Brevet FR2775991A1 — publié le 19990917

-1- 2775991 La présente invention concerne un joint de dilatation pour ouvrage routier, du type comprenant deux rangées de dents aptes à s'imbriquer et fixées respectivement sur deux portions d'ouvrage routier en regard l'une de l'autre. Un joint de ce type est décrit par exemple dans le brevet français d'invention 2 737 231. Les joints connus n'empêchent pas l'endommagement de l'ouvrage en cas de secousse sismique. La présente invention vise à proposer un nouveau joint permettant d'éviter en cas de séisme l'endommagement des portions d'ouvrage sur lesquelles les éléments du joint sont fixés ou à tout le moins de limiter les dommages causés à l'ouvrage au niveau du joint. Le joint de dilatation pour ouvrage routier selon l'invention est du type comprenant deux éléments à fixer respectivement sur deux portions d'ouvrage routier en regard l'une de l'autre, chaque élément comportant une rangée de dents, les dents des deux rangées étant aptes à s'imbriquer, et se caractérise par le fait que l'un au moins des éléments présente des zones de rupture préférentielle destinées à rompre pour prévenir l'endommagement des portions d'ouvrage en cas de déplacement relatif de ces dernières dans au moins une direction prédéterminée et sur une distance prédéterminée sous l'effet d'un séisme. Dans une réalisation préférée, lesdites zones de rupture préférentielle sont localisées sur des moyens d'assemblage, constitués par exemple par des boulons présentant un rétreint, ces boulons étant positionnés de manière à ce que ce rétreint se situe sensiblement à l'interface des éléments à assembler. Les zones de rupture préférentielle peuvent être agencées pour rompre en cas de rapprochement excessif des portions d'ouvrage dans une direction parallèle aux dents (séisme longitudinal) et/ou en cas de déplacement relatif excessif des portions d'ouvrage dans une direction perpendiculaire aux dents (séisme transversal). Grâce à l'invention, on permet des déplacements de grande amplitude des portions d'ouvrage après rupture des zones de rupture préférentielle du joint, ce qui autorise le fonctionnement de systèmes dissipateurs d'énergie tels que des amortisseurs destinés à protéger l'ouvrage. Dans une réalisation préférée, les dents d'un des éléments sont assujetties à un socle fixé sur la portion d'ouvrage associée et cet élément comporte avantageusement une traverse arrière s'étendant perpendiculairement aux dents entre ces dernières et le revêtement routier de la portion d'ouvrage associée et reliée au socle par des moyens d'assemblage dont la -2- 2775991 résistance aux forces de cisaillement est choisie de manière à libérer la traverse arrière en cas de séisme longitudinal. De préférence, un matériau relativement mou du type asphalte ou bitume élastomère par exemple est coulé entre la traverse arrière et le revêtement routier de la portion d'ouvrage associée. Dans une réalisation préférée, les dents sont assujetties au socle par des moyens d'assemblage dont la résistance aux forces de cisaillement est choisie de manière à les libérer en cas de séisme transversal. Dans une réalisation préférée, les faces en regard des dents et du socle présentent au moins une liaison par complémentarité de formes, permettant à la fois la reprise par le socle des efforts de freinage exercés sur les dents et un déplacement transversal des dents relativement au socle en cas de rupture des zones de rupture préférentielle reliant lesdites dents au socle. Les faces des dents peuvent présenter deux rainures s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale des dents et le socle peut comporter deux nervures complémentaires conformées pour s'engager dans lesdites rainures. L'invention a encore pour objet un élément pour joint de dilatation pour ouvrage routier, cet élément comportant un socle à ancrer dans une portion d'ouvrage routier et une rangée de dents destinées à constituer une surface de roulement, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'assemblage à effort de rupture prédéterminé, choisis et disposés de manière à rompre en cas de sollicitation excessive de l'élément, lors d'un séisme, afin de ne pas endommager la portion d'ouvrage associée. L'invention a encore pour objet un procédé pour la mise en place d'un joint de dilatation pour ouvrage routier tel qu'un tablier de pont, comprenant deux éléments fixés respectivement sur deux portions d'ouvrage en regard l'une de l'autre, dont l'une au moins présente un décrochement, chacun des éléments présentant une rangée de dents s'étendant en direction de l'autre élément, ces rangées de dents étant aptes à s'imbriquer lorsque lesdits éléments sont rapprochés, ce procédé comprenant les étapes consistant à: - mettre en place l'un des éléments sur la portion d'ouvrage présentant le décrochement, cet élément comportant un socle assujetti à des -35 moyens d'ancrage, - couler du béton pour solidariser le socle et la portion d'ouvrage, 3- - couler un matériau relativement mou tel que de l'asphalte ou du bitume élastomère entre l'élément et le revêtement routier de ladite portion d'ouvrage. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d'un exemple de réalisation non limitatif de l'invention, et à l'examen du dessin annexé sur lequel - la figure 1 est une vue de dessus, schématique et partielle, d'un joint de dilatation conforme à l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe, schématique et partielle, selon le trait de coupe II-II de la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe, schématique et partielle, selon le trait de coupe III-III de la figure 1, et - la figure 4 est une vue en coupe, schématique et partielle, selon le trait de coupe IV-IV de la figure 1. On a représenté sur les figures 1 à 4 un joint 1 destiné à relier deux portions d'ouvrage routier 2, 3 pour assurer la continuité des surfaces de roulement respectives 4,5 portées par ces portions d'ouvrage. Le joint 1 comporte deux éléments métalliques 6, 7 solidaires respectivement des portions d'ouvrage 2 et 3. Ces éléments 6 et 7 comportent des rangées de dents respectives 8 et 9 qui s'imbriquent, comme représenté sur la figure 1. Les dents 8 de l'élément de gauche 6 sont fixées sur un socle 10 qui peut être constitué d'une ou plusieurs plaques métalliques disposées bout à bout, selon la largeur de l'ouvrage. Dans l'exemple décrit, la fixation de chaque dent 8 sur le socle 10 s'effectue à l'aide de moyens d'assemblage 12 à effort de rupture prédéterminé. Ces moyens d'assemblage 12 sont constitués de préférence par des boulons 12 venant en prise dans des perçages borgnes taraudés 11 réalisés en face inférieure des dents 8 et prenant appui par leur tête contre la face inférieure du socle 10, comme représenté sur la figure 3. Chaque boulon 12 présente un rétreint 13 se situant sensiblement au niveau de l'interface entre la dent 8 considérée et le socle 10, de maniere à lui permettre de rompre lorsque l'effort de cisaillement, exercé perpendiculairement à la direction longitudinale de la dent, excède une valeur prédéterminée. - 4 - Dans l'exemple décrit, chaque dent 8 est fixée au socle 10 par deux boulons 12 se situant a proximité de ses extrémités longitudinales, comme on peut le voir sur la figure 3. Par ailleurs, afin de permettre au socle 10 de reprendre 3 directement au moins une partie des efforts exercés sur les dents 8 lors du freinage d'un véhicule lourd et éviter ainsi de solliciter outre mesure les boulons 12, une liaison par complémentarité de formes est prévue entre les faces en regard des dents 8 et du socle 10. Plus précisément, le socle 10 comporte deux-rainures 30 et 31 s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale des dents et chaque dent 8 comporte deux nervures 32 et 33 respectivement destinées à s'engager dans les rainures 30 et 31, comme représenté sur la figure 3. Les perçages borgnes taraudés 11 sont dans l'exemple décrit réalisés au niveau de ces nervures 32 et 33, comme on peut le voir également sur la figure 3. L'élément de gauche 6 comporte en outre une traverse arrière 16, constituée par un ou plusieurs profilés selon la largeur de l'ouvrage, s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale des dents 8. La traverse arrière 16 est fixée sur le socle 10 à l'aide de moyens d'assemblage à effort de rupture prédétermine. Plus précisément, la traverse arrière 16 comporte, sur sa face inférieure, des perçages borgnes taraudés 18 dans lesquels viennent en prise des boulons 17 dont la tête prend appui contre la face inférieure du socle 10. Chaque boulon 17 présente un rétreint 19 qui se situe sensiblement au niveau de l'interface entre la traverse arrière 16 et le socle 10 et qui lui permet de rompre lorsque l'effort de cisaillement, exercé parallèlement à la direction longitudinale des dents 8, excède une valeur prédéterminée. Le socle 10 est assujetti à la portion d'ouvrage 2 au moyen de boulons d'ancrage 21 qui prennent appui en partie supérieure dans des lamages du socle 10 et s'étendent en partie inférieure dans un décrochement 22 de la portion d'ouvrage 2, pourvu d'armatures 23 solidaires de celle-ci. Du béton 34 est coulé dans le décrochement 22 pour assurer l'ancrage des boulons 21. -5- 2775991 Un matériau 35 relativement mou tel que par exemple du bitume élastomère ou de l'asphalte est coulé dans l'intervalle existant entre la traverse arrière 16 et le revêtement routier 4 de la portion d'ouvrage 2, comme représenté sur la figure 2. Les dents 9 de l'élément de droite 7 se raccordent, du côté de la portion d'ouvrage 3, à une partie commune 24 venue de moulage avec les dents. La portion d'ouvrage 3 présente un décrochement 25 dans lequel s'étendent des armatures 26 solidaires de celle-ci. Des boulons d'ancrage 27 prennent appui en partie supérieure dans le fond de lainages 28 de la partie commune 24 et s'étendent en partie inférieure dans le décrochement 25. Un matériau 36 tel que du béton teinté est coulé dans ce décrochement 25 pour servir à l'ancrage des boulons 27 et assurer la continuité de la surface de roulement entre le revêtement 5 et l'élément 7. En variante, on coule du béton dans le décrochement 25 jusqu'au niveau inférieur du revêtement routier et ensuite on coule de l'asphalte porphyré jusqu'au niveau supérieur du revêtement pour assurer la continuité de la surface de roulement. Une bande déformable 40 est fixée sur les faces en regard des portions d'ouvrage 2, 3, sous les rangées de dents 8 et 9, comme représenté sur la figure 2. Lors des dilatations de l'ouvrage, les portions 2 et 3 se rapprochent ou s'éloignent parallèlement à la direction longitudinale des dents 8 et 9, et ces dernières s'imbriquent plus ou moins. On notera que les dents 9 sont plus longues que les dents 8. En temps normal, l'écart entre les faces en regard des portions d'ouvrage 2 et 3 est supérieur à la distance entre l'extrémité libre des dents 9 et la traverse arrière 16 et l'écart entre les extrémités libres des dents 8 et la partie commune 14 est supérieure à l'intervalle séparant les extrémités libres des dents 9 et la traverse arrière 16. La course maximum en déplacement des éléments 2 et 3 l'un par rapport à l'autre parallèlement à la direction longitudinale des dents 8 et 9 sous l'effet des dilatations des portions d'ouvrage 2 et 3, autrement dit le souffle du joint, est inférieure à l'écart initial entre les extrémités libres des dents 9 et la traverse arrière 16. 6 - En cas de séisme transversal, c'est-à-dire de déplacement des portions d'ouvrage 2 et 3 l'une par rapport à l'autre perpendiculairement a la direction longitudinale des dents 8 et 9, ces dernières viennent en appui les unes contre les autres, et si l'effort 3 exercé par les dents 9 sur les dents 8 excède une valeur prédéterminée, les boulons 12 rompent, ce qui libère les portions d'ouvrage 2 et 3 et évite l'endommagement de ces dernières. En cas de séisme longitudinal, c'est-à-dire de rapprochement des portions d'ouvrage 2 et 3 et de venue en butée des dents 9 contre la traverse arrière 16, les boulons 17 rompent et autorisent ainsi une course supplémentaire des dents 9 en direction de la portion d'ouvrage 2. La résistance mécanique relativement faible du matériau 35 permet le dégagement de la traverse arrière 16 et n'entrave pas outre mesure le déplacement des dents 9 en direction de la portion d'ouvrage 2. On comprend que grâce à l'invention, après le séisme, les dégâts sur les portions d'ouvrage 2 et 3 sont moindres qu'avec les joints de dilatation connus ne comportant pas de zones de rupture préférentielle. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit. En particulier, on peut réaliser un joint destiné à libérer les portions d'ouvrage en cas de séisme transversal uniquement, en 2 5 fixant la traverse arrière 16 au socle 10 de manière conventionnelle, sans utiliser de boulons à effort de rupture prédéterminée. -- 7 -- REVENDICATIONS 1 - Joint (1) de dilatation pour ouvrage routier, comprenant deux éléments (6:7) à fixer respectivement sur deux portions (2;3) d'ouvrage routier en regard l'une de l'autre, chaque élément (6:7) comportant une rangée de dents (8:9). les dents des deux rangées étant aptes à s'imbriquer, caractérisé par le fait que l'un (6) au moins des éléments présente des zones de rupture préférentielle (13:19) destinées à rompre pour prévenir l'endommagement des portions (2;3) d'ouvrage routier en cas de déplacement relatif de ces dernières dans au moins une direction prédéterminée et sur une distance prédéterminée, sous l'effet d'un séisme. 2 - Joint selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdites zones de rupture préférentielle sont localisées sur des moyens d'assemblage (12;17). 3 - Joint selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'assemblage (12:17) sont constitués par des boulons présentant un rétreint (13:19), ces boulons étant positionnés de manière à ce que ce rétreint se situe sensiblement à l'interface des éléments à assembler. 4 - Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 3. caractérisé par le fait que lesdites zones de rupture préférentielle (19) sont agencées pour rompre en cas de séisme longitudinal. - Joint selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que lesdites zones de rupture préférentielle (13) sont agencées pour rompre en cas de séisme transversal. 6 - Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les dents (8) de l'un (6) des éléments sont assujetties à un socle (10) fixé sur la portion d'ouvrage associée (2). 7 - Joint selon la revendication 6, caractérisé par le fait que cet élément (6) comporte une traverse arrière (16) s'étendant perpendiculairement aux dents (8) entre ces dernières et le revêtement routier (4) de la portion d'ouvrage associée (2) et par le fait que ladite traverse arrière (16) est reliée au socle (10) par des moyens d'assemblage (17) dont la résistance aux forces de cisaillement est choisie de manière à libérer la traverse arrière en cas de séisme longitudinal. 8 - Joint selon la revendication précédente, caractérisé par le fait qu'un matériau relativement mou du type asphalte ou bitume - 8 - élastomère est coulé entre la traverse arrière (16) et le revêtement routier (4) de la portion d'ouvrage associée (2). 9 - Joint selon l'une quelconque des revendications 6 à 8. caractérisé par le fait que ces dents (8) sont assujetties au socle (10) par des moyens d'assemblage (12) dont la résistance aux forces de cisaillement est choisie de manière à les libérer en cas de séisme transversal. - Joint selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé par le fait que les faces en regard desdites dents (8) et du socle (10) présentent au moins une liaison par complémentarité de formes permettant à la fois la reprise par le socle (10) des efforts de freinage exercés sur les dents (8) et un déplacement transversal des dents relativement au socle en cas de rupture de zones de ruptures préférentielle reliant lesdites dents (8) au socle (10). 11 - Joint selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les faces des dents (8) présentent deux rainures s'étendant perpendiculairement à la direction longitudinale des dents et le socle (10) comporte deux nervures complémentaires conformées pour s'engager dans lesdites rainures. 12 - Joint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les dents (9) de l'un des éléments sont plus longues que les dents (8) de l'autre élément (6). 13 - Elément (6) pour joint de dilatation pour ouvrage routier, cet élément comportant un socle (10) à ancrer dans une portion d'ouvrage routier (2) et une rangée de dents (8) destinées à constituer une surface de roulement, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'assemblage (12) à effort de rupture prédéterminé, choisis et disposés de manière à rompre en cas de sollicitation excessive de l'élément (6) lors d'un séisme afin de ne pas endommager la portion d'ouvrage associée. 14 - Procédé pour la mise en place d'un joint de dilatation pour ouvrage routier tel qu'un tablier de pont, comprenant deux éléments (6,7) dont un tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 12, fixés respectivement sur deux portions d'ouvrage (2,3) en regard l'une de l'autre, dont l'une au moins présente un décrochement, chacun des éléments (6.7) présentant une rangée de dents (8,9) s'étendant en direction de l'autre élément. ces -9 -2775991 rangées de dents étant aptes à s'imbriquer lorsque lesdits éléments sont rapprochés, ce procédé comprenant les étapes consistant à: - mettre en place l'un des éléments (6) sur une portion d'ouvrage présentant un décrochement (22), cet élément comportant un socle (10) assujetti à des moyens d'ancrage (21). - couler du béton (34) pour solidariser le socle et la portion d'ouvrage. - couler un matériau (35) relativement mou tel que de l'asphalte ou du bitume élastomère entre l'élément (6) et le revêtement routier de ladite portion d'ouvrage.