latéraux 14 des éléments de radier 1 par un espace 15 occupé par des armatures en attente ménagées sur les bords 26 et 14 et bétonné après la pose des éléments de côté de façon à réaliser un clavage de l'ensemble. Comme on l'a indiqué, ce profil de base permet, pour un périmètre minimal et par conséquent pour un poids minimal des éléments, d'obtenir une section optimale de passage à l'intérieur du conduit 10. Pour chaque section de passage, on doit donc réaliser des éléments de voûte et des éléments de côté .ayant des largeurs L et des hauteurs H adaptées à la section demandée. Cependant, si l'on donne aux éléments du même genre des formes qui se déduisent par homothétie l'une de l'autre, l'inclinaison des plans d'appui P1 et P2 restera conservée. On a donc eu l'idée qu'il était possible d'associer entre eux des éléments de côté et des éléments de voûte dont, respectivement, la hauteur et la largeur ne correspondaient pas aux proportions du profil de base pour réaliser des profils différents. De la sorte, il est possible de mieux répondre à la demande en réalisant à l'avance plusieurs gammes d'éléments respectivement de côté et de voûte et en choisissant à l'intérieur de chaque gamme les types d'éléments qui permettent d'obtenir de la façon la plus approchée possible, la section de passage voulue en l'adaptant aux conditions d'encombrement imposées par le site. En effet, pour une certaine section de passage, le profil optimal représenté à la figure 1 occupe une largeur globale L' et une hauteur H' qui peuvent être incompatibles avec les possibilités de réalisation de la fouille 11 et le niveau de la voie de circulation 12. Le procédé selon l'invention permet de résoudre ce problème en réalisant, en cas de besoin, des conduits à section aplatie ou surélevée permettant de s'inscrire dans un gabarit donné en conservant la section de passage souhaitée. Sur la figure 2, on a représenté, à titre d'exemple, différents modes de réalisation possible par la combinaison de types d'élémentsdifférents. Par exemple, les figures 2.2. et 2.3. correspondent au profil de base pour deux sections de passage Sl-et S2 différentes réalisées avec des éléments de côté et des éléments de voûte ayant respectivement une hauteur H1 et une largeur L1 pour la surface de passage S1 et une hauteur H2 et une largeur L2 pour la surface de passage S2. En associant des éléments de voûte de largeur L2 avec des éléments de côté de hauteur H1, on obtient le profil aplati 2.1. qui a sensiblement la même largeur d'emprise que le profil 2.3. mais avec une hauteur réduite. En revanche, en associant des éléments de côté de hauteur H2 avec des éléments de voûte de largeur L1, on obtient le profil surélevé 2.4. On a vu plus haut que les éléments de radier 1 ont une largeur un peu inférieure à celle des éléments de voûte 3 pour ménager les joints bétonnés 15 On peut donc, pour chaque profil de conduit, associer des éléments de radier à des éléments de voûte et les choisir dans des types correspondants de façon à obtenir la section de passage voulue. Mais pour la réalisation d'un conduit, il serait également possible de bétonner en place le radier soit avant soit après la pose des éléments de côté 2. On peut donc définir à l'avance plusieurs profils de base analogues aux profils 2.2. et 2.3. de la figure 2 permettant de couvrir l'ensemble des sections de passage réalisables par exemple de 3 à 100 m2 ou plus et déterminer pour chaque profil de base les caractéristiques constitutives, profil interne, épaisseur, ferraillage etc... des éléments de côté, des éléments de voûte et éventuellement des éléments de radier. On réalisera alors à l'avance plusieurs gammes d'éléments de chaque genre, chaque gamme comprenant plusieurs types d'éléments.Par exemple, dans le cas de la figure 2, la gamme des éléments de côté comprend trois types d'éléments de hauteur H1, H2, H3 et la gamme des éléments de voûte comprend deux types d'éléments de largeur Li et L2, ce qui permet d'obtenir six profils différents en associant différemment les éléments les uns avec les autres, l'orientation des plans d'appui étant toujours conservée puisque les formes des éléments se déduisent par homothétie l'une de l'autre. Mais il est égale ment possible de définir à l'intérieur de chaque gamme un plus grand nombre de types d'éléments pour obtenir un plus grand choix et répondre à la demande avec plus de souplesse. En outre, dans l'exemple représenté, les éléments de chaque genre ont des formes homothétiques mais on pourrait également, pour les éléments de voûte, de côté ou de radier, définir des formes différentes dès lors que l'on conserve l'inclinaison des plans d'appui. Ainsi, il n'est pas absolument nécessaire que les éléments de voûte soient cintrés en arc de cercle, d'autres formes étant concevables. Il en est de même des éléments de radier qui, en fonction des charges appliquées sur ce dernier, qui dépendent de l'usage du conduit et de ses conditions d'implantation, pourront être plus ou moins épaisses ou bien comporter des accessoires, par exemple une cunette centrale. Mais, de façon particulièrement avantageuse, il est possible également de réaliser des éléments de côté à paroi droite selon une disposition déjà décrite dans le brevet français N0 84-11173 déposé le 13 juillet 1984 par le même Inventeur. Dans ce cas, en effet, les éléments de voûte peuvent être associés, comme on l'a représenté sur la figure 3, soit à des éléments de côté incurvés 2 du type décrit précédemment, soit à des éléments 4 à paroi verticale munis à leur partie inférieure d'une embase 41 leur permettant de se tenir droit sur le sol et, à leur partie supérieure d'une longrine de pose 42 de forme évasée de façon à ménager, suivant des plans P'1, P'2, des appuis articulés 43 analogues aux appuis ménagés sur les-bords 25 des éléments 2. Ce mode de réalisation permet de construire des conduits à sections multiples limités sur les côtés extrêmes par des éléments de côté incurvés 2 et, entre les différentes section, par des éléments à paroi droite 4 formant des piédroits intermédiaires. Il sera donc possible, dans le cadre de la présente invention, de réaliser également, une gamme d'éléments à paroi droite 4 ayant des hauteurs H1, H2 etc... correspondant aux différents types d'éléments de côté à paroi incurvé 2. De la sorte, comme on l'a représenté à titre de simple exemple sur la figure 3, on pourra également associer aux éléments à paroi verticale 4 des éléments de voûte de formes différentes pour réaliser par exemple des conduits multiples dont les sections accolées auraient des dimensions différentes. On voit donc qu'un très grand nombre de combinaisons sont possibles et que l'invention n'est évidemment pas limitée aux seuls modes de réalisation qui viennent d'être décrits mais englobe toutes les variantes restant dans le cadre des revendications. En particulier, on a décrit l'invention dans le cas où le conduit est muni d'un fond plan mais on pourrait, en cas de besoin, par exemple pour réaliser un chemin de circulation dans un égoût ou un trottoir dans un passage souterrain, associer de part et d'autre de l'élément de voûte, des éléments de côté de hauteurs différentes, le radier étant alors aménagé pour réaliser la liaison en donnant au fond du conduit la forme voulue. D'autre part, pour répondre rapidement à la demande, il est utile de disposer en stock, par exemple dans une agence régionale, d'un assez grand nombre d'éléments de plusieurs types pour chaque gamme réalisés industriellement dans une usine. Mais pour la réalisation des éléments, il est évidemment nécessaire de disposer d'un moule de préfabrication pour chaque type. En cas de besoin, par exemple pour la réalisation d'un conduit de longueur importante nécessitant la mise en oeuvre d'un très grand nombre d'éléments, il pourrait être préférable de livrer à proximité du chantier simplement les moules correspondant aux types choisis, en réalisant sur place les éléments en fonction des besoins. Par ailleurs, si le procédé qui vient d'être décrit s'applique essentiellement à la réalisation de conduits de grande longueur par juxtaposition de tronçons accolés, il pourrait aussi être appliqué, d'une façon générale,# à la construction de toutes structures de forme tubulaire, enterrées ou aériennes, à une ou plusieurs nefs, par exemple des abris antinucléaires, des bâtiments industriels ou d'habitation etc... REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation à la demande de structures tubulaires de dimensions variées par juxtaposition de tronçons ayant chacun une section transversale cylindrique aplatie à la base et symétrique par rapport à un plan médian P et comprenant chacun quatre éléments, respectivement un élément de radier plan (1), disposé à plat sur le sol, deux éléments de côté (2) posés de part et d'autre du radier( et un élément cintré de voûte (3)dont les extrémités (31) reposent sur les extrémités supérieures (25) des éléments de côté le long de joints longitudinaux définissant deux plans d'appui P1, P2 inclinés symétriquement de part et d'autre du plan médian P, caractérisé par le fait que l'on définit à l'avance les caractéristiques dimensionnelles d'au moins deux gammes d'éléments, respectivement une gamme d'éléments de côté comprenant au moins deux types homothétiques (201, 202...) d'éléments de hauteurs différentes (H1, H2...) et une gamme d'éléments de voûte comprenant au moins deux types homothétiques (101, 102...) d'éléments de voûte de largeurs différentes (L1, L2...) et que, pour construire une structure de section transversale (S1, S2...) et d'encombrement donnés, on choisit dans chaque gamme des types d'éléments de côté et de voûte dont, respectivement, la hauteur et la largeur permettront, après assemblage, de se rapprocher le mieux possible de la section de passage demandée en respectant les conditions d'encombrement imposées. 2. Procédé de réalisation de structures tubulaires selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on réalise àa' l'avance au moins deux gammes d'éléments d'au moins deux types et qu'on livre sur le chantier les éléments des types choisis pour la réalisation de la-structure par assemblage desdits éléments. 3. Procédé de réalisation de structures tubulaires selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on dispose d'au moins deux gammes de moules de préfabrication et qu'on installe à proximité du chantier au moins deux moules pour la réalisation de chacun des deux types choisis d'éléments, respectivement de côté et de voûte pour la fabrication sur place et en fonction des besoins,des éléments des deux types. 4. Procédé de réalisation de structures tubulaires selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les éléments plans de radier 1 sont constitués en béton coulé- sur place avant ou après la pose des éléments de côté. 5. Procédé de réalisation de structures tubulaires selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les éléments plans de radier 1 sont constitués d'éléments préfabriqués(1) choisis dans une gamme supplémentaire d'éléments sensiblement plans dont chaque type couvre une largeur correspondant à celle d'un type d'éléments de voûte. 6. Procédé de réalisation de structures tubulaires selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que, pour au moins un genre d'éléments, respectivement de voûte (1), de côté(2) ou de radier (3) on définit au moins deux gammes d'éléments de formes différentes, en conservant pour les éléments de côté(2#et de voûte(1)la même inclinaison des plans d'appui, P1, P2, chaque gamme comprenant au moins deux types d'éléments homothétiques. 7. Procédé de réalisation de structures tubulaires selon la revendication 5, caractérisé par le fait que, pour la réalisation d'une structure, on place de part et d'autre du plan médian P, des éléments de côté (2, 4) choisis dans deux gammes de formes différentes. 8. Procédé de réalisation de structures tubulaires selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'on dispose de deux gammes d'éléments de côté, respectivement des éléments (2) ayant une paroi incurvée se raccordant tangentiellement à leur extrémité supérieure (25) aux éléments de voûte (3) et à leur extrémité inférieure (26) aux éléments de radier (1) et des éléments à paroi droite verticale ( 4) munis de longrines d'appui (42) ménageant deux plans d'appui P'1, P'2 inclinés symétriquement de part et d'autre de leur plan médian et que l'on réalise des structures à sections multiples accolées en associant à des éléments de voûte (3) et de radier (1) des éléments de côté (2) à paroi incurvée et des éléments de côté (4) à paroi droite ayant la hauteur voulue, les éléments à paroi incurvée 2 étant placés sur les côtés extrêmes et les éléments à paroi droite (4) formant des piédroits intermédiaires entre les sections accolées, ces dernières pouvant avoir des dimensions variées ou non. 9. Eléments préfabriqués pour la réalisation, par le procédé selon les revendications précédentes, de structures tubulaires de dimensions variées, répartis en plusieurs gammes, respectivement d'éléments de côté (2), de voûte (3) et de radier (1), chaque gamme comprenant plusieurs types d'éléments, respectivement de hauteur et de largeur variées.