Brevet FR2663666A1 — publié le 19911227

i L'invention a pour objet une structure couverte en éléments préfabriqués et concerne en particulier une struc- ture semi-enterrée de protection d'une chaussée ou d'une voie ferrée réalisée à flanc de montagne. On est souvent amené, en terrain accidenté, à réaliser la plate-forme d'une chaussée ou d'une voie ferrée en corniche ou au pied d'un terrain fortement incliné Au moins la partie de la plate-forme tournée vers le crête est réalisée en déblais, et, par conséquent, longe un talus qui peut être vertical Une telle chaussée doit donc être mise à l'abri des éboulements et, dans certaines régions, des avalanches. Par ailleurs, il est avantageux de réaliser les travaux le plus rapidement possible, d'abord parce que, en terrain montagneux, la saison favorable est souvent courte, mais surtour parce que le chantier lui-même doit être protégé contre les éboulements. L'invention a pour objet une structure couverte particulièrement adaptée à la solution de ce genre de problèmes, mais peut trouver aussi d'autres applications intéressantes. Dans le brevet européen EP-081 402, l'inventeur a déjà proposé un procédé particulièrement avantageux de réalisation de structures couvertes de grandes sections Ce brevet décrit en effet une structure couverte constituée de tronçons placés bout à bout sur une plate-forme aplanie et réalisés à partir d'éléments de paroi longitudinale préfabri- qués Dans un mode de réalisation particulier, chaque tronçon comprend, en section droite, deux éléments latéraux sur lesquels repose un élément supérieur en forme de voûte cylindrique Les éléments latéraux sont munis chacun à sa base de parties de stabilisation formant une semelle ou de simples supports espacés qui leur permettent de se tenir droits sans échafaudage, même lorsqu'ils supportent l'élément de voûte De tels éléments préfabriqués permettent la réalisation d'une structure de façon particulièrement avantageuse et rapide En effet, même pour des sections de passage très importantes, par exemple supérieures à 100 m 2, de tels éléments restent transportables par voie routière et peuvent être placés au moyen d'une grue Pour réaliser un tronçon de structure, on place tout d'abord sur la plate- forme, de part et d'autre de l'axe longitudinal, les deux éléments de côté qui se tiennent droits par eux-mêmes, puis l'on pose l'élément supérieur dont les bords latéraux parallèles à l'axe viennent reposer sur les extrémités supérieures des deux éléments de côté, les parties de stabilisation étant prévues pour que ces derniers se tiennent droits sans échafaudage, même lorsqu'ils sont chargés Les autres opérations telles que la réalisation de scellement entre les éléments, la pose d'une étanchéité et la construc- tion de la chaussée peuvent être effectuées à l'abri de la structure qui a ainsi été réalisée très rapidement et de façon particulièrement économique. Jusqu'à présent, de telles structures avaient été utilisées pour la construction d'ouvrages souterrains tels que des buses ou des ponts, réalisés sur le fond d'une tranchée et recouverts ensuite d'un remblai. La présente invention concerne de nouveaux perfec- tionnements qui permettent d'étendre les applications de la structure faisant l'objet du brevet précédent, notamment pour la réalisation, en terrain fortement incliné, de structures semi-enterrées permettant de protéger une chaussée ou une voie ferrée contre les éboulements et les avalanches, d'autres applications pouvant être également envisagées. La structure étant donc constituée de tronçons adjacents comprenant chacun deux éléments de côté sensible- ment verticaux, munis à leur base de parties de stabilisation et supportant un élément supérieur de recouvrement, conformé- ment à l'invention, l'élément supérieur est constitué d'un voile en forme de secteur cylindrique associé à au moins une nervure transversale de raidissement ménagée sur l'intrados dudit voile et s'étendant suivant un plan perpendiculaire à l'axe, l'ensemble formant une pièce rigide sensiblement indéformable, moulée en une seule pièce en béton armé ou précontraint. De préférence, l'élément supérieur est muni, le long de chacun de ses bords latéraux parallèle à l'axe, d'un longeron de renforcement prenant appui sur l'extrémité supérieure de l'élément de côté correspondant par l'intermé- diaire d'un organe d'appui articulé constitué de parties d'appui longitudinales ménagées, respectivement en creux et en saillie, sur les faces en regard du longeron et de l'extrémité supérieure de l'élément de côté et s'engageant l'une dans l'autre. Selon une autre caractéristique particulièrement avantageuse, l'élément supérieur est muni, au moins sur un côté, d'un prolongement de couverture s'étendant en porte-à- faux à partir du bord latéral d'appui correspondant et comprenant une section de voile cylindrique associée à au moins une nervure de raidissement s'étendant entre les extrados de l'élément supérieur et dudit prolongement, perpendiculairement à l'axe et de part et d'autre dudit bord latéral d'appui. Une telle structure est spécialement adaptée pour être placée sur une plate-forme ménagée sur un terrain fortement incliné Dans ce cas, l'élément de côté placé vers la crête est une paroi pleine alors que l'élément de côté placé vers la vallée est constitué d'une série de piliers espacés reliés à leur partie supérieure par un longeron d'appui du bord latéral correspondant de l'élément supérieur. De préférence, l'espace compris entre le terrain naturel et l'élément de côté placé vers la crête est rempli d'un matériau de remblayage relativement souple et l'ensemble est recouvert de terre végétale jusqu'au bord latéral opposé de l'élément supérieur. Mais l'invention sera mieux comprise par la descrip- tion suivante d'un mode de réalisation particulier donné à titre d'exemple et représenté sur les dessins annexés. La Figure 1 est une vue générale, en coupe transver- sale, d'une structure réalisée selon l'invention. La Figure 2 est une vue en coupe selon II-II de la Figure 1. La Figure 3 est une vue en coupe selon III-III de la Figure 1. La F Igure 4 est une vue schématique, en coupe transversale, d'une chaussée réalisée à flanc de montagne. La structure représentée sur la Figure 1 comprend un élément supérieur 1 placé sur deux éléments de côté 2 et 3 reposant sur le sol chacun par l'intermédiaire d'une semelle 21, 31 Tous les éléments sont réalisés en béton armé ou précontraint. Dans le mode de réalisation représenté, l'élément de côté 2 est constitué d'une paroi s'étendant suivant une direction sensiblement verticale à partir de la semelle 21 et incurvée vers l'intérieur En revanche, l'élément de côté 3 est constitué d'une série de piliers écartés 34 fixés à leur base sur la semelle 31 et dont les extrémités supérieures sont reliées par un longeron 32. Les deux éléments de côté 2 et 3 reposent, par l'intermédiaire de leurs semelles 21, 31, sur une plate-forme aplanie et tassée 4. L'élément supérieur 1 est constitué d'un voile en béton en forme de secteur de cylindre de révolution centré sur un axe longitudinal 10 et muni, sur son intrados lia, de deux nervures transversales 12 qui s'étendent suivant des plans perpendiculaires à l'axe longitudinal 10 En outre, le long de ses deux bords latéraux 13, 13 ' parallèles à l'axe , l'élément supérieur 1 est muni de deux longerons de renforcement 51, 52 prenant appui respectivement sur les extrémités supérieures des éléments de côté 2 et 3 par l'intermédiaire d'organes d'appui longitudinaux 5 ( 5 '), chaque organe d'appui 5 ( 5 ') comprend une partie en saillie 53 ( 53 ') formant une nervure à profil arrondi convexe, qui s'engage dans une partie en creux 54 ( 54 ') ménagée le long de l'extrémité supérieure de l'élément de côté 2 ( 3) et formant une rainure à profil arrondi concave Des joints d'étanchéité ( 55 '), par exemple en néoprène, peuvent être placés avantageusement entre les deux parties 53, 54 prenant appui l'une sur l'autre. L'élément supérieur 1, raidi par les nervures 12 et les longerons 51, 52, constitue un ensemble rigide, sensible- ment indéformable, moulé en une seule pièce Par conséquent, même lorsqu'il est chargé d'un remblai, l'élément supérieur 1 ne transmet aux éléments de côté 2 et 3 que des efforts verticaux passant par les plans médians P P' des organes d'appui 5, 5 '. La partie interne 21 a de la semelle 21 de l'élément de côté 2 est prolongée vers l'intérieur au-dela du plan d'appui P de façon à assurer la stabilité de l'élément 2 même lorsqu'il est chargé par l'élément supérieur 1 En outre, la partie externe 21 b de la semelle 21 peut avantageusement être largement prolongée vers l'extérieur de façon à participer à la stabilité de l'élément 2 par effet de bêche lorsqu'elle est chargée d'un remblai. Pour repousser autant que possible vers l'extérieur le plan P, lorsque l'élément 2 est incurvé, ce dernier peut avantageusement être muni, à son extrémité supérieure, d'un longeron de renforcement 22 qui comprend une face supérieure élargie 23 sur laquelle est ménagée la rainure 54 Le longeron 22 peut être moulé en une seule pièce avec l'élément de côté 2 ou bien être constitué d'une poutre posée et scellée sur l'extrémité supérieure de l'élément de côté 2. L'élément supérieur 1 peut être constitué d'une simple voûte, les longerons 51 et 52 étant alors identiques. Cependant, dans le mode de réalisation préférentiel repré- senté sur les Figures, l'élément supérieur 1 est muni sur un côté d'un prolongement de couverture 6 constitué d'un voile incurvé 61 s'étendant en porte-à-faux à partir du longeron 52 Le voile 61 peut avoir la forme d'un secteur cylindrique de même rayon que le voile il de façon que les naissances des deux voûtes forment un ensemble symétrique par rapport au longeron d'appui 52. Par ailleurs, une ou plusieurs nervures transversa- les 63, perpendiculaires à l'axe longitudinal 10, sont ménagées vers le haut, entre les extrados llb et 61 b, de façon à relier entre elles les deux voûtes 11 et 61 L'élé- ment supérieur 1 constitue ainsi un ensemble rigide qui est moulé en une seule pièce en béton armé ou précontraint et qui comprend la voute 11 et son prolongement 6, les nervures 12 et 63 et les longerons 51 et 52 Les caractéristiques dimensionnelles des voiles cylindriques et de leurs nervures, ainsi que les ferraillages sont déterminés de façon à former un ensemble à la fois rigide et léger susceptible de suppor- ter sans déformation son poids propre et le poids d'un talus d'épaisseur limitée. L'organe d'appui longitudinal 5 ' du longeron 52 de l'élément supérieur sur l'élément de côté 3 est également symétrique par rapport au plan vertical P', la rainure 54 ' étant ménagée sur la face supérieure 33 du longeron 32 qui n'a donc pas besoin d'être élargi comme le longeron 22 de l'élément de côté 2. La structure qui vient d'être décrite est particu- lièrement adaptée à la réalisation d'une route en corniche, comme on l'a représenté sur la Figure 4 La chaussée, qui peut avoir deux voies parallèles A et B, est placée sur une plate-forme 40 réalisée à flanc de montagne Le côté tourné vers la crête doit alors être creusé en déblais et est limité par une face 41 qui, si la nature du sol le permet, peut être sensiblement verticale de façon à limiter l'emprise et le volume de déblais Comme on le voit, les deux voies A et B de la chaussée sont bien protégées par une structure telle que celle que l'on vient de décrire et qui comprend un élément supérieur 1, de préférence prolongé par une console 6 et reposant sur deux éléments de côté 2 et 3 L'élément de côté 2, placé vers la crête, est une paroi pleine, de préférence incurvée, alors que l'élément de côté 3 peut être constitué d'une série de piliers espacés 34 qui permettent l'éclairage de la voie A par le côté. Grâce à la réalisation en éléments préfabriqués et à leur forme particulière, la structure est réalisée extrême- ment rapidement par tronçons placés les uns à la suite des autres Pour réaliser un tronçon, on place tout d'abord sur la plate-forme 40 les deux éléments de côté 2 et 3 puis on les recouvre de l'élément supérieur 1 Ces opérations sont effectuées avec une simple grue de forte capacité et un personnel très réduit, en quelques dizaines de minutes La partie de la plate-forme correspondant à un tel tronçon est donc presque immédiatement protégée contre les éboulements éventuels qui se bloquent entre la montagne 41 et la paroi latérale 2, les ouvriers étant protégés par les tronçons déjà réalisés pour la pose d'un nouveau tronçon Ensuite, la chaussée elle-même peut être construite à l'abri de la structure. Pour éviter les détériorations dues à la chute de -blocs importants, on réalise rapidement un remblai 43 entre la paroi 41 et la structure L'ensemble est recouvert de terre végétale 44 qui peut s'étendre jusqu'au bord de la console 6 de façon à protéger toute la voûte contre les chocs en réalisant un piège pour les éboulements. Les deux voies A, B de la route sont ainsi parfai- tement protégées et l'on voit qu'il n'existe pas d'appui le long du bord extérieur 45 de la plate-forme qui est souvent réalisée en remblai et peut être sujet à des éboulements En revanche, l'élément 3 placé entre les deux voies A et B repose, par l'intermédiaire de sa semelle 31, sur le bon sol. La chaussée 46 est réalisée de façon classique, les parties internes des semelles 21 et 31 pouvant constituer un encastrement et supporter, éventuellement, des trottoirs. Bien entendu, l'invention ne se limite pas au seul mode de réalisation qui vient d'être décrit et qui pourrait faire l'objet de variantes Par exemple, l'élément de côté 2 placé vers la crête est avantageusement incurvé pour mieux résister à la poussée des terres et pour protéger un trottoir mais il pourrait aussi être constitué d'une paroi plane s'étendant verticalement à partir de la semelle 21 De même, les bords latéraux 13, 13 ' de l'élément supérieur 1 ainsi que l'extrémité supérieure de l'élément de côté 2 pourraient avoir une largeur suffisante pour y ménager les parties, respectivement en sailie 53 et en creux 54 constituant l'appui articulé 5 sans qu'il soit nécessaire d'utiliser des longerons de renforcement. Les dimensions et le ferraillage des différents éléments sont déterminés pour résiter aux efforts et en particulier pour donner à l'élément supérieur 1 la rigidité voulue sans en augmenter exagérément le poids En particu- lier, comme on l'a représenté sur les figures, la face inférieure 14 de la nervure 12 peut être incurvée pour alléger l'ensemble et dégager un plus grand gabarit de passage Toutefois, dans certaines applications, par exemple des bâtiments d'habitation ou industriels, la face inférieure 14 pourrait être horizontale de façon à faciliter la pose d'un plafond, les nervures 12 pouvant, alors, être plus minces. On pourrait aussi ménager dans les nervures 12 des orifices 15 permettant le passage de gaines, canalisations et circuits divers. Par ailleurs, la structure selon l'invention pourrait faire l'objet d'autres applications, par exemple pour la réalisation de parois de protection contre le bruit, en site urbain, dans ce cas, la réalisation d'un remblai et d'un talus en terre végétale au-dessus de la structure resterait intéressante pour son effet d'amortissement des bruits et d'un point de vue esthétique. Une structure de même type pourrait aussi être utilisée pour la réalisation de bâtiments semi-enterrés, par exemple à flanc de côteaux dans des sites touristiques, de tels bâtiments, éventuellement recouverts de jardins, s'intégrant bien au paysage et étant bien protégés contre des éboulements éventuels ou des avalanches en hiver. REVENDICATIONS 1 Structure couverte réalisée par assemblage sur le site d'éléments préfabriqués en béton et constitués d'une succession de tronçons placés bout à bout sur une plate-forme ( 4) suivant un axe longitudinal ( 10) et comprenant chacun deux éléments de côté ( 2, 3) sensiblement verticaux et un élément supérieur ( 1) de recouvrement reposant le long de deux bords latéraux ( 13, 13 ') parallèles à l'axe, sur les extrémités supérieures ( 22, 32), des éléments de côté ( 2, 3), ces derniers étant munis, à leur base, de parties de stabili- sation ( 21, 31) leur permettant de se tenir droits, sans échafaudage, sur la plate-forme ( 4), caractérisée par le fait que l'élément supérieur ( 1) est constitué d'un voile ( 11) en forme de secteur cylindrique associé à au moins une nervure transversale de raidissement ( 12) ménagée sur l'intrados (lla) dudit voile et s'étendant suivant un plan perpendicu- laire à l'axe, l'ensemble formant une pièce rigide sensible- ment indéformable moulée en une seule pièce en béton armé ou précontraint. 2 Structure couverte selon la revendication 1, caractérisée par le fait que l'élément supérieur ( 1) est muni, le long de chacun de ses bords latéraux ( 13, 13 ') parallèles à l'axe, d'un longeron de renforcement ( 51, 52) prenant appui sur l'extrémité supérieure ( 22, 32) de l'élé- ment de côté ( 2, 3) correspondant par l'intermédiaire d'un organe d'appui articulé ( 5, 5 ') constitué de parties d'appui longitudinales ménagées, respectivement en saillie ( 53) et en creux ( 54), sur les faces en regard du longeron ( 51, 52) et de l'extrémité supérieure ( 22, 32) de l'élément de côté ( 2, 3) et s'engageant l'une dans l'autre. 3 Structure couverte selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que l'élément supérieur ( 1) est muni, au moins un un côté, d'un prolongement de couver- ture ( 6) s'étendant en porte-à-faux à partir du bord latéral d'appui correspondant ( 13 ') et comprenant une section de il voile cylindrique ( 61) associée à au moins une nervure de raidissement ( 63) s'étendant entre les extrados (llb, 61 b) de l'élément supérieur et dudit prolongement, perpendiculaire- ment à l'axe ( 10) et de part et d'autre dudit bord latéral d'appui ( 13 '). 4 Structure couverte selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'elle est placée sur une plateforme ( 4) ménagée sur un terrain fortement incliné et que l'élément de côté ( 2) placé vers la crête est une paroi pleine alors que l'élément de côté ( 3) placé vers la pente est constitué d'une série de piliers espacés ( 34) reliés à leur partie supérieure par un longeron ( 32) d'appui du bord latéral ( 13 ') correspondant de l'élément supérieur ( 1). 5 Structure couverte selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait qu'au moins l'un des éléments de côté ( 2) est constitué d'une paroi incurvée dont l'extrémité supérieure ( 22) se raccorde tangentiellement au voile cylindrique ( 11) de l'élément supérieur ( 1). 6 Structure couverte selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'espace ( 43) compris entre l'élément de côté ( 2) placé vers la crête et le terrain naturel ( 41) est rempli d'un matériau de remblayage ( 43) et l'ensemble est recouvert de terre végétale ( 44) jusqu'au bord latéral opposé de l'élément supérieur ( 1). 7 Application d'une structure couverte selon l'une des revendications précédentes à la réalisation d'un ouvrage de protection contre les éboulements ou les avalanches. 8 Application d'une structure couverte selon l'une des revendications 1 à 6, à la réalisation d'un bâtiment semi-enterré.