Brevet FR2751354A1 — publié le 19980123

La présente invention concerne un système d'assemblage d'éléments préfabriqués en béton constituant la paroi voûtée d'un ouvrage d'art. Il est bien connu d'aménager un passage sous un talus remblayé, notamment pour une voie de circulation routière ou pour un cours d'eau, au moyen d'un ouvrage d'art comprenant une paroi voûtée. Le document intitulé "Passages inférieurs voûtés" de 1978, édité par la Direction Générale des Transports Intérieurs du ministère français des transports, décrit un tel ouvrage d'art, constitué par une succession d'éléments de forme courbe disposés côte à côte, formant la paroi voûtée de l'ouvrage, et par un radier ou deux semelles d'appui parallèles, supportant ces éléments. Pour des conduits de faible section, les éléments formant la voûte de l'ouvrage peuvent être de section sensiblement hémi-tubulaire. Par contre, il devient impossible de fabriquer et de transporter sur le site de tels éléments dès lors que la largeur à la base de l'ouvrage dépasse environ cinq mètres ou que la hauteur de celui-ci dépasse environ trois mètres. La paroi voûtée est alors réalisée, sur un même segment de l'ouvrage, par assemblage de plusieurs éléments. La plupart du temps, ces éléments représentent chacun une moitié de la section voûtée de l'ouvrage. Ils viennent en appui les uns contre les autres au niveau de la clé de voûte et sont assemblés selon l'une ou l'autre des manières décrites plus loin. Il est utile de prévoir une possibilité de pivotement des éléments voûtés situés sur un côté de l'ouvrage par rapport aux éléments voûtés situés sur l'autre côté de l'ouvrage, au niveau de la clé de voûte, et de prévoir une possibilité de pivotement des éléments voûtés par rapport au radier ou aux semelles d'appui. Ces éléments peuvent ainsi jouer les uns par rapport aux autres en réponse aux contraintes exercées par la masse des remblais ou par les mouvements de terrains, et trouver leur position optimale. A défaut de ces possibilités de pivotement, les contraintes générées par la déformation des éléments ne sont pas libérées et sont sources de fissures néfastes à la pérennité de l'ouvrage. Pour permettre ce pivotement, les faces d'appui des éléments présentent une forme plus ou moins arrondie, tandis que les bords inférieurs d'extrémité des éléments présentent une section transversale arrondie et que le radier ou les semelles d'appui présentent des rainures de section transversale arrondie, propres à recevoir ces bords inférieurs des éléments, avec possibilité de glissement. Les faces par lesquelles les éléments viennent en appui les uns contre les autres peuvent comprendre des profils complémentaires d'emboîtement, permettant un autopositionnement des éléments au moment de leur pose. Notamment, une série d'éléments située sur un côté de l'ouvrage comprend une nervure longitudinale arrondie, et l'autre série d'éléments comprend une rainure longitudinale arrondie dans laquelle la nervure est reçue avec possibilité de glissement, les arrondis de ces nervure et rainure étant centrés sur l'axe de pivotement des éléments. Selon une technique d'assemblage connue, chaque élément formant la voûte présente, au niveau de son extrémité supérieure, une face d'appui contre l'élément situé en regard et des armatures sortantes faisant saillie sur le côté extérieur de l'élément. Après mise en appui des différents éléments les uns contre les autres, les armatures sortantes d'une série d'éléments situés sur un même côté de l'ouvrage reçoivent des barres longitudinales de clavetage, puis une longrine en béton venant noyer ces armatures et ces barres est coulée sur place. Il est ainsi réalisé deux longrines, une permettant d'assembler les éléments situés sur l1un des côtés de l'ouvrage et l'autre permettant d'assembler les éléments situés sur l'autre côté de l'ouvrage. Les deux séries d'éléments ne sont donc pas solidarisées entre elles, ce qui permet le jeu précité des éléments. Cette absence totale d'assemblage transversal n'est toutefois pas souhaitable. Dans des cas extrêmes, en effet, il n'est pas exclu que certains éléments puissent se déplacer par rapport aux éléments situés en regard, de sorte que leurs extrémités supérieures ne portent plus les unes contre les autres. La réalisation des longrines est par ailleurs une opération relativement délicate et complexe. La réalisation d'une étanchéité au niveau de l'espace existant entre les longrines est également un problème délicat à traiter. Des infiltrations d'eau de ruissellement à cet endroit peuvent, à la longue, affecter la solidité de l'assemblage des éléments. Une autre technique d'assemblage consiste à prévoir des armatures sortantes telles que précitées, à mettre les différents éléments en appui les uns contre les autres, à placer des armatures longitudinales et transversales au travers de ces armatures sortantes, puis à couler sur place une longrine venant noyer ces différentes armatures. Une longrine unique vient ainsi réaliser l'assemblage des éléments situés sur les deux côtés de l'ouvrage. Toutefois, les éléments n'ont plus la possibilité de jeu précitée, et transmettent à la longrine de contraintes transversales très importantes. Ces contraintes sont d'autant plus importantes que la longrine est située à distance des faces par lesquelles les éléments sont en appui les uns contre les autres, et qu'il peut se produire des phénomènes de levier. Il en résulte presque systématiquement l'apparition de fissures dans la longrine ou dans les éléments, qui affectent la résistance de l'ouvrage dans le temps. Le coffrage et le coulage d'une telle longrine sont de plus des opérations relativement complexes. Le document précité de 1978 montre également une technique d'assemblage des éléments situés sur les deux côtés de l'ouvrage. Dans ce cas, les éléments ne sont pas conçus pour venir en appui les uns contre les autres mais s'interrompent à distance de la clé de voûte et comprennent des armatures faisant saillie de leur bord supérieur, dans le prolongement de leur paroi. Un échafaudage de hauteur correspondant à la hauteur de la voûte est mis en place sur le radier, au droit de la clé de voûte, cet échafaudage supportant une plaque de même courbure que la voûte. Les éléments constituant la voûte sont ensuite placés sur le radier et maintenus de manière à ce que leurs bords supérieurs soient en regard, sans contact, et viennent au contact de ladite plaque. Des armatures longitudinales sont reliées aux armatures des éléments et l'ensemble est noyé dans du béton coulé, ladite plaque formant un fond de coffrage. Cette solution permet d'obtenir une voûte sensiblement homogène dans sa structure. Toutefois, elle n'est pas utilisée en pratique compte de sa complexité de mise en oeuvre. Il serait en effet extrêmement fastidieux de monter l'échafaudage, de positionner les éléments en les étayant afin qu'ils viennent au contact de la plaque, de mettre en place ces armatures relativement complexes, de couler une quantité importante de béton pour réaliser l'assemblage, puis de retirer l'ensemble de l'échafaudage. De plus, toute possibilité de jeu des éléments est supprimée. Des problèmes d'étanchéité entre les parties préfabriquées et la partie coulée sur place peuvent également se poser. La demande de brevet français nO 94-09607 décrit, quant à elle, une solution intéressante mais non dénuée d'inconvénients. En effet, la forme supérieure des éléments induit une discontinuité de la paroi voûtée, néfaste à un travail harmonieux de celle-ci lorsqu'elle subit des contraintes. De plus, les éléments situés sur les deux côtés de l'ouvrage sont reliés les uns aux autres par une longrine, ce qui ne permet pas le jeu précité des éléments. Les éléments ne sont pas auto-positionnables au moment de leur mise en place, ce qui implique la pose de pièces transversales de jonction des éléments à l'intérieur de l'ouvrage, avant coulage de la longrine, puis le retrait de ces pièces une fois la longrine coulée. Ces opérations sont relativement longues et complexes. La présente invention vise à remédier à l'ensemble des inconvénient précités, en fournissant un système d'assemblage simple à mettre en oeuvre, permettant une liaison des éléments constituant la paroi voûtée sans exclure une possibilité de jeu relatif des éléments ni un auto-positionnement de ces éléments lors de leur mise en place, et permettant un travail harmonieux de la paroi voûtée lorsqu'elle subit des contraintes. L'ouvrage d'art concerné comprend, de manière connue en soi, un radier ou des semelles d'appui sur lesquelles reposent des éléments préfabriqués de forme courbe permettant de constituer la paroi voûtée de l'ouvrage, ces éléments venant en appui les uns contre les autres et étant assemblés les uns aux autres, notamment au niveau de la clé de voûte. Selon l'invention - chaque élément comprend au moins un conduit courbe, débouchant d'une part sur une face de la paroi de l'élément et d'autre part sensiblement à mi-hauteur de la face d'extrémité par laquelle cet élément vient en appui contre un élément situé en regard, la courbure de ce conduit étant constante et ayant son centre situé dans le plan par lequel ces faces d'appui respectives des éléments viennent en contact l'une de l'autre ; - les conduits de deux éléments qui viennent en appui l'un contre l'autre sont aménagés dans un même plan vertical perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'ouvrage et ont le même rayon de courbure, de sorte que leurs ouvertures débouchant dans les faces d'appui des éléments viennent en coïncidence l'une de l'autre lors que les éléments sont en appui, et - une tige de même courbure que les conduits est engagée dans chaque paire de conduits en regard, cette tige comprenant à ses extrémités des moyens permettant sa prise d'appui contre chaque élément respectif, et, à au moins une de ses extrémité, des moyens permettant sa mise en tension de manière à réaliser le serrage des éléments l'un contre l'autre. Les tiges courbes que comprend l'ouvrage selon l'invention permettent ainsi de relier les éléments. Tout risque de déplacement de ces éléments amenant à un décalage de leurs faces d'appui est ainsi éliminé. Ces tiges ont une certaine possibilité de déformation et sont situées, sensiblement à mi-hauteur des faces d'appui mutuel des éléments, donc sensiblement au niveau de l'axe autour duquel un élément peut pivoter par rapport à un autre. Les tiges, sans cesser d'assurer la liaison des éléments, ne s'opposent donc pas au jeu des éléments en réponse aux contraintes exercées par la masse des remblais ou par les mouvements de terrains. Dès lors, les contraintes générées par la déformation des éléments peuvent être libérées, et aucune fissure néfaste à la pérennité de l'ouvrage n'apparaît. En outre, la paroi voûtée présente une structure homogène au niveau de la clé de voûte, et le serrage des éléments s'opère sensiblement dans le prolongement des parois de ces éléments. La paroi voûtée travaille ainsi de manière harmonieuse lorsqu'elle subit des contraintes. De préférence, les éléments représentent chacun une moitié de la section voûtée de l'ouvrage, et la série d'éléments située sur un côté de l'ouvrage est décalée d'environ une demi-largeur d'élément par rapport à la série d'éléments située sur 1 t autre côté de l'ouvrage, chaque élément comprenant alors au moins deux conduits situés chacun du côté de l'une des extrémités de l'élément, chacun de ces conduits venant en face d'un conduit aménagé dans la partie correspondante de l'un des deux éléments situés en regard. Au niveau de la clé de voûte, les tiges assurent ainsi non seulement la liaison transversale mais également la liaison longitudinale des éléments, ce qui élimine la réalisation d'une ou de deux longrines d'assemblage des éléments. Les faces par lesquelles les éléments viennent en appui les uns contre les autres peuvent présenter une forme plus ou moins arrondie, pour favoriser le pivotement relatif des éléments. De préférence toutefois, ces faces comprennent des profils complémentaires d'emboîtement, permettant un auto-positionnement des éléments au moment de leur pose. La partie de chaque élément traversée par le ou les conduits présente avantageusement une épaisseur augmentée, pour assurer une parfaite solidité de l'élément aux endroits où s'exercent les contraintes transmises par la ou les tiges. Cette partie d'épaisseur augmentée peut avantageusement être raccordée latéralement au reste de la paroi de l'élément par une face inclinée dans laquelle débouche le conduit courbe, cette face étant sensiblement perpendiculaire à l'axe du conduit au niveau de cette embouchure. Les moyens de prise d'appui de la tige contre l'élément peuvent ainsi venir directement en appui contre cette face, sans aménagement d'une surface d'appui v particulière. Ces moyens de prise d'appui de la tige contre l'élément et les moyens permettant la mise en tension de cette tige peuvent être simplement constitués par des extrémités rectilignes filetées de la tige, et par des écrous vissés sur ces extrémités, avec d'éventuelles rondelles d'appui. Pour sa bonne compréhension, l'invention est b nouveau décrite ci-dessous en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée du système d'assemblage qu'elle concerne. La figure 1 est une vue en perspective d'un ouvrage d'art comprenant une paroi voûtée, cette paroi voûtée étant constituée par des éléments préfabriqués en béton assemblés grâce au système selon l'invention ; la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne II-II de la figure 1 de deux éléments préfabriqués en béton venant en regard l'un de l'autre, avant assemblage, et la figure 3 est une vue similaire à la figure 2 de ces deux éléments après assemblage. La figure 1 représente un ouvrage d'art 1 comprenant une paroi voûtée 2. Cet ouvrage 1 est destiné à être recouvert par un talus remblayé, et permet d'aménager un passage sous ce talus, notamment pour une voie de circulation routière ou pour un cours d'eau. L'ouvrage 1 est constitué par une succession d'éléments 5 de forme courbe disposés côte à côte, formant la paroi voûtée 2, et par deux semelles d'appui 6 parallèles, supportant ces éléments 5. Les éléments 5 représentent chacun une moitié de la section voûtée de l'ouvrage 1 et viennent en appui les uns contre les autres au niveau de la clé de voûte. La série d'éléments 5 située sur un côté de l'ouvrage 1 est décalée d'une demi-largeur d'élément 5 par rapport à la série d'éléments 5 située sur l'autre côté de l'ouvrage 1. A ses extrémités, l'ouvrage 1 comprend deux éléments 5a dont la largeur est égale à la moitié de celle des éléments 5, afin que l'ouvrage 1 s'interrompe par une face d'extrémité plane. La figure 2 montre les portions supérieures de deux éléments 5 en regard. Chaque élément 5 comprend une partie supérieure 10 ayant une épaisseur de paroi augmentée, cette partie 10 étant délimitée, sur un bord, par la face 11 d'appui de l'élément 5 contre les deux éléments 5 situés en regard et, sur l'autre bord, par une face inclinée 12 qui la raccorde au reste de la paroi de l'élément 5. Chaque élément 5 situé sur un côté de l'ouvrage (sur la droite des figures 2 et 3) comprend, sensiblement à mi-hauteur de sa face d'appui 11, une nervure longitudinale 15, tandis que chaque élément 5 situé sur l'autre côté de l'ouvrage (sur la gauche des figures 2 et 3) comprend une rainure longitudinale 16, située à la même hauteur de la face d'appui 11 que celle à laquelle est située la nervure 15 sur l'autre élément 5. La nervure 15 a une section transversale sensiblement triangulaire et présente une arète arrondie. La rainure 16 a une profondeur moindre que la hauteur de la nervure 15, et présente un fond arrondi ainsi que deux faces latérales formant entre elles un angle supérieur à celui que forment entre eux les flancs de la nervure 15. En outre, chaque élément 5 comprend quatre conduits courbes parallèles 20, débouchant d'une part dans la face 12, par un évidement 21 dont le fond 22 délimite une surface plane coaxiale à l'embouchure du conduit 20, et d'autre part dans l'arète de la nervure 15 et dans le fond de la rainure 16. La courbure de ces conduits 20 est constante et a son centre situé dans le plan par lequel les faces d'appui 11 des deux éléments 5 viennent au contact l'une de l'autre. Ainsi que cela apparaît à la figure 1, les conduits 20 de chaque élément 5 sont groupés en deux paires, dont chacune est située du côté de l'une des extrémités de l'élément 5, à une distance de cette extrémité correspondant sensiblement au quart de la largeur de l'élément 5. Chaque conduit 20 de chacune de ces paires de conduits est aménagé dans un même plan vertical, perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'ouvrage 1, que l'un des conduits 20 de la paire de conduits aménagée dans la partie d'élément 5 située en regard. Les conduits 20 des différents éléments 5 ont le même rayon de courbure, de sorte que leurs ouvertures débouchant dans les nervures 15 et les rainures 16 viennent en coïncidence les unes des autres lorsque les éléments 5 sont en appui. Il apparaît à la figure 3 que deux conduits 20 en regard sont destinés à recevoir une tige 25 de même courbure qu'eux, cette tige 25 comprenant des extrémités rectilignes filetées sur lesquelles sont engagées des rondelles 26 venant en appui contre les fonds 22 des évidements 21, et sur lesquelles sont vissés des écrous 27 de serrage. Le rayon de courbure des conduits 20 et des tiges 25, le diamètre des tiges 25 et l'espacement entre les conduits 20 au sein d'une même paire de conduits sont variables selon les dimensions des ouvrages 1. Pour les ouvrages les plus courants, ledit rayon de courbure peut être de l'ordre d'un mètre, le diamètre des tiges 25 peut être de 20 à 30 mm, et l'espacement entre les conduits 20 au sein d'une même paire de conduits peut varier de 20 à 40 cm. Les bords inférieurs d'extrémité des éléments 5 présentent une section transversale arrondie, tandis que les semelles d'appui 6 présentent des rainures de section transversale arrondie, propres à recevoir ces bords inférieurs des éléments 5 avec possibilité de glissement. En pratique, les semelles 6 sont mises en place sur le chantier, puis les éléments 5 sont placés sur elles, par engagement de leur extrémités inférieures dans les rainures de ces semelles 6 puis par pivotement de ces éléments 5 par rapport à ces semelles 6 jusqu'à engagement des nervures 15 dans les rainures 16. Des gaines 30 sont ensuite placées dans les conduits 20 et/ou autour des tiges 25, pour faciliter l'engagement de ces tiges 25 dans ces conduits 20, puis les rondelles 26 et écrous 27 sont mis en place, avec serrage de ces derniers pour réaliser l'assemblage tant transversal que longitudinal des éléments 5. L'invention fournit ainsi un système d'assemblage des éléments 5 présentant les nombreux avantages décrits plus haut. En particulier, il est simple à mettre en oeuvre, puisqu'il n'implique pas le coulage sur place d'une ou plusieurs longrines ; il permet une liaison transversale des éléments 5 situés sur les deux côtés de l'ouvrage sans exclure une possibilité de jeu de ces éléments les uns par rapport aux autres ; il permet un auto-positionnement de ces éléments 5 lors de leur mise en place, grâce à l'engagement des nervures 15 dans les rainures 16 ; en outre, il permet un travail harmonieux de la paroi voûtée 2 lorsqu'elle subit des contraintes, du fait que cette paroi voûtée présente une structure homogène au niveau de la clé de voûte et que le serrage des éléments 5 s'opère sensiblement dans le prolongement de la paroi de ces derniers. REVENDICATIONS 1- Système d'assemblage d'éléments préfabriqués (5) en béton constituant la paroi voûtée (2) d'un ouvrage d'art (1), cet ouvrage d'art (1) comprenant un radier ou des semelles d'appui (6) sur lesquelles reposent les éléments préfabriqués (5), et ces éléments (5) venant en appui les uns contre les autres en étant assemblés les uns aux autres, notamment au niveau de la clé de voûte, système d'assemblage caractérisé en ce que - chaque élément (5) comprend au moins un conduit courbe (20), débouchant d'une part sur une face (12) de la paroi de l'élément (5) et d'autre part sensiblement à mihauteur de la face d'extrémité (11) par laquelle cet élément (5) vient en appui contre un élément (5) situé en regard, la courbure de ce conduit (20) étant constante et ayant son centre situé dans le plan par lequel ces faces d'appui respectives (11) des éléments (5) viennent en contact l'une de l'autre - les conduits (20) de deux éléments (5) qui viennent en appui l'un contre l'autre sont aménagés dans un même plan vertical perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'ouvrage (1) et ont le même rayon de courbure, de sorte que leurs ouvertures débouchant dans les faces d'appui (11) des éléments (5) viennent en coïncidence l'une de l'autre lors que les éléments (5) sont en appui, et - une tige (25) de même courbure que les conduits (20) est engagée dans chaque paire de conduits (20) en regard, cette tige (25) comprenant à ses extrémités des moyens (26) permettant sa prise d'appui contre chaque élément (5) respectif, et, à au moins une de ses extrémité, des moyens (27) permettant sa mise en tension de manière à réaliser le serrage des éléments (5) l'un contre l'autre. 2 - Système d'assemblage selon la revendication 1, s'appliquant à des éléments (5) qui représentent chacun une moitié de la section voûtée de l'ouvrage (1), la série d'éléments (5) située sur un côté de l'ouvrage (1) étant décalée d'environ une demi-largeur d'élément (5) par rapport à la série d'éléments (5) située sur l'autre côté de l'ouvrage (1), caractérisé en ce que chaque élément (5) comprend au moins deux conduits (20) situés chacun du côté de l'une des extrémités de l'élément (5), chacun de ces conduits (20) venant en face d'un conduit (20) aménagé dans la partie correspondante de l'un des deux éléments (5) situés en regard. 3 - Système d'assemblage selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que les faces (11) par lesquelles les éléments (5) viennent en appui les uns contre les autres comprennent des profils complémentaires d'emboîtement (15,16), permettant un autopositionnement des éléments (5) au moment de leur pose. 4 - Système d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la partie (10) de chaque élément (5) traversée par le ou les conduits (20) présente une épaisseur augmentée. 5 - Système d'assemblage selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie (10) d'épaisseur augmentée est raccordée latéralement au reste de la paroi de l'élément (5) par une face inclinée (12) dans laquelle débouche le conduit courbe (20), cette face (12) étant sensiblement perpendiculaire à l'axe du conduit (20) au niveau de cette embouchure. 6 - Système d'assemblage selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de prise d'appui de la tige (25) contre l'élément (5) et les moyens permettant la mise en tension de cette tige (25) sont constitués par des extrémités rectilignes filetées de la tige (25), et par des écrous (27) vissés sur ces extrémités, avec d'éventuelles rondelles d'appui (26).