Brevet FR2723112A1 — publié le 19960202

L'invention concerne un dispositif d'ancrage pour la fixation d'une barrière sur une dalle d'un ouvrage d'art. L'invention concerne également un procédé de mise en place d'un tel dispositif d'ancrage. L'équipement des ouvrages d'art avec des dispositifs de retenue, appelés aussi barrières de sécurité, répond à un besoin de sécurité à la fois des personnes ou véhicules circulant sur une route à laquelle l'ouvrage d'art est intégré, et des personnes et/ou des objets se trouvant à l'extérieur de la route et de l'ouvrage d'art, par exemple sous un pont. De nombreux dispositifs de retenue sont disponibles et ont été testés à ce jour et permettent de répondre à la plupart des situations qui peuvent être rencontrées aussi bien sur des routes que sur des ouvrages d'art. Les critères de sélection entre les différents types de dispositifs de retenue prennent généralement en compte la nature du trafic. Toutefois, les critères de choix pour les dispositifs de retenue destinés à équiper des ouvrages d'art doivent prendre en compte les risques accrus qu'implique une sortie accidentelle d'un véhicule sur un ouvrage d'art par rapport à une même sortie sur une route classique. Un dispositif de retenue doit répondre aux critères de la réglementation et doit être déterminé après l'analyse des conditions de trafic. Dans cette analyse, on définit d'abord l'objectif prioritaire Alors qu'il est relativement aisé de choisir et d'installer des dispositifs de retenue sur des ouvrages neufs, puisque le concepteur peut prendre en compte les besoins inhérents à ces dispositifs (poids, encombrement) et utiliser des reprises de ferraillage de l'ouvrage lui-même, il n'en est pas de même lorsque au cours de la vie de l'ouvrage d'art, il convient, pour des raisons d'augmentation de trafic ou de réaffectation de l'ouvrage d'art par exemple, de changer de classe de dispositifs. Il faut alors tenir compte des contraintes spécifiques de l'ouvrage d'art, notamment de la surcharge permanente admissible et de la place disponible. Malgré le grand nombre de dispositifs de retenue disponibles, leur application à des ouvrages existants pose un problème pour autant que leur système d'ancrage nécessite de reprendre le ferraillage du tablier de l'ouvrage d'art. Ceci est notamment dû au fait que reprendre le ferraillage existant pourrait affecter la résistance de l'ouvrage lui-même. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients décrits ci-avant. L'invention doit plus particulièrement rendre possible l'équipement des ouvrages d'art existants avec des dispositifs de retenue correspondant aux besoins actuels de protection. Par ailleurs, l'invention doit permettre d'équiper aussi bien des ouvrages d'art neufs que des ouvrages d'arts existants de façon à faciliter un changement ultérieur des éléments d'un dispositif de retenue, pour des raisons de changement de trafic ou de réaffectation de l'ouvrage d'art, ou tout autre changement de situation qui implique un changement de classe du dispositif. Le but de l'invention est atteint par un dispositif d'ancrage pour la fixation d'une barrière sur une dalle d'un ouvrage d'art. Conformément à l'invention, le dispositif d'ancrage est caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, une plaque de répartition reposant sur un plot en béton, la plaque de répartition étant munie de premiers orifices, de douilles correspondantes permettant la fixation de la barrière sur la plaque de répartition par des vis, et de deuxièmes orifices et, d'autre part, des tiges de précontrainte traversant la dalle, le plot en béton et la plaque de répartition à travers les deuxièmes orifices, pour la fixation du dispositif d'ancrage sur la dalle de l'ouvrage d'art. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le plot en béton est formé sur la dalle. Dans ce cas, la plaque de répartition qui sert d'ancrage au support de la barrière est posée sur un coffrage dans lequel on vient couler un béton, ou est formée de façon à permettre d'obtenir le plot en béton sans coffrage ou avec un coffrage partiel. Cependant, il est également concevable d'utiliser des plots en béton préfabriqués. Dans ce cas, chaque plot en béton et la plaque de répartition correspondante, les douilles comprises, forment une seule pièce préfabriquée. L'invention concerne également les caractéristiques ciaprès, considérées isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles: - La plaque de répartition est munie d'au moins un évent. - A l'aplomb de chacun des deuxièmes orifices est disposé un tube en matière plastique s'étendant sensiblement sur la hauteur entière du plot; ce tube est destiné à recevoir la tige de précontrainte correspondante. - Chacune des extrémités des tiges de précontrainte est munie d'un filetage destiné à recevoir au moins un écrou formant moyen de précontrainte. - Chacune des extrémités des tiges de précontrainte est munie d'un joint d'étanchéité, d'une rondelle cémentée et d'un écrou, l'ensemble de rondelle cémentée, écrou et extrémité de tige étant couvert par un moyen de protection. - Le moyen de protection est un capot protecteur rempli de graisse ou de silicone. Alternativement, les extrémités de la tige peuvent être protégées par galvanisation et par de la graisse. - Au moins la plaque de répartition est en acier galvanisé. - Les vis de fixation de la barrière sont des vis fusibles. Elles sont en acier, par exemple en acier A40 classe 4-6 et conformes aux normes en vigueur, par exemple NF EN 24014 ou NF EN 20898-1, sauf à leur résistance de rupture. Le but de l'invention est également atteint par un procédé de mise en place d'un dispositif d'ancrage sur une dalle d'un ouvrage d'art, le dispositif d'ancrage étant celui défini plus haut. Conformément à 1 invention, ce procédé comprend les étapes suivantes: - mise à nu de la surface de béton de la dalle de l'ouvrage d'art; - positionnement des axes des trous nécessaires pour le passage des tiges de précontrainte du dispositif d'ancrage, en alignement, en distance par rapport au bord libre de la dalle de l'ouvrage d'art et en espacement par paire de trous; - forage par carottage des trous nécessaires pour le passage des tiges de précontrainte; - mise en place de tubes en matière plastique à l'aplomb des trous forés; - mise en place de la plaque de répartition; - mise en place des tiges de précontrainte; - bétonnage de la plaque de répartition sur la dalle de l'ouvrage d'art (formation du plot en béton); - mise en tension des tiges de précontrainte lorsque le béton est sec. Sans sortir du cadre de l'invention, une variante du procédé énoncé ci-avant, consiste à utiliser des plots de béton préfabriqués comprenant la plaque de répartition et le béton et, si c'est nécessaire les tubes en plastique. Lors de la pose d'un plot de béton préfabriqué un produit de calage peut être introduit entre celui-ci et la dalle de l'ouvrage d'art. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description d'un exemple de réalisation d'un dispositif d'ancrage selon l'invention et du procédé de mise en place d'un tel dispositif sur un ouvrage d'art. La description d'un exemple de réalisation d'un dispositif d'ancrage est faite en référence aux dessins, dans lesquels: La Figure 1 montre une coupe transversale d'un élément de retenue routier fixé sur un ouvrage d'art au moyen d'un dispositif d'ancrage selon l'invention. La Figure 2 montre une vue de dessus de la plaque de répartition représentée sur la Figure 1. La Figure 3 montre une coupe transversale du dispositif d'ancrage selon une ligne de coupe M-M indiquée sur la Figure 2. Les Figures 4(a) à (c) représentent trois types de plaques de répartition utilisables pour la réalisation de l'invention. L'élément de retenue routier représenté sur la Figure 1 comprend une barrière 1 et un dispositif d'ancrage 2 au moyen duquel la barrière 1 est fixée sur une dalle 3 d'un ouvrage d'art, la dalle 3 étant couverte d'un revêtement 39. Le dispositif d'ancrage 2, représenté plus en détail sur les Figures 2 et 3 comprend une plaque de répartition 4 munie de douilles 5. La plaque 4 repose sur un plot 6 en béton formé sur la dalle 3. La plaque de répartition 4 est munie de six premiers orifices 7 à 12 dont les axes 13 à 18 sont orientés respectivement perpendiculaires à l'étendue de la plaque de répartition 4. Les orifices 7 et 8 ont des dimensions inférieures à celles des orifices 9 à 12 pour tenir compte des types différents de vis de fixation utilisées. Alors que les orifices 7 et 8, et les douilles 5 correspondantes, sont destinées à recevoir par exemple des vis fusibles M 16 x 60, référencées 34, les orifices 9 à 12, et les douilles 5 correspondantes, sont destinées à recevoir par exemple des vis fusibles M 22 x 80, référencées 33. On appelle vis fusible des vis dont la gorge a été rétrécie afin de rompre sous une tension connue. Le dispositif d'ancrage 2 comprend par ailleurs deux tiges de précontrainte 19, disposées dans deux deuxièmes orifices 20 et 21, pratiqués dans la plaque de répartition 4. Chacune des tiges de précontrainte 19 a une longueur suffisante pour pouvoir traverser l'ensemble de la plaque de répartition 4, du plot en béton 6 et de la dalle 3, et pour en dépasser de part et d'autre. Lorsque les tiges de précontrainte 19 sont mises en place, elles sont introduites chacune à l'intérieur d'un tube 22 en matière plastique situé à l'aplomb de chacun des orifices 20 et 21, et qui a une longueur correspondant approximativement à la hauteur du plot 6. Chaque tige de précontrainte 19 est munie, à chacune de ses extrémités, d'un joint d'étanchéité 23, d'une rondelle cémentée 24 et d'un écrou 25. A l'extrémité inférieure de la tige de précontrainte 19, un joint d'étanchéité supplémentaire peut être inséré entre la dalle 3 et le joint d'étanchéité 23. La mise en place de tiges de précontrainte 19 équipées de joints d'étanchéité, de rondelles cémentées et d'écrous est destinée à compléter le dispositif d'ancrage comme il sera décrit plus en détail plus loin. Comme tous les systèmes faisant appel à la précontrainte, il est nécessaire de protéger l'ancrage réalisé afin de lui assurer une durée de vie la plus longue possible. A cet effet, les extrémités des tiges de précontrainte 19 sont protégées par un capot protecteur 26. L'intérieur de ce capot protecteur est destiné à être rempli de graisse ou de silicone une fois l'installation du dispositif d'ancrage finie. La Figure 2 montre l'emplacement des premiers et deuxièmes orifices 7 à 12, 20 et 21 ainsi que celui d'un évent 27 nécessaire pour le bétonnage du dispositif d'ancrage 2 sur la dalle 3 de l'ouvrage d'art. Un deuxième évent 27A, représenté en lignes interrompues, peut être prévu. Les deux nervures doubles 35, 36 et 37, 38 sont disposées sur celle des faces de la plaque de répartition 4 qui est destinée à être la face inférieure. Le plot 6 en béton ne transmet que des contraintes en compression, mais la plaque 4 au moins des nervures 35 et 36, disposées de part et d'autre des orifices 9 à 12, 20 et 21 pour obtenir, en cas d'incident, une bonne transmission des forces de rupture aux vis fusibles. Les nervures 37 et 38 peuvent être prévues indépendamment de la question, si les orifices 7 et 8 ont des dimensions inférieures ou égales par rapport à celles des orifices 9 à 12, pour améliorer la transmission des forces de rupture. La Figure 3 montre en coupe transversale le dispositif d'ancrage 2. On y voit plus particulièrement la disposition des douilles 5 et de l'une des tiges de précontrainte 19, sur la plaque de répartition 4. La mise en place du dispositif d'ancrage décrit ciavant sur la dalle ou le tablier d'un ouvrage d'art se déroule essentiellement comme suit. Après avoir dégagé la zone d'ancrage et mis à nu la surface de béton du tablier, on procède au positionnement précis des axes 28 et 29 des deuxièmes orifices ou trous correspondants 20 et 21 en alignement, en distance par rapport au bord libre 30 du tablier et en espacement par paire. Ce positionnement est très important pour assurer ultérieurement un parfait montage de la barrière sur la pièce d'ancrage et pour lui permettre de fonctionner correctement. Ce positionnement doit tenir compte de l'encombrement dans la structure: ferraillage existant et, surtout, existence de câbles de précontrainte. Pour respecter la tolérance de l'espacement des paires de trous 20 et 21, il est recommandé d'utiliser un gabarit de percement permettant le percement des deux trous destinés au passage des deux tiges de précontrainte 19 sans déplacer le gabarit. Les trous sont de préférence verticaux pour minimiser la précontrainte nécessaire. Les trous seront obligatoirement forés par carottage à la couronne diamantée. Le matériel de carottage est capable d'assurer une tolérance en verticalité largement suffisante et à + 4 mm près en alignement. L'engin de forage est fixé soit sur un gabarit de positionnement permettant le percement des deux trous, soit par ventouse avec pompe à vide. La fixation par cheville d'ancrage est fortement déconseillée pour ne pas faire des trous supplémentaires dans le béton. Les longueurs de forage sont de 300 à 450 mm selon les matériels mais on peut aller au-delà avec des rallonges de carottes. Cependant, on perd un peu en respect de verticalité. Pour isoler les tiges de précontrainte 19 du béton du plot 6, on met en place un tube 22 en PVC d'un diamètre extérieur de 32 mm, et d'une épaisseur de 2,4 mm (norme T 54.003). Ceci permet de positionner le tube dans le trou carotté avec un léger collage avec une pâte époxy qui a l'avantage d'assurer l'étanchéité à la laitance. Le diamètre intérieur de 27 mm permet un passage correct de la tige de précontrainte. La longueur du tube est choisie de façon à correspondre à la hauteur totale du plot 6. Quant à cette hauteur totale, elle doit être définie en fonction de l'épaisseur du revêtement 39 de la dalle 3. D'autres types de tube PVC peuvent être envisagés à condition de respecter les règles de mise en place décrites ci-dessus. Dans le cas d'une installation sur un pont neuf, il convient de prévoir le tube PVC aussi sur toute l'épaisseur de la dalle et de s'assurer que toutes les dispositions ont été prises pour obtenir une verticalité à + 2 près et une obturation parfaite du trou. Des plaques de répartition sont alors mises en position à une distance de l'ordre de 2,5 m l'une de l'autre le long du bord 30 du tablier de l'ouvrage d'art. En fonction de la forme des plaques de répartition (Figure 4), celles-ci sont mises en place moyennant un coffrage complet [Figure 4(a)], un coffrage partiel [Figure 4(b)] ou sans coffrage [Figure 4(c)]. En effet, lorsque la plaque de répartition est une plaque sensiblement plane 4A, il faut prévoir un coffrage entier ou complet 41, représenté schématiquement par des éléments de moulage 41A, 41B et 41C [Figure 4(a)]. Lorsque la plaque de répartition est une plaque 4B dont les deux bords longitudinaux sont formés approximativement en quart de cylindre, il convient de prévoir un coffrage partiel 42, représenté schématiquement par des éléments de moulage 42A 42B et 42C [Figure 4(b)]. Lorsque, enfin, la plaque de répartition a une forme rappelant approximativement celle d'un boitier 4C parallélépipédique et ouvert d'un côté, aucun coffrage n'est en général nécessaire. Par ailleurs, il convient de noter ici que les plaques de répartition du type 4B et du type 4C n'ont pas besoin d'être munies de nervures 35, 36 et 37, 38 (voir Figure 2) puisque les bords longitudinaux exercent la fonction des nervures. Ensuite, les tiges de précontrainte sont enfilées dans les trous (20 et 21) et fixées provisoirement par un léger serrage. Pour tenir compte des irrégularités de surface du béton et des pentes dans l'intrados, on peut utiliser des supports d'écrous rotulés. La protection des têtes de vis sera assurée par un capot rempli de graisse. Lorsque le ou les dispositif(s) d'ancrage nécessaire(s) pour la fixation d'un ou de plusieurs élément(s) de retenue routier(s) sont mises en place, le béton destiné à former le plot correspondant de chacun des dispositifs d'ancrage est coulé. Le béton est de type B40 au moins et d'une formulation adaptée à une bonne tenue aux cycles de gel/dégel et aux sels de déverglaçage dans les régions où cela est nécessaire. Lorsque le béton est sec, les tiges de précontrainte sont tendues. La mise en tension des tiges de précontrainte peut être faite, à l'aide d'un vérin. L'effort de précontrainte est calculé en fonction de la barrière. Enfin, la barrière est mise en place de manière habituelle. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières, et n'en limitent aucunement la portée. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'ancrage (2) pour la fixation d'une barrière (1) sur une dalle (3) d'un ouvrage d'art, caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, une plaque de répartition (4) reposant sur un plot (6) en béton, la plaque de répartition (4) étant munie de premiers orifices (7 à 12), de douilles correspondantes permettant la fixation de la barrière (1) sur la plaque de répartition (4) par des vis, et de deuxièmes orifices (20, 21) et, d'autre part, des tiges de précontrainte (19) traversant la dalle (3), le plot (6) et la plaque de répartition (4) à travers les deuxièmes orifices (20, 21) pour la fixation du dispositif d'ancrage sur la dalle de l'ouvrage d'art. 2. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plot en béton (6) est un plot formé sur la dalle (3). 3. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque de répartition (4) est munie d'au moins un évent (27). 4. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le plot (6) en béton, la plaque de répartition (5) et les douilles (5) forment une seule pièce préfabriquée. 5. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacune des extrémités des tiges de précontrainte (19) est munie d'un filetage destiné à recevoir un écrou (25) formant un moyen de précontrainte. 6. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chacune des extrémités des tiges de précontrainte (19) est munie d'un joint d'étanchéité (23), d'une rondelle cémentée (24) et d'un écrou (25), l'ensemble de joint d'étanchéité, rondelle cémentée, écrou et extrémité de tige étant couvert par un capot protecteur (26) rempli de graisse. 7. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'au moins la plaque de répartition (4) est en acier galvanisé. 8. Dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les vis de fixation (33, 34) de la barrière (1) sont des vis fusibles. 9. Procédé de mise en place d'un dispositif d'ancrage tel que défini par les revendications 1 à 8, sur une dalle d'un ouvrage d'art, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes de: - mise à nu de la surface de béton de la dalle de l'ouvrage d'art; - positionnement des axes des trous nécessaires pour le passage des tiges de précontrainte du dispositif d'ancrage, en alignement, en distance par rapport au bord libre de la dalle de l'ouvrage d'art et en espacement par paire de trous; - forage par carottage des trous nécessaires pour le passage des tiges de précontraintes, dans la dalle; - mise en place de tubes en matière plastique à l'aplomb des trous forés; - mise en place de la plaque de répartition; - mise en place des tiges de précontrainte; - bétonnage de la plaque de répartition sur la dalle de l'ouvrage d'art; - mise en tension des tiges de précontrainte, lorsque le béton est sec.