Brevet FR2746824A1 — publié le 19971003

La présente inx ention s'applique dans le domaine du génie civil et concerne un dispositif destiné à la réalisation de tabliers de ponts de portée comprise entre ion.00 ml et 40.00 ml. Les dispositifs pour la réalisation des tabliers de ponts dans la gamme de portée concernée existants surle marché sont classés traditionnellement en cinq familles: - Tabliers de ponts hyperstatiques en béton armé et en béton précontraint réalisés en place sur coffrage et étaiement provisoires réalisés in-situ. Ces tabliers se composent essentiellement de dalles hyperstatiques. nervurées ou non. à encorbellement latéraux ou non. et ellégies ou non. - Tabliers de ponts associant des poutres en béton armé et une dalle de compression elle aussi en béton armé. - Tabliers de ponts associant des poutres métalliques et des dalles de compression en béton armé suivant la méthode dite "tablier à structure mixte acier-béton". - Tabliers associant des poutres métalliques à un remplissage en béton peu armé suivant la méthode dite "tabliers à poutrelles enrobées". - Tabliers de ponts associant des poutres en béton précontraint et une dalle de compression elle aussi en béton armé. La précontrainte des poutres peut être réalisée soit par des fils métalliques tendus sur banc de préfabrication avant mise en place du béton, donc rectilignes, soit par des cables enfilés dans des gaines mises en place avant bétonnage , lesquels cables sont tendus et injectés de coulis de ciment aprés séchage du béton de la poutre, cette seconde solution permettant de mettre en oeuvre les cables de précontrainte suivant des tracés non obligatoirement rectilignes. Chaque famille de dispositif présente ses propres cadres d'emploi et limites d'utilisation. En particulier, Si les tabliers de ponts réalisés in-situ sont parfaitement adaptés à leur objet dans la mesure où ils sont réalisés "sur mesure", leur coût de fabrication est généralement élevé, les risques lors des travaux de construction ne sont pas négligeables ni pour le personnel de réalisation en raison des conditions de travail ( échafaudages. travaux de coffrage en hauteur, travaux de décoffrage... etc...) ni pour les riverains ( travaux pouvant surplomber des zones circulées.... etc...). - Le domaine d'emploi des tabliers de ponts associant des poutres en béton armé à une dalle de compression est limité à des portées de faible longueur (problèmes de résistance de matériaux). - Le domaine d'application des tabliers de pont à 'structure mixte" permet de réaliser des structures fiables et économiquement performantes pour des ouvrages de grande portée (supérieure à 50 ml). En l'état actuel des choses cette technique semble trop onéreuse pour être employée pour la réalisation d' ouvrages de portée inférieure à 40 ml. - La réalisation de tabliers à poutrelles enrobées" permet de réaliser des tabliers relatis-ement économiques dans la gamme de portée étudiée. Cependant. les tabliers obtenus sont d'un poids élevé qui pénalise le système de fondations. - La réalisation de tabliers de ponts associant des poutres précontraintes à une dalle de compression présente les avantages et les inconvénients suivants: Cas de poutres précontraintes par fils adhérents. Les structures obtenues sont généralement trés économiques en raison de l'industrialisation du composant poutres. Cependant le premier inconvénient majeur de tels procédés réside dans le fait que les structures obtenues sont épaisses et pénalisent donc les tracés routiers des voies portées. En effet, dans le cas de structure hyperstatique, la continuité sur appuis étant assurée par une zone réalisée en béton armé, cene continuité ne permet pas de diminuer de façon conséquente et optimale les sollicitations en travée. Dés lors, l'utilisation de poutres en béton précontraint par fils adhérents est de plus en plus limité à la réalisation de structures isostatiques. De plus, le second inconvénient provient du fait que ces poutres sont trés fragiles en cas de choc transversal provoqué par un véhicule hors gabarit routier circulant sous l'ouvrage. Le troisième inconvénient est lié au fait que le tablier de l'ouvrage étant épais et à parement extérieur vertical, le traitement architectural de l'ouvrage est trés difficile. Cas des poutres précontraintes par cables. Les structures obtenues ne sont pas trés économiques du fait que cette technique ne fait pas appel à une préfabrication industrielle. De plus, si cette technique permet de résoudre correctement les problèmes liés à la continuité sur appuis elle ne permet pas de résoudre les problèmes liés au traitement architectural des flancs du tablier en raison de la verticalité des parements. De plus un inconvénient commun à l'utilisation de poutres qu'elles soient précontraintes ou non, réside dans le fait que les risques humains pour les personnes qui réalisent l'ouvrage comme pour les personnes qui peuvent circuler sous l'ouvrage en construction ne sont pas totalement supprimés (risques de chutes liés aux vides entre poutres avant pose du coffrage perdu.) Le dispositif selon l'invention permet de remédier aux divers inconvénients exposés ci-dessus. En effet - Les risques humains sont considérablement diminués en raison de la diminution, voire de l'élimination des travaux d'étaiement et de coffrage ainsi que de l'élimination des travaux de décoffrage du tablier. De plus les risques de chute sont considérablement amoindris du fait de la forme même des composants industrialisés qui limitent ces risques. - Le procédé est relativement économique en raison de l'appel à l'industrialisation pour la fabrication des structures porteuses. - La forme des structures porteuses est conçue pour résister aux chocs des véhicules circulant hors gabarit sous l'ouvrage. - La continuité sur appuis étant réalisée par une zone de tablier précontrainte .l'épaisseur totale du tablier est optimisée et est réduite par rapport aux épaisseurs des tabliers réalisés à l'aide de poutres préfabriquées précontraintes par fils adhérents. - La structure du tablier obtenue est légère et ne pénalise donc pas le système de fondations. - Le traitement architectural des flancs est facilité par la diminution des épaisseurs et par l'inclinaison des parements extérieurs. Lc dispositif sdon I ' mX cntion csl cn ctTct constl tuc d'un cnscmblc d'céments um tal rcs préfabnqucs cn béton appcles "caissons". precontralnts cn partie centrale sur banc dc piéfabncation par des fils adhérents rectilignes ct aux extrémités par des unités de précontrainte mises en place suis ant un tracé non rectiligne aprés association à des poutres d'extrémité sur appuis ,ces caissons étant de plus connectés en partie supérieure à une dalle de compression Chaque caisson comporte en elfet une zone centrale appelée "zone en travée" en forme de U (à membrures latérales inclinées veis l'extérieur) en béton précontraint sur banc de préfabrication par fils adhérents rectilignes, et deux zones d'extrémité appelées "zones sur appuis" présentant les dispositifs appropriés pour recevoir une précontrainte différée dans le temps suivant un tracé non rectiligne. Les zones sur appuis sont massives. La géométrie transversale extérieure des caissons est identique pour la zone en travée et pour les zones sur appuis.lees deux branches ou membrures du U sont reliées en partie inférieure par une dalle horizontale permettant de reprendre les efforts liés aux chocs accidentels des véhicules hors gabarits circulant sous l'ouvrage. Ces caissons sont posés cote à cote sur deux palées provisoires ou sur les bords des têtes des piles ou des culées de l'ouvrage à réaliser. Ils peuvent être contigus ou être espacés à la demande. Les extrémités des caissons situées sur un même appui sont reliées par une poutre en béton armé réalisée en place qui constitue la structure transversale porteuse du tablier sur l'apppi considéré. La mise en précontrainte des zones sur appuis est réalisée par cables ou par barres filetées tendues au vérin hydraulique aprés exécution des poutres d'extrémités.Cette mise en précontrainte permet de diminuer les sollicitations dans les zones en travée et donc de diminuer l'épaisseur du tablier par rapport à une travée isostatique précontrainte par fils adhérents ou par rapport à une travée hxperstatique précontrainte par fils adhérents mais sans précontrainte sur appuis Les caissons recoivent ensuite un coffrage non récupéré dans des feuillures prévues à cet effet Une dalle qui associe longitudinalement toutes les membrures des caissons est ensuite réalisée sur les coffrages perdus prévus à cet effeL Cette dalle, connectée en partie supérieure des caissons, entre dans la résistance du tablier comme dalle de compression, et constitue de plus la partie réceptrice de la chaussée proprement dite. Le dispositif peut être utilisé dans le cas de réalisation de tabliers de ponts hEperstatiques mono-travée ou multi-travées. Dans ce dernier cas, les caissons de deux travées adjacentes seront mis en place face à face, pour permettre de réaliser la précontrainte sur appuis à l'aide des mêmes cables, fils ou barres. Selon des modes particuliers de réalisation, -la hauteur et la largeur des caissons ainsi que l'inclinaison des parements exténeurs peuvent être adaptés au proJet à réaliser. -La longueur (orale et les longueurs des zone en trax ée et zones sur appuis pcu ent être adaptes au projet a réaliser. -Lc icrralllagc passl f ct le nombrc d'unîtes dc précontrainte tendues sur banc (fils adhérents) peuvent etrc adaptes au proJct à réaliser. -Lc nombrc dc réservations pour mise en place des céments de precontrainte sur appuis et leur diamètre pourront être adaptés au projet à réaliser ct au procédé de précontrainte rctenu. - Les réservations permettant la mise en place des unités de précontrainte pourront être injectées par un produit anticorrosion, ou un liant aprés la mise en oeuvre de la barre du fil ou du câble. Les dossiers annexés illustrent l'invention: - La figure I représente un caisson en perspective. - La figure 2a/ représente en coupe transversale un caisson dans la zone en travée. - La figure 2b/ représente en coupe transversale un caisson dans la zone sur appuis. - La figure 3 représente en coupe transversale un ensemble de caissons. - La figure 4 représente en coupe transversale un ensemble de caissons et la dalle de compression qui leur est associée. - La figure 5 représente en coupe longitudinale la "zone sur appuis" d'un caisson en place sur pile aprés réalisation de la poutre d'extrémité et de la dalle de compression. - La figure 6 représente en coupe longitudinale la "zone sur appuis" d'un caisson en place sur culée aprés réalisation de la poutre d'extrémité et de la dalle de compression. En référence à ces dessins, le dispositif comporte un ensemble de caissons préfabriqués. Chaque caisson préfabriqué comporte une "zone en travée" (I) et deux "zones sur appuis" (2) de sections et de longueurs adaptées au projet à réaliser. Les "zones en travée"( 1) des caissons comportent deux membrures latérales (3) précontraintes par des fils adhérents rectilignes (4) en leur partie inférieure, et une dalle inférieure (5) assurant la liaison basse des deux membrures (3). Les "zones sur appuis"(2) sont massives et de même profil extérieur transversal que la "zone en travée ( l).Chaque zone sur appuis" (2) comporte une ou plusieurs réservations (6) non rectilignes permettant le passage d'unités de précontrainte appropriées au projet à réaliser. Chaque "zone sur appuis" comporte en son extrémité les armatures en acier à haute adhérence nécessaires à la liaison caisson-poutre transversale sur appuis (7). Les ensembles de caissons recoivent des éléments de coffrage perdu (8) dans des feuillures aménagées à cet effet (9) dans les zones en travée"( 1), pour permettre la réalisation d'une dalle de compression ( 10) connectée par des armatures en acier à haute adhérence aux membrures (3). Dans la forme de réalisation selon la figure 4, le dispositif est formé de trois caissons, des éléments de coffrage perdus, et de la dalle de compression. Dans la forme de réalisation selon la figure 5, le dispositif est forrné de caissons posés sur piles par l'intermédiaire de poutres trains ersales (7) assurant la continuité as cc une travée adjacente (cas d'ouvrages multi-traées). Dans la forme de réalisation selon la ligure 6. Ic dlsposltlf est formé de calssons ancrés au culées (cas d'ouvrages mono-travée). REVENDICATIONS I) Disposltlf p,ur la réalisation de travées hper;tatiqucs précontraintes de tabliers de ponts routiers caractérisé en ce qu'il comporte des éléments préfabriqués appelés "caissons" réalisés cn béton Précontraint par fils adhérents associés à des poutre d'extrémité (7) et à une dalle de compression( 10) en béton armé. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les caissons sont formés de trois parties suivant leur longueur: une partie courante centrale appelée "zone en travée" (1) et deux parties situées chacune à une extrémité appelées "zone sur appuis"(2). 3) Dispositif selon les revendications I et 2 caractérisé en ce que la "zone en travée" (1) est constituée d'une dalle horizontale inférieure (5) et de deux membrures latérales (3) inclin;éeis vers l'extérieur du caisson, ces deux membrures étant précontraintes par des fils adhérents (4) rectilignes tendus sur banc de préfabrication. 4) Dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les membrures (3) présentent sur leur partie haute des feuillures longitudinales (9) destinées à recevoir des coffrages perdus (8) pour la réalisation d'une dalle de compression (10) connectée par des armatures aux membrures (3). 5) Dispositif selon les revendications 1 à 3 caractérisé en ce que les zones sur appuis" (2) présentent les mêmes profils latéraux extérieurs et inférieur que la zone en travée (1), mais sont pleines. 6) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que les ensembles de caissons d'une même travée sont connectés aux extrémités à une poutre (7) en béton armé support de travée. 7) Dispositif selon les revendications 1 et 6 caractérisé en oe que une même poutre d'extrémité (7) peut être commune à deux travées adjacentes. 8) Dispositif selon les revendications 1, ,2 et 5 caractérisé en ce que les "zones sur appuis" (2) possèdent des réservations (6) réalisées suivant un profil courbe pour l'enfilage de barres , fils ou cables de précontrainte mis en place sur site aprés pose des caissons. la précontrainte définitive étant ainsi obtenue par association d'une première mise en précontrainte des caissons par des fils adhérents rectilignes (4) sur banc de préfabncation et d'une seconde mise en précontrainte réalisée en place par l'enfilage de barrcs . fils . ou cables dans des réscn ations (6) prévues à cet effet dans les Loncs d'appuis (') dcs Ira ées. 9) Dispositif selon les revendications I à 8 caractérisé cn cc que la seconde mise cn précontrainte est effectuée aprés réalisation des poutrcs d'extrémité (7) ct avant pose des coffrages perdus (8) et bétonnage de la dalle de compression (10) .ceci par enfilage de barrcs fils ou cables de précontrainte dans les réservations (6), mise en tension au vérin hydraulique et injection d'un produit anti-corrosion.