Brevet FR2750440A1 — publié le 19980102

L'invention a pour objet un dispositif pour le positionnement d'au moins un point fixe dans un ouvrage de génie civil et se rapporte également à l'application d'un tel dispositif à la tenue de tels ouvrages. Les ouvrages de génie civil tels notamment que ponts ou viaducs comportent d'une part des appuis reliés au sol, supposés fixes, et d'autre part des parties reposant sur ces supports telles que des tabliers, en acier ou en béton, qui sont soumis à des dilatations thermiques, et dans le cas d'un tablier en béton, au retrait et au fluage. Dans de tels ouvrages, on a donc d'une part, des appuis fixes, et d'autre part, une ou plusieurs parties de l'ouvrage, telle qu'un ou plusieurs tabliers de pont, dont la longueur varie tout au long de l'année, un pont de 800 m par exemple pouvant avoir une longueur variant de 400 mm. Cette modification continue de longueur provoque donc un mouvement relatif entre le tablier qui se dilate ou se rétracte et ses appuis, par exemple les têtes de pile qui le supportent. Pour tenir compte de ces impératifs, la liaison tablier/tête de pile est généralement assurée par des appuis à pot glissants, à faible coefficient de frottement, ou par des appuis élastiques et/ou des fixations rigides entre le tablier et la tête de pile, de façon à permettre d'une part la libre dilatation/rétraction du tablier par rapport aux piles et appuis qui le supportent, et d'autre part, assurer un point fixe quelque part sur le tablier, pour éviter que celui-ci puisse se déplacer de façon incontrôlée. Pour mieux comprendre l'invention, les moyens essentiels mis en oeuvre selon la technique antérieure seront d'abord décrits en référence aux figures 1 à 6, tandis que l'invention sera décrite en référence aux figures 8 à 9, la figure 7 explicitant quant à elle le résultat recherché tant par la technique antérieure que par l'invention. L'un des problèmes essentiels qui se pose est celui de la création du point fixe qui assurera, par exemple dans le cas d'un tablier de pont, que ce tablier pourra se dilater et se rétracter librement tout au long de l'année, mais ne se déplacera pas comme un tout, conservant un point d'ancrage fixe. Si le point fixe est constitué par exemple au niveau d'une liaison entre une des piles du pont et un point correspondant du tablier, sans précautions particulières, en cas de séisme par exemple, la pile ne pouvant retenir le pont, celui-ci s'écroulera sous l'effet du déplacement entraîné de la pile. Si pour éviter cet inconvénient, on réalise l'appui fixe de telle façon qu'en cas d'efforts trop importants, l'appui fixe soit détruit, par exemple par cisaillage d'une clavette de retenue, le problème sera alors que l'on ne contrôlera pas le mouvement de déplacement corrélatif du tablier, et qu'en cas de réplique sismique, cette fois il n'y aura plus aucun appui fixe pour retenir le tablier. Le dispositif pour le positionnement d'au moins un point fixe dans un ouvrage de génie civil assurant en temps normal le verrouillage en position d'un point d'une partie de l'ouvrage par rapport à une autre partie support réputée fixe telle qu'une pile de pont ou tout autre appui est caractérisé selon l'invention en ce qu'étant destiné, d'une part à permettre le déplacement de ce point lors de l'apparition de l'application d'efforts inhabituels tels que dus à un séisme, à un arrêt d'urgence d'un train sur un pont ou à toute autre perturbation, et d'autre part à ramener la partie de l'ouvrage à sa position de départ dès la cessation de l'action pertubatrice, le dispositif comprend au moins deux ressorts amortisseurs précontraints montés en opposition de chaque côté du point fixe, agissant, d'une part sur la partie relativement mobile de l'ouvrage, telle qu'un tablier de pont, et d'autre part sur une partie réputée fixe de l'ouvrage, telle qu'une pile de pont. Par le choix de ces moyens, on comprend que grâce à l'utilisation de deux ressorts précontraints montés en opposition ; on réalise en temps normal un point fixe fictif , la force de précontrainte des ressorts interdisant tout déplacement relatif entre les deux parties de l'ouvrage à ce niveau lors de l'application de contraintes usuelles, tandis que d'autre part, en cas d'effort inhabituel, l'interposition des ressorts permettra à la partie mobile de l'ouvrage de se déplacer relativement à la partie fixe, tout en assurant l'amortissement de ce mouvement, tandis qu'après cessation de l'action pertubatrice, les ressorts précontraints de force suffisante pourront ramener la partie mobile de l'ouvrage dans sa position initiale pour recréer au même endroit le point fixe fictif de l'ouvrage. L'invention s'applique également à des ouvrages et notamment des ponts comportant des tabliers reposant sur des piles ou appuis comportant un dispositif de positionnement du type conforme à l'invention. L'invention et sa mise en oeuvre apparaîtront plus clairement à l'aide de la description qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels: La figure 1 est une vue schématique illustrant comment repose un tablier de pont sur deux piles entre deux appuis à chaque extrémité du tablier, et ceci de façon générale. La figure 2 montre un dispositif de l'art antérieur permettant le déplacement d'un tablier sur une pile de pont pour autoriser les phénomènes de dilatation/rétraction thermique ainsi que les phénomènes de retrait et de fluage. La figure 3 montre un autre dispositif de l'art antérieur permettant sensiblement d'obtenir les mêmes effets que dans le cas de la figure 2. Les figures 4, 5 et 6 montrent un dispositif de l'art antérieur du type à clavette permettant les mêmes effets et pouvant constituer selon une variante non représentée, mais qui sera décrite brièvement, un point fixe pour l'ouvrage. La figure 7 montre schématiquement un tablier comportant huit points d'appui, dont quatre autorisant tout mouvement de déplacement relatif du tablier par rapport à l'appui, trois autorisant un mouvement de déplacement relatif longitudinal du tablier par rapport à ses appuis, et un constituant un point fixe. La figure 8 montre de façon schématique le montage d'un ressort précontraint et d'un dispositif amortisseur entrant dans la construction d'un dispositif conforme à l'invention. La figure 9 montre l'application de deux mécanismes du type décrit à la figure 8, montés en opposition sur une pile de pont, et agissant sur un tablier supporté par la pile de façon à créer le point fixe fictif conforme à l'invention. En se reportant tout d'abord à la figure 1, on a illustré en 10 un tablier reposant sur deux piles de pont 11 et 12 et à ses extrémités sur deux appuis 13 et 14. Les doubles flèches de la figure 1 illustrent les possibilités de mouvement relatif du tablier par rapport aux piles 11 et 12 et aux appuis 13 et 14. En se reportant à la figure 2, on a illustré une construction classique dans laquelle le tablier 10, reposant sur la tête d'une pile de pont 11, repose par l'intermédiaire d'une plaque d'acier inoxydable 15, d'une plaque en Téflon (marque déposée) 16, d'un piston 17 reposant dans une cuvette 18 avec interposition d'un élastomère 19 sur une dalle 20, par exemple en béton posée sur la tête de pile 11. Comme illustré par les doubles flèches F1, F2, cette construction permet le libre déplacement à glissement, notamment dans le sens longitudinal du tablier 10 par rapport à la pile de pont 11, et un certain mouvement d'amortissement vertical par l'intermédiaire du piston 17 comprimant l'élastomère 19. A la figure 3, on a schématisé une autre réalisation de l'art antérieur dans laquelle le tablier 10 repose sur la tête de pile de pont 11 par l'intermédiaire d'un bloc en caoutchouc 21, par exemple de type néoprène. La déformation de ce bloc, par exemple vers la droite comme illustré par les traits interrompus, permet également un certain degré de liberté autorisant un déplacement limité du tablier 10 par rapport à la pile de pont 11 et un léger mouvement vertical selon la compression plus ou moins forte sous charge du bloc de néoprène 21. La figure 4 illustre de façon schématique le montage du tablier 10 sur une pile de pont 11 reposant elle-même sur le sol 22. Aux figures 5 et 6, on a illustré une variante dans laquelle le tablier 10 repose sur la pile li par l'intermédiaire d'une dalle 23, sur laquelle est monté un rail 24, dans lequel s'engage une clavette 25, elle-même solidaire de la face inférieure du tablier 10. La clavette 25 peut coulisser longitudinalement dans le chemin 26 du rail 24, permettant ainsi le libre déplacement en coulissement longitudinal dans le double sens de la flèche F1 du tablier par rapport à la pile. Si au lieu d'une simple clavette 25, on prévoit une clavette en croix (non représentée) pénétrant dans deux rails dirigés perpendiculairement solidaires de la pile de pont, on réalise bien entendu un verrouillage par point fixe interdisant tout déplacement en ce point du tablier par rapport à la pile. L'inconvénient du système pour un tel point fixe, est que si la clavette est trop résistante, en cas d'un séisme ou d'une autre perturbation importante, la pile peut être détruite, alors que si la clavette est construite de façon à pouvoir se cisailler dans de telles circonstances, alors le tablier n'est plus retenu et il peut se déplacer de façon inconsidérée. Selon le schéma de la figure 7, on a supposé que le tablier 10 reposait sur 8 appuis référencés respectivement par les lettres A à H. Les quatre appuis A, B, C, D sont supposés être des appuis glissants permettant tous les déplacements, en particulier dans la direction longitudinale selon la double flèche F1, et dans la direction transversale du tablier selon la direction de la double flèche F3. De tels appuis peuvent être par exemple du type décrit et illustré aux figures 2 et 3. En ce qui concerne les appuis E, F et H, on a supposé qu'il s'agissait d'appuis permettant un déplacement libre dans une seule direction, à savoir la direction longitudinale du tablier selon la double flèche F1. I1 peut s'agir par exemple d'appuis du type illustré aux figures 5 et 6. Enfin en G, on a illustré la position d'un point fixe; c'est autour de ce point G que le tablier est ancré par rapport à l'ouvrage, ce point ne devant en principe pas se déplacer par rapport aux autres parties supposées fixes de ouvrage et notamment de l'appui qui le supporte, tel qu'une pile de pont montée à cet endroit. En se reportant à la figure 8, on a illustré schématiquement une partie du dispositif conforme à l'invention constituée d'un ressort précontraint 30 et d'un amortisseur 31 montés entre deux parties respectivement de tablier 10 et de pile 11 d'un pont. Un dispositif conforme à l'invention est constitué de deux telles parties de dispositif référencées 32 dans leur ensemble, et en se reportant à la figure 9, on voit comment est réalisé le montage en opposition de deux telles parties de dispositif entre la pile de pont il et le tablier supporté par cette pile. Le tablier 10 peut être supporté sur la tête de pile 11 par exemple au moyen d'un dispositif 33 de type à pot glissant ou à bloc élastomère tel qu'illustré aux figures 2 et 3, ou encore au moyen d'un dispositif à clavette de glissement tel qu'illustré aux figures 5 et 6. Cependant, le mouvement de déplacement dans le sens de la double flèche F1 est contrarié par l'interposition des deux dispositifs 32 comportant chacun un ressort précontraint 30 et un dispositif amortisseur 31. Les ressorts précontraints 30 tendent à maintenir en position relative fixe la tête de pile et le tablier en ramenant le dispositif en position centrale symétrique dans laquelle les forces des ressorts s'équilibrent Cependant, en cas d'effort inhabituel, le tablier pourra glisser dans le sens de la force appliquée selon la flèche F1 pour comprimer davantage le ressort qui encaissera l'effort en parallèle avec l'amortisseur 31. Après cessation de la perturbation, le dispositif ramènera automatiquement le tablier en position centrale. En tant que dispositif amortisseur 31, on utilisera avantageusement des amortisseurs à compression de gomme élastomère ou des amortisseurs de type hydraulique. Bien entendu, la force de la précontrainte des ressorts sera calculée en fonction des masses à amortir, dans le cas considéré de la masse du tablier. La force de la précontrainte doit être également suffisante pour, après cessation de l'effort, ramener effectivement le tablier en position en vainquant les forces de friction du tablier sur ces appuis. On notera qu'avantageusement, le dispositif de formation de point fixe fictif ou virtuel selon l'invention est monté préférentiellement vers le milieu du tablier, de façon à réduire en particulier l'amplitude des mouvements de déplacement de tous les points du tablier. Dans le cas d'un pont constitué de plusieurs tabliers juxtaposés, on prévoira avantageusement un point fixe virtuel en cause par tablier. On comprendra que selon l'invention après terminaison de la perturbation le point fixe se trouve régénéré, de sorte qu'on crée en quelque sorte un point fixe régénérable . Bien entendu le dispositif peut être monté sur le tablier pour amortir son déplacement longitudinal (direction des flèches F1, figure 7) et/ou transversal (direction des flèches F3, figure 7). Revendications 1. Dispositif pour le positionnement d'au moins un point fixe dans un ouvrage de génie civil assurant en temps normal le verrouillage en position d'un point d'une partie de l'ouvrage par rapport à une autre partie support réputée fixe, telle qu'une pile de pont ou tout autre appui, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'étant destiné, d'une part à permettre le déplacement de ce point lors de l'apparition de l'application d'efforts inhabituels tels que dus à un séisme, à un arrêt d'urgence d'un train sur un pont ou à toute autre perturbation, et d'autre part à ramener la partie de l'ouvrage à sa position de départ dès la cessation de l'action perturbatrice, le dispositif comprend au moins deux ressorts amortisseurs (30) précontraints montés en opposition de chaque côté du point fixe et agissant d'une part sur la partie relativement mobile de l'ouvrage, telle qu'un tablier de pont (10), et d'autre part sur une partie réputée fixe de l'ouvrage, telle qu'une pile de pont (11). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte, en parallèle avec les ressorts précontraints (30), des amortisseurs de déplacement (31). 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les amortisseurs sont d'un type à compression de gomme élastomère. 4. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que les amortisseurs sont d'un type hydraulique. 5. Application à la tenue de ponts comportant des tabliers reposant sur des piles ou appuis caractérisée en ce que chaque tablier (10) comporte un dispositif de positionnement (32, 32) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 6. Application du dispositif selon la revendication 5 caractérisée en ce que le dispositif est monté préférentiellement vers le milieu du tablier. 7. Application selon la revendication 5 ou la revendication 6 caractérisée en ce que le dispositif étant monté entre le tablier (10) et une des piles (11) qui le supporte, on dispose de part et d'autre de la tête de pile un ressort précontraint (30) qui prend appui d'une part de chaque côté de la tête de pile (11) et d'autre part sur le tablier (10). 8. Application selon la revendication 7 caractérisée en ce que au moins un dispositif comprenant deux ressorts précontraints (30) en opposition est disposé dans le sens de la direction longitudinale du tablier.