Brevet FR2698111A1 — publié le 19940520

La présente invention est relative à un procédé de construction d'un tablier de pont de type "mixte", comportant une dalle en béton supportée par des poutres métalliques longitudinales. La construction de structures mixtes pose de multiples problèmes au concepteur, comme toutes les fois qu'il est nécessaire d'assembler des matériaux ayant des caractéristiques différentes, en particulier des modules d'élasticité et des coefficients de dilatation différents. A cela s'ajoute, dans le cas du béton, les problèmes résultant de l'évolution volumétrique de celui-ci dans le temps qui suit son coulage (retrait). La technique classique, qui consiste, après avoir mis en place les poutres longitudinales d'un pont, à couler en place sur celle-ci la dalle en béton à l'aide de coffrages récupérés successifs, aboutit à des fissurations importantes, notamment au droit des appuis, résultant des déformations des poutres en flexion, et des contraintes à l'endroit des zones d'accrochage, situées au voisinage de ces appuis. Par ailleurs, on cherche, pour des raisons de coût, à limiter l'importance du béton coulé en place, au profit des éléments en béton préfabriqué. Selon la méthode dite du "pianotage", on coule en place d'abord, dans la partie centrale de chaque travée qui est extérieure aux appuis, des plots en béton puis on coule le béton sur place dans les zones avoisinant les appuis. Cette technique est complexe, et il s'ajoute les problèmes résultant des contraintes correspondant à la juxtaposition de béton d'âges différents. Les fissurations dues au retrait subsistent. On peut aussi constituer le tablier en faisant coulisser des éléments préfabriqués en béton, jointifs, sur les poutres, de façon à constituer la totalité de la dalle du tablier. Il est nécessaire de connecter ces éléments préfabriqués avec les poutres. Une solution peut consister à prévoir des fenêtres dans les éléments préfabriqués, puis, une fois que les éléments ont été mis en place, de couler du béton dans ces fenêtres, après avoir mis en place, sur la partie de la surface supérieure de la poutre qui est rendue accessible par la fenêtre, des pièces d'accrochage destinées à assurer une bonne liaison entre le béton ainsi coulé et la poutre. Ces fenêtres sont, nécessairement, d'assez petites dimensions, si bien que la mise en place des pièces d'accrochage est longue et pénible.En outre, il y a autant de zones d'accrochage que de fenêtres, et chacune de ces zones correspond à une concentration de contraintes, qui peut être cause d'apparitions de fissures. On peut aussi prévoir que les éléments préfabriqués comprennent des inserts métalliques à leur partie inférieure, ces inserts étant ensuite soudés sur les poutres. Ce soudage, nécessairement manuel, est encore une opération longue et pénible. La présente invention a pour but de fournir un procédé de construction d'un tablier de type "mixte", qui ne présente pas les inconvénients des méthodes qu'on vient d'évoquer, et qui fournisse une structure dépourvue de zones localisées de concentration de contrainte, et dans lequel les opérations à réaliser manuellement soient aussi reduites que possible. Pour obtenir ce résultat, l'invention fournit un procédé de construction d'un tablier de pont comportant une dalle en béton supportée par des poutres métalliques longitudinales, procédé du type selon lequel on met en place les poutres longitudinales, puis on fait glisser sur celles-ci successivement des éléments de béton préfabriqués destinés à constituer la dalle, et ensuite on solidarise lesdits éléments avec les poutres en coulant du béton dans au moins une cavité dont le fond est constitué par la face supérieure d'une poutre, pourvue de reliefs pour l'accrochage du béton, et dont au moins une paroi est constituée par un bord d'un élément préfabriqué, la particularité de ce procédé étant que - avant de faire glisser les éléments préfabriqués, on fixe lesdits reliefs d'accrochage sur ladite face supérieure d'une poutre, - on utilise des éléments préfabriqués constitués d'au moins deux blocs de béton pourvus d'armatures transversales, deux blocs adjacents étant séparés par un intervalle longitudinal qui s'étend sur toute la longueur de l'élément et a une dimension transversale égale à celle de ladite cavité, au moins une partie des armatures transversales s'étendant à travers ledit intervalle longitudinal pour relier les blocs entre eux, - on prévoit des moyens pour empêcher un déplacement relatif des blocs dans le sens longitudinal, - on fait glisser les éléments préfabriqués sur des parties dépourvues de reliefs d'accrochage des poutres, les armatures transversales qui s'étendent à travers l'intervalle entre blocs passant au-dessus desdits reliefs d'accrochage, jusqu a ce que les éléments aient atteint leur position finale, puis on solidarise les éléments et la poutre en coulant du béton dans la cavité limitée par la surface supérieure, pourvue de reliefs d'accrochage, de la poutre, et par les bords longitudinaux de deux blocs adjacentes. On peut considérer que le procédé de l'invention diffère de celui selon lequel on prévoit des fenêtres dans les blocs par le fait que ces fenêtres sont remplacées par des ouvertures longitudinales s'étendant sur toute la longueur d'un élément. La conséquence de cette première différence est que le glissement d'un élément sur la poutre peut respecter des reliefs d'accrochage préparés à l'avance.La mise en place de ces reliefs est donc grandement facilitée, car, au lieu de les faire au fond d'une fenêtre exiguë, on peut les préparer à l'avance, soit sur site après mise en place des poutres, soit même encore avant, les poutres étant mises en place alors qu'elles sont déjà pourvues de leurs reliefs d'accrochage. On aurait pu penser à constituer les éléments préfabriqués avec des blocs distincts les uns des autres, mais cette technique aurait exigé des moyens de guidage précis, pour placer avec exactitude, aussi bien dans le sens longitudinal que dans le sens transversal, les différents blocs les uns par rapport aux autres. Au contraire, le fait que des armatures transversales traversent un intervalle entre deux blocs adjacents fait que ces blocs ne peuvent pas s'écarter l'un de l'autre, ni dans une large mesure, se rapprocher l'un de l'autre. Un rapprochement serait cependant possible, car les armatures constituent avec les blocs une série de parallélogrammes déformables, mais des moyens relativement légers, prévus pour empêcher un déplacement relatif des blocs dans le sens longitudinal, s'opposent également au rapprochement de ceux-ci. Les blocs peuvent glisser sur des parties de la face supérieure des poutres qui sont dépourvues de reliefs d'accrochage, et/ou sur d'autres surfaces horizontales des poutres. Le béton coulé sur place, qui remplit une sorte de tranchée longitudinale étroite, assure une liaison continue entre la dalle et chaque poutre sous-jacente, sans concentration importante de contraintes. L'homme de métier observera cependant que les armatures transversales se trouvent, selon le procédé qu'on vient d'indiquer, nécessairement au-dessus des reliefs d'accrochage alors qu'on sait qu'il est préférable qu'il existe des armatures situées au-dessous du niveau du sommet des reliefs d'accrochage. Parmi les reliefs d'accrochage, on connaît des pièces en section en L, avec une aile verticale, disposée longitudinalement ou transversalement, cette aile étant percée de passages qui sont remplis de béton lors de la coulée. On préfère souvent utiliser des reliefs constitués par des tiges verticales, dont la partie inférieure est soudée ou vissée sur la poutre, alors que la partie supérieure forme un chapeau élargi. Selon la modalité préférée de l'invention - on prévoit que les reliefs d'accrochage sont discontinus dans les sens longitudinal et transversal, - on prévoit une structure mobile comportant au moins un cadre transversal lié à des barres longitudinales, et - après que les éléments ont atteint leur position finale, mais avant la coulée de béton dans l'intervalle entre blocs, on met ladite structure mobile dans une position finale à l'intérieur de l'intervalle, la partie inférieure du cadre transversal et au moins certaines barres longitudinales s 'étendant entre les reliefs d'accrochage, au-dessous du sommet. On le voit, la qualité qu'on vient de décrire ntest pas limitée à des reliefs d'accrochage formés d'une tige avec un chapeau élargi, mais s'étend à tout type de relief d'accrochage, à condition qu'il soit discontinu dans les directions longitudinale et transversale. Les barres longitudinales de la structure mobile peuvent être discontinues et assez courtes pour passer entre les armatures transversales qui relie un bloc à l'autre à travers l'intervalle, mais il est clair qu'une simplification du travail sur site et une plus grande résistance seront obtenues si ces barres longitudinales sont continues, par exemple sur toute la longueur d'un élément. Dans ce cas, il n'est plus possible de préparer la structure mobile séparément, et de l'amener sur le tablier en construction seulement lorsque tous les éléments préfabriqués ont été mis en place. En effet, les armatures transversales s'opposent à cette mise en place. Suivant une modalité préférée - la structure mobile comprend des barres longitudinales dont la longueur est supérieure à l'intervalle entre les armatures traversant l'intervalle entre blocs, - la structure mobile est disposée dans l'intervalle entre blocs adjacents avant la mise en place par glissement des éléments préfabriqués, de telle façon qu'elle est mobile entre une position de déplacement, où sa partie inférieure est à une hauteur suffisante pour qu'elle passe au-dessus des reliefs d'accrochage, et une position finale, où sa partie inférieure est plus basse que le sommet des reliefs d'accrochage, - pendant le glissement des éléments sur les poutres, on maintient la structure mobile dans sa position de déplacement, et lorsque les éléments ont atteint leur position finale, on abaisse ladite structure en faisant passer les cadres et les barres entre les reliefs d'accrochage, puis on coule le béton dans la cavité. On conçoit que, dans sa position de déplacement, la structure mobile peut être maintenue simplement par quelques liens provisoires, qu'il suffira de démonter pour qu'elle descende, par son propre poids et avec un minimum d'efforts, vers sa position finale. Avantageusement, pour une résistance mécanique optimale, on prévoit sur les surfaces en regard de deux blocs, des armatures en attente, et, après qu'on a mis la structure mobile dans sa position finale, on solidarise ou rapproche les armatures en attente avec ladite structure afin d'obtenir une continuité ou quasi-continuité transversale des armatures du tablier au-dessous du niveau de sommet des reliefs d'accrochage. Pour empecher le déplacement relatif dans le sens longitudinal pendant qu'il glisse sur la poutre, une solution pourrait être de prévoir que les blocs adjacents sont reliés à travers l'intervalle, en plus des armatures transversales, par quelques armatures obliques sur les directions longitudinale et transversale. Cette solution simple a l'inconvénient de compliquer le programme de ferraillage. On préférera simplement, en général, prévoir un contreventement provisoire, qui est enlevé lorsque les éléments ont atteint leur position finale. L'invention va maintenant être décrite de façon plus détaillée à l'aide d'un exemple pratique illustré à l'aide des dessins, parmi lesquels Figure 1 est une vue schématique en perspective d'une étape du procédé, où la structure mobile n'est pas représentée, Figure 2 est une coupe transversale qui montre en trait plein la structure mobile dans sa position de déplacement, et, en trait mixte, la structure mobile dans sa position finale. La figure 1 montre une poutre longitudinale 1, sur laquelle glisse, selon la flèche 2, un élément préfabriqué, désigne dans son ensemble par 3, et qui est composée de deux blocs de béton 4, 5, coulés ensemble, mais séparés par un intervalle 6, traversé par des armatures transversales 7, 8, qui sont le prolongement d'armatures internes 9, 10 de chaque bloc. Les armatures longitudinales 11 reliées aux armatures transversales 7 sont également prévues dans l'intervalle 6. La face supérieure 12 de la poutre 1 porte, dans sa partie centrale, une série de reliefs d'accrochage constitués chacun d'une tige verticale 13, soudée à sa partie inférieure sur la surface 12, et dont la partie supérieure est élargie pour former un chapeau 14. Les bords de la surface 12 constituent des sortes de pistes 15, dépourvues de reliefs d'accrochage, et sur lesquelles glissent les bords des blocs 4 et 5. On a représenté, sur la figure 1, de façon tout à fait symbolique, un contreventement provisoire 16, posé sur les bords de deux blocs adjacents, et qui sert à empêcher leur rapprochement, et par conséquent, un déplacement relatif longitudinal d'un bloc par rapport à l'autre, par un effet de parallélogramme déformable constitué par les blocs euxmemes et les armatures transversales 7, 8. Comme le montre mieux la figure 2, les armatures transversales 17 situées à la partie inférieure des blocs 4 et 5 ne traversent pas l'intervalle 6, car, au cours de la progression des éléments, elles rencontreraient les tiges 13 des reliefs d'accrochage. Elles sont repliées vers le haut en formant des armatures d'attente 18. La figure 2 montre la structure en coupe de la structure mobile. Cette figure montre un cadre 19, à contour fermé, situé dans un plan transversal. Des armatures longitudinales 20 sont reliées à la partie inférieure des cadres 19, et relient entre eux plusieurs de ces cadres, dont un seul est représenté. Dans la position de déplacement, représentée en trait plein, la structure mobile est dans la position la plus haute qu'elle peut occuper, les armatures 20 étant retenues contre les armatures transversales 8. Dans la position finale représentée en trait mixte, la structure est, au contraire, dans la position la plus basse qu'elle peut occuper, car le cadre 19 repose sur les armatures supérieures 11. On constate que, dans la position de déplacement, le cadre 19 se trouve au-dessus du sommet 14 des reliefs d'accrochage.Au contraire, dans la position finale représentée en trait mixte, la partie inférieure des cadres 19 ainsi que les armatures longitudinales 20, se trouvent au-dessous du sommet 14 des reliefs d'accrochage. On observera que la position des armatures longitudinales 20 a été calculée pour qu'elle passe entre les têtes 14. De même, quoique cela ne soit pas représenté, il est évident que la position longitudinale des cadres 19 de la structure est telle que ces cadres passent dans l'intervalle longitudinal qui existe entre deux têtes 14. On observera aussi que, dans la position représentée en trait plein à la figure 2, les armatures longitudinales 21 de la structure mobile viennent reposer, ou sont à proximité, des crosses 18. Il en résulte qu'une continuité, ou quasi-continuité, entre les armatures transversales inférieures 17 de chacun des blocs 4 et 5, est établie par l'intermédiaire de la partie inférieure du cadre 19, et, éventuellement, les armatures 21. On observera que, dans la position de déplacement, le cadre mobile est en saillie au-dessus de la surface supérieure des blocs 4 et 5. Cela ne présente pas de difficulté, et il est facile de prévoir qu'il n'y a pas d'interférence avec la structure de contreventement provisoire 13. Dans la position finale, le cadre 19 ne fait plus saillie au-dessus de la surface supérieure des blocs 4 et 5, ce qui permet d'établir une continuité de la face supérieure de la dalle après la coulée du béton. REVENDICATIONS 1. Procédé de construction d'un tablier de pont comportant une dalle en béton supportée par des poutres métalliques longitudinales (1), procédé selon lequel on met en place les poutres longitudinales, puis on fait glisser sur celles-ci successivement des éléments de béton préfabriqués (3)destinés à constituer la dalle, et ensuite on solidarise lesdits éléments avec les poutres en coulant du béton dans au moins une cavité dont le fond est constitué par la face supérieure d'une poutre, pourvue de reliefs (13, 14) pour l'accrochage du béton, et dont au moins une paroi est constituée par un bord d'un élément préfabriqué, caractérisé en ce que - avant de faire glisser les éléments préfabriqués, on fixe lesdits reliefs d'accrochage (13, 14) sur ladite face supérieure d'une poutre, - on utilise des éléments préfabriqués constitués d'au moins deux blocs de béton(4, 5) pourvus d'armatures transversales, deux blocs adjacents étant séparés par un intervalle longitudinal (6), qui s'étend sur toute la longueur de l'élément et a une dimension transversale égale à celle de ladite cavité, au moins une partie (7, 8) des armatures transversales s'étendant à travers ledit intervalle longitudinal pour relier les blocs entre eux, - on prévoit des moyens (16) pour empêcher un déplacement relatif des blocs dans le sens longitudinal, - on fait glisser les éléments préfabriqués sur des parties (15) dépourvues de reliefs d'accrochage des poutres, les armatures transversales (7, 8) qui stétendent à travers l'intervalle entre blocs passant au-dessus desdits reliefs d'accrochage, jusqu'à ce que les éléments aient atteint leur position finale, puis on solidarise les éléments et la poutre en coulant du béton dans la cavité limitée par la surface supérieure, pourvue de reliefs d'accrochage (13, 14), de la poutre (1), et par les bords longitudinaux de deux blocs adjacents (4, 5). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - on prévoit que les reliefs d'accrochage (13, 14) sont discontinus dans les sens longitudinal et transversal, - on prévoit une structure mobile comportant au moins un cadre transversal (19) lié à des barres longitudinales (20), et - après que les éléments ont atteint leur position finale, mais avant la coulée de béton dans l'intervalle entre blocs, on met ladite structure mobile dans une position finale à l'intérieur de l'intervalle, la partie inférieure du cadre transversal et au moins certaines barres longitudinales s 'étendant entre les reliefs d'accrochage, au-dessous du sommet. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que - la structure mobile comprend des barres longitudinales (20) dont la longueur est supérieure à l'intervalle entre les armatures traversant l'intervalle entre blocs, - la structure mobile est disposée dans l'intervalle entre blocs adjacents avant la mise en place par glissement des éléments préfabriqués, de telle façon qu'elle est mobile entre une position de déplacement, où sa partie inférieure est à une hauteur suffisante pour qu'elle passe au-dessus des reliefs d'accrochage, et une position finale, où sa partie inférieure est plus basse que le sommet des reliefs d'accrochage, - pendant le glissement des éléments sur les poutres, on maintient la structure mobile dans sa position de déplacement, et lorsque les éléments ont atteint leur position finale, on abaisse ladite structure en faisant passer les cadres (19) et les barres (20) entre les reliefs d'accrochage (13, 14), puis on coule le béton dans la cavité (6). 4. Procédé selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'on prévoit sur les surfaces en regard de deux blocs, des armatures en attente (18), et en ce que, après qu'on a mis la structure mobile dans sa position finale, on solidarise ou rapproche les armatures en attente (18) avec ladite structure (19, 20) afin d'obtenir une continuité ou quasi-continuité transversale des armatures du tablier au-dessous du niveau de sommet des reliefs d'accrochage. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens pour empêcher un déplacement relatif des blocs dans le sens longitudinal sont constitués par un contreventement provisoire(16), qui est enlevé lorsque les éléments ont atteint leur position finale.