Brevet FR2738580A1 — publié le 19970314

L'invention concerne la structure d'un tablier de pont et un procédé pour réaliser un tablier de pont ayant cette structure. L'invention porte sur un nouveau concept d'ouvrages d'art permettant le franchissement supérieur (éventuellement inférieur) des autoroutes en 2, 3 ou 4 travées de portées quelconques, pour tout biais et toute largeur de l'ouvrage de franchissement. L'invention a pour but: - de réduire les coûts grâce à la réalisation d'ouvrages semiindustrialisés et de faible épaisseur permettant de rationaliser les coffrages et méthodes de construction, - d'augmenter la durabilité par la simplicité des formes retenues pour la section transversale, - d'améliorer la qualité par la préfabrication partielle des éléments, - de réduire le délai d'exécution. On y parvient selon l'invention en constituant la structure du tablier de sections transversales disposées côte à côte et liaisonnées, chaque section transversale courante comprenant au moins une dalle nervurée en béton armé encadrée par deux hourdis latéraux en béton armé, les hourdis étant préfabriqués et la dalle nervurée étant coulée en place, entre les hourdis, chaque hourdis étant constitué par un caisson retourné dont le fond constitue une dalle et dont deux côtés parallèles transversaux au tablier constituent des nervures pour cette dalle de caisson, les deux autres côtés longitudinaux du caisson constituant deux poutres dont l'une forme une paroi coffrante pour le coulage de ladite dalle nervurée et dont l'autre forme soit une corniche, soit une paroi coffrante pour le coulage d'une autre dalle nervurée. Dans des réalisations particulières avantageuses - les nervures des hourdis comportent en partie supérieure une réservation pour recevoir un béton de clavage qui sera mis en place dans les réservations contiguës des hourdis contigus, - les nervures des hourdis comportent en partie supérieure des indentations latérales en sorte que les indentations de deux hourdis disposés côte à côte soient imbriqués l'une dans l'autre, - les nervures des hourdis se prolongent au delà de la poutre coffrante pour constituer des appendices permettant d'améliorer la jonction de ces nervures avec ladite dalle nervurée par l'adhérence du béton des appendices à celui de la dalle nervurée. L'invention concerne également un procédé pour construire un tablier de pont ayant une structure conforme à l'invention et dont chaque section transversale ne comporte qu'une seule dalle nervurée entre deux hourdis. Selon ce procédé, on construit chaque section courante en réalisant des opérations dans lesquelles on préfabrique les deux hourdis de la section, on les assemble dans les positions relatives qu'ils doivent occuper en service au moyen d'armatures qui serviront également à constituer les armatures tendues des nervures des hourdis préfabriqués ancrées dans la dalle nervurée de la section, on met en place les sections ainsi constituées sur un étaiement provisoire muni d'une peau coffrante pour le coulage du béton des dalles nervurées des sections, on met en place les armatures actives et passives longitudinales de l'ensemble des dalles nervurées et on coule le béton des dalles nervurées. Lorsque les hourdis comportent des réservations telles que définies plus haut, on dispose éventuellement dans ces réservations des armatures de précontrainte qui courent dans la largeur du tablier, et on tend ces armatures après avoir coulé le béton des dalles nervurées. Lorsque les hourdis comportent des indentations telles que définies plus haut, on encolle ces indentations au fur et à mesure de la pose des hourdis et on applique une précontrainte longitudinale pour serrer les hourdis entre eux avant de couler le béton des dalles nervurées. De préférence, on encastre les dalles nervurées sur la ou les piles destinées à soutenir le tablier. Cette solution présente des avantages importants - réduire les efforts en travée, en particulier ceux sous les surcharges. ceci sans augmentation notable des efforts sur appui; - réduire très fortement les variations maximales de moment dues aux surcharges, l'encastrement sur pile réduisant très fortement, par effet de filtre, l'influence des surcharges, positionnées sur une travée, sur les autres travées. Dans ces conditions, il est possible de réduire les épaisseurs du tablier en travée tout en optimisant la quantité de précontrainte. Ceci permet en plus de réduire le coût des ouvrages d'accès (remblais) au tablier, dû à la réduction de leur hauteur. Malgré l'encastrement du tablier. le coffrage des piles est laissé au libre choix des architectes, lesquels peuvent éventuellement souligner l'encastrement du tablier sur les piles par augmentation de l'épaisseur en partie haute de celles-ci. Les culées sont classiques et leurs coffrages sont laissés au libre choix de l'architecte. On décrira ci-après des exemples non limitatifs de mise en oeuvre de l'invention en référence aux figures du dessin joint, la description et les figures faisant apparaître d'autres particularités de l'invention. Sur les figures: - la fig. 1 est une vue en plan partielle du tablier du pont dont on a représenté plusieurs sections transversales à partir d'une extrémité du tablier - la fig. 2 est une coupe verticale dans la région de cette extrémité, le plan de coupe étant longitudinal, - la fig. 3 est une coupe transversale d'une section courante du tablier - la fig. 4 est une vue en plan d'un hourdis comportant des réservations;; - la fig. 5 est une coupe transversale du hourdis de la fig. 4, - la fig. 6 est une coupe longitudinale schématique d'un hourdis d'une section de tablier et des hourdis contigus des sections voisines, dans le cas où les hourdis comportent des réservations, - la fig. 7 est une vue en plan d'un hourdis comportant des indentations, - la fig. 8 est une coupe longitudinale schématique d'un hourdis d'une section de tablier et des hourdis contigus des sections voisines, dans le cas où les hourdis comportent des indentations. - la fig. 9 est un schéma relatif à la précontrainte transversale des hourdis d'une section, - la fig. 10 est un schéma relatif à une variante de réalisation de la précontrainte transversale des hourdis d'une section, - la fig. 11 est un schéma du dispositif d'étaiement mis en oeuvre dans un procédé selon l'invention, - la fig. 12 est un schéma du dispositif d'étaiement selon une variante de réalisation, - la fig. 13 est un schéma en coupe transversale de tabliers à une (fig. 13A), deux (fig. 13B) et trois (fig. 13C) dalles centrales, conformes à l'invention, et - la fig. 14 est un schéma en coupe longitudinale d'un tablier à deux travées (fig. 14A) et d'un tablier à trois travées (fig. 14B). Dans la description et les revendications, 'transversal" et "longitudinal" désignent respectivement un plan transversal au tablier et un plan selon la longueur du tablier. On a représenté sur la figure 1, plusieurs section transversales I à VI d'un tablier de pont à partir d'une extrémité du tablier. Les sections I et II en raison de leur situation présentent des configurations spécifiques tandis que les sections suivantes sont des sections courantes. La section transversale courante (fig. 3) est constituée de deux hourdis H, H' qui encadrent une dalle nervurée centrale D. Sur cette figure, on a représenté à gauche une demi-coupe dans une partie de la dalle nervurée centrale qui s'encastre dans une pile du pont et à droite, une demi-coupe dans une partie de cette dalle qui n'est pas encastrée. Les hourdis sont préfabriqués et la dalle centrale est coulée insitu, les hourdis constituant une partie du coffrage de la dalle. Chaque hourdis (figs. 3 - 8) forme un caisson retourné dont le fond (1) constitue une dalle, dont deux côtés en vis à vis (2,3) constituent des nervures et dont les deux autres côtés (4,5) constituent des poutres. Les côtés nervurés sont transversaux tandis que les côtés poutres sont longitudinaux. la poutre longitudinale (4,4') côté extérieur forme corniche ; celle-ci peut être fabriquée avec des formes architectoniques et des finitions de parement choisies par l'architecte de l'opération selon l'esthétique souhaitée par celui-cl ; dans ce cas, la corniche préfabriquée est posée dans le coffrage du hourdis nervuré avec les armatures en attente nécessaires à la reprise des efforts la poutre longitudinale (5,5') côté intérieur sert de coffrage perdu pour le coulage en place du béton de la dalle nervurée centrale D. Dans la cas où la section courante du tablier comprend plusieurs dalles nervurées, certains des hourdis se trouvent entre deux dalles nervurées auquel cas leurs deux poutres servent de poutres coffrantes. Dans une réalisation particulièrement avantageuse (figs. 4 et 6), des réservations (3a,2a) sont prévues en partie haute des nervures du hourdis côté extérieur; des armatures sortent des hourdis dans la réservation, de façon à ce que, lorsque deux hourdis préfabriqués sont posés côte à côte, elles viennent en recouvrement et permettent ainsi d'assurer la continuité des armatures entre les hourdis. Un béton de clavage à faible retrait sera coulé dans les réservations (2a, 3'a, 3a, 2"a) et assurera la continuité du béton des hourdis entre eux en phase de service. Dans une variante (figs. 7 et 8), des "indentations" respectivement mâles et femelles (6,7) prévues sur les faces latérales extérieures des nervures en partie haute de celles-ci permettent de positionner parfaitement chaque hourdis par rapport au précédent tout en assurant une liaison entre les hourdis. Un encollage à la résine des joints conjugués, à la pose des hourdis, permet de faciliter le positionnement des hourdis au moment de leur mise en oeuvre puis, après polymérisation de la résine, d'assurer la continuité physique des hourdis. Une précontrainte longitudinale par des torons (10) situés dans les hourdis permettra d'assurer la continuité mécanique des hourdis en évitant l'ouverture des joints conjugués entre les hourdis. Les poutres longitudinales coffrantes constituent les coffrages latéraux des nervures des dalles centrales. Elles sont rendues rugueuses de façon à parfaitement assurer la liaison des hourdis et de ces nervures. Des armatures disposées en attente permette de reprendre les efforts de flexion de façon en soi connue. Une amélioration de ces dispositions (figs. 4 et 5) consiste à prolonger les nervures par des appendices (8) au delà des poutres coffrantes, destinés à venir s'encastrer dans le béton de la dalle centrale du tablier coulée in situ : les parois latérales des appendices sont rendues parfaitement rugueuses ; de cette façon la jonction "nervures du hourdis" et "nervures dalle centrale" est très fortement améliorée, du fait de l'adhérence obtenue entre les bétons de l'appendice et de la nervure de la place centrale ; ceci réduit très fortement les risques de microfissuration entre le hourdis et la dalle, lors de la mise en charge des armatures sous sollicitations permanentes et de surcharges. Une amélioration complémentaire peut être apportée par la mise en oeuvre d'une précontrainte transversale des hourdis destinée à comprimer fortement les hourdis contre les dalles centrales et ainsi éviter l'ouverture de "fissures" entre les hourdis préfabriqués et les dalles coulées en place. Cette précontrainte peut être réalisée avec des torons (9) situés dans les réservations situées en partie haute des nervures, comme on le voit sur la fig. 9 qui montre un hourdis (H) d'une section transversale entre les hourdis contigus (H',H") des sections transversales contiguës et les torons de précontrainte (9) disposés dans les réservations contiguës, jointives, respectivement (2a,3'a) et (3a,2"a). Pour réduire le nombre d'ancrage, les torons peuvent être bouclés en U (fig. 10).L'ancrage de ces torons peut se faire soit sur le béton de clavage des réservations, soit sur des bossages coulés dans les réservations. La préfabrication des hourdis avec une poutre latérale coffrante servant de coffrage à la nervure principale du tablier permet de réaliser des gains de productivité significatifs par - suppression des coffrages de hourdis nécessaires quand ils sont coulés in situ, - simplification du coffrage de la dalle centrale, - facilité du ripage du cintre, de largeur très réduite et sans avoir à dégager latéralement les coffrages supprimés. La mise en oeuvre des hourdis préfabriqués se fait sur des tours d'étaiement, avec une file centrale de tours (T) pour porter le béton de la dalle centrale coulée en place et les poutres coffrantes des hourdis préfabriqués et deux files latérales de tours (T') portant les corniches des hourdis préfabriqués (fig. 11). Dans une variante (fig. 12), les deux hourdis de chaque section sont reliés entre eux par un armaturage (10) permettant de reprendre les efforts de flexion / tranchants dus au fonctionnement en console des hourdis pendant le coulage in situ de la dalle centrale ; dans ce cas, une seule file centrale de tours d'étaiement (T) permet de porter à la fois les hourdis préfabriqués et le béton de la dalle centrale. En fonction du biais de l'ouvrage, en about du tablier près des culées, les hourdis d'extrémité préfabriqués (I, II) sont découpés à la demande (fig. 1), en utilisant le même coffrage, de façon à pouvoir s'encastrer sur une entretoise d'about ; cette entretoise, coulée in situ, permet de poser les joints de chaussée, éventuellement prévus par le maître d'oeuvre. Elle permet également de mieux répartir les efforts concentrés dus à la mise en précontrainte des câbles ancrés en about de tablier. Eventuellement, en cas de traction importante due aux efforts concentrés en about, il est possible de précontraindre l'entretoise afin de supprimer toute traction et donc toute fissuration. La ou les dalles nervurée(s) peut (peuvent) être précontrainte(s) par une précontrainte longitudinale réalisée de manière traditionnelle avec des câbles de précontrainte courants. Bien que l'invention convienne particulièrement pour la construction du tablier d'un pont constitue d'une dalle nervurée centrale (D) bordée sur chaque côté longitudinal par une file de hourdis préfabriqués (H) (figs. 11,12, 13a), elle n'est pas limitée à ce type de tablier et il convient également par exemple à la construction d'un tablier comportant deux dalles nervurées (D1, D2) (fig. 13B) ou trois dalles (D1, D2, D3) (fig. 13C), de même elle n'est pas limitée à un nombre de travées particulier, bien que les cas les plus courants soient celui de ponts à deux travées (fig. 14A) et à trois travées (fig. 14B), de préférence avec encastrement sur une ou des piles. REVENDICATIONS 1. Structure de tablier de pont, constituée de sections transversales disposées côte à côte et liaisonnées, chaque section transversale courante comprenant au moins une dalle nervurée (D) en béton armé encadrée par deux hourdis latéraux (H,H') en béton armé, les hourdis étant préfabriqués et la dalle nervurée étant coulée en place entre les hourdis, chaque hourdis étant constitué par un caisson retourné dont le fond (1) constitue une dalle et dont deux côtés parallèles (2,3) transversaux au tablier constituent les nervures, les deux autres côtés longitudinaux (4,5) du caisson constituant deux poutres dont l'une (5) forme une paroi coffrante pour le coulage de ladite dalle nervurée et dont l'autre (4) forme soit une corniche, soit une paroi coffrante pour le coulage d'une autre dalle nervurée. 2. Structure selon la revendication 1, dans laquelle les nervures (2,3) des hourdis comportent en partie supérieure des indentations latérales (6,7) en sorte que les indentations de deux hourdis disposés côte à côte soient imbriquées l'une dans l'autre. 3. Structure selon la revendication 1, dans laquelle les nervures (2,3) des hourdis se prolongent au delà de la poutre coffrante (5) pour constituer des appendices (8) permettant d'améliorer la jonction de ces nervures avec ladite dalle nervurée par l'adhérence du béton des appendices à celui de la dalle nervurée. 4. Structure selon la revendication 1, dans laquelle les nervures (2,3) des hourdis comportent en partie supérieure une réservation (2a, 3a) pour recevoir un béton de clavage qui sera mis en place dans les réservations contiguës des hourdis contigus. 5. Procédé pour construire un tablier de pont ayant une structure telle que définie dans la revendication 1 et dont chaque section transversale courante comporte une seule dalle nervurée (D) entre deux hourdis préfabriqués H,H,H,), dans lequel on construit chaque section courante en réalisant des opérations dans lesquelles on préfabrique les deux hourdis (H,H') de la section, on les assemble dans les positions relatives qu'ils doivent occuper en service au moyen d'armatures (10) qui serviront également à constituer les armatures tendues des nervures des hourdis ancrées dans la dalle nervurée (D) de la section, on met en place les sections ainsi constituées sur un étaiement provisoire (T) muni d'une peau coffrante pour le coulage du béton des dalles nervurées centrales du tablier, on met en place les armatures longitudinales actives et passives de l'ensemble des dalles nervurées centrales et on coule le béton des dalles nervurées centrales. 6. Procédé selon la revendication 5 où les hourdis sont tels que définis dans la revendication 4, dans lequel on dispose dans les réservations (2a, 3a) des hourdis des armatures transversales de précontrainte qui courent dans la largeur du tablier, et on tend ces armatures après avoir coulé le béton des dalles nervurées. 7, Procédé selon la revendication 5 où les hourdis sont tels que définis dans la revendication 2, dans lequel on encolle les indentations (6,7) des hourdis au fur et à mesure de la pose de hourdis et on applique une précontrainte longitudinale pour serrer les hourdis avant de couler le béton des dalles nervurées. 8. Procédé selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel on encastre les dalles nervurées centrales sur la ou les pile(s) destinée(s) à soutenir le tablier.