Brevet FR2813620A1 — publié le 20020308

Il existe de nombreux procédés pour la réalisation des murs de soutènement et des merlons antibruit, à partir d'éléments préfabriqués (1) en béton ou en d'autres matériaux, empilés, constituant le parement (2), figure (1). Un certain nombre de ces procédés utilise la technique de renforcement du massif de remblai (3) à l'arrière du parement, moyennant des renforts (4) de différentes natures. Qu'il s'agisse d'un massif renforcé ou non, la descente de charge s'effectue, plus ou moins partiellement, au travers du parement en sollicitant les éléments préfabriqués à leur interface. Les sollicitations engendrées dans les éléments préfabriqués dépendent, outre la hauteur des terres à soutenir (5) et les caractéristiques des matériaux de remblai (6), de l'aire de ces éléments à leur niveau de contact (7), figure (2). Ces sollicitations dépendent également et surtout de l'état de surface à l'interface des éléments. Les procédés existants emploient des éléments parallélépipédiques avec des grandes surfaces de contact plutôt planes. L'inconvénient majeur de ces systèmes demeure dans le fait que d'une façon générale et notamment lorsque les éléments (1) sont en béton, ils représentent, au niveau de leur surface de contact, des irrégularités ou l'absence d'un total parallélisme ; ceci entraînant de fortes concentrations de contraintes dans les points de contact qui sont de caractère aléatoire, sans aucune maîtrise en ce qui concerne la conception et le dimensionnement des produits. Les irrégularités sur les surfaces de contact peuvent avoir comme origine un ou plusieurs des paramètres suivants : les tolérances de moules de fabrication et / ou les tolérances sur les dimensions des produits dues au procès de fabrication ainsi que les tolérances relatives à la mise en oeuvre des produits sur chantier. De plus, ces concentrations s'accentuent avec le basculement quoique faible des produits en fonctionnement, sous l'effet des poussées des terres. Ce phénomène est à l'origine de fissuration ou rupture couramment constatée des éléments préfabriqués en béton. De plus, dans ce système d'interface l'on ne maîtrise pas les zones dans lesquelles l'élément en béton sera sollicité. A chaque fois que ces sollicitations ont lieu dans les bords des produits, elles entraînent l'épaufrure et la cassure des coins (8) des produits ; ces coins étant de nature fragile par rapport au coeur des éléments, figure (3). Pour faire face à ce problème, les procédés actuels sont amenés à ferrailler le béton d'une façon arbitraire et parfois considérable, sans pour autant éviter efficacement au moins la fissuration. La présente invention propose un nouveau dispositif à l'interface des éléments en béton, de préférence, intégré à ces derniers et permettant de résoudre les problèmes ci- dessus décrits. Cette invention concerne d'une façon prioritaire les préfabriqués en béton, du fait que le béton a une résistance en traction plutôt limitée par rapport à sa résistance en compression. Les figures (4) à (8) présentent l'objet de l'invention avec quelques exemples non limitatifs. La figure (4) décrit un élément (1) selon l'invention, ainsi qu'une coupe et une élévation de mur constitué à partir de ces éléments. Le parement (2) du mur est constitué des éléments (1) ainsi que des dalles (16) intercalées dans les échancrures des éléments (1). La figure (5) montre un autre élément (1) selon l'invention. Les murs réalisés à partir de ces éléments dans lesquels sont disposées des dalles (13), sont comme dans la figure (4), vêgétalisables. La figure (6) montre un autre élément (1) selon l'invention. Avec ce type d'élément, on réalise plutôt des murs à parement béton. La figure (7) présente un autre élément (1) qui se différencie des éléments de la figure (4) par le positionnement des surfaces préférentielles de contact (12) se trouvant sur la face inférieure des éléments. La figure (8) montre l'aire des surfaces préférentielles de contact, al et a2, ainsi que l'aire des surfaces horizontales Al et A2, au cas où lesdites surfaces préférentielles de contact n'existeraient pas. Comme l'ont montré les précédentes figures, les éléments de parement (1), selon la présente invention, sont de forme générale parallélépipédique ou similaire avec deux surfaces ; supérieure (9) et inférieure (10), parallèles et au moins partiellement horizontales. La face avant (11) dépend souvent de l'esthétique recherché et de la conception du parement. Les deux surfaces supérieure et inférieure constituent, totalement ou partiellement, les surfaces de contact entre les éléments lors de leur empilement pour former le parement du mur ou du merlon. Au moins un certain nombre desdits éléments (1) comportent sur une des faces ; supérieure ou inférieure, des surfaces de contact très sélectives au travers desquelles la descente de charges s'effectue au sein du parement. Ces surfaces ciblées (12) ou (14) dites sabots sont à chaque fois de forme adaptée à la conception des éléments (1). Les sabots, en nombre de deux par élément (1) et pouvant être de forme identique, servent d'appui des éléments (1), l'un sur l'autre. Ils ont pour rôle de canaliser la descente de charges au travers des zones préférentielles et prédéfinies et permettant ainsi de maîtriser les sollicitations dans les éléments et de les dimensionner en conséquence. Suivant la conception des éléments en béton, il sera préférable de mettre les sabots, constitués généralement de relief en surépaisseur -soit sur la face supérieure (9) des éléments (1), lorsqu'une maîtrise des sollicitations dans les zones adjacentes à cette surface est privilégiée, figure (4) et (6). L'avantage de ce type d'emplacement des sabots est d'avoir toujours le même positionnement pour les charges appliquées sur l'élément inférieur même si on opère un décalage vers le remblai de l'élément supérieur afin d'obtenir différents degrés d'inclinaison de parement -soit sur la face inférieure (10) des éléments lorsqu'une maîtrise des sollicitations dans les zones adjacentes à cette surface est recherchée, figure (5) et (7). Suivant certaines conceptions, seule une surface de contact privilégiée fait partie intégrante des éléments (1) et l'autre (14) est constituée d'un élément tiers, par exemple la dalle (13) ou une poutre, interposée entre les deux dits éléments (1). La dalle (13) fait elle-même partie du parement (2), figure (5). Les sabots sont disposés, sur une des surfaces horizontales (9) ou (10), l'un parallèle à l'autre. De plus leurs axes de symétrie respectifs sont, soit parallèles au parement, figure (4), (5) et (7), soit perpendiculaires à celui-ci, figure (6). Un autre objectif recherché dans cette invention est de concevoir les éléments (1), en définissant judicieusement la position et les dimensions des sabots, de telle sorte que l'élément soit sollicité plutôt dans la partie centrale, loin des coins et essentiellement en compression ou avec des niveaux très faibles de traction. Cet avantage trouve tout son intérêt notamment lorsque les éléments (1) sont constitués de béton dont la résistance en traction est limitée. Ce dispositif a fait l'objet de nombreux calculs en éléments finis. Ces calculs sont les plus adaptés pour valider scientifiquement et d'une façon quantitative l'intérêt de l'invention, bien que l'homme de l'art comprenne aisément cet intérêt d'une façon qualitative. Ces calculs montrent que les zones soumises à la traction sont de très faible amplitude et que le niveau de traction reste très faible et parfaitement supportable par le béton. Ce nouveau dispositif permet par conséquent d'optimiser voire dispenser l'usage d'armature dans le béton. Il permet ainsi de fabriquer les éléments par des procédés automatiques ou semi-automatiques, offrant des cadences élevées de production et entraînant une réduction sensible du coût de revient, par rapport aux produits équivalents. Par exemple, pour un mur de hauteur 6 mètres, la traction maximale dans le béton est inférieure à 1 Mpa, soit seulement 15 à 20% de sa résistance en traction ; le béton n'a dans ce cas pas besoin d'être armé. Des essais de chargement sur produits réels confirment ces résultats. Les calculs effectués montrent également que pour obtenir une meilleure optimisation de l'invention, les deux surfaces de contact préférentielles devront respecter, de préférence, les conditions dimensionnelles suivantes 1- La somme des aires al et a2 des deux dites surfaces de contact préférentielles (12) varie dans une fourchette de 20'% à 60%, et de préférence de 25% à 40%, de la moyenne des aires A1 et A2 des éléments de parement ; figures (4) et (8). 2- La distance (15) entre les axes des deux surfaces de contact préférentielles (12) est inférieure à 80 cm lorsque ces dits axes sont perpendiculaires au parement, figure (8). Elle est inférieure à 40 cm lorsque ces dits axes sont parallèles au parement, figures (4), (5) et (7). La réalisation des murs de soutènement à partir des éléments (1) associés à d'autres types d'éléments, comme les dalles (16) et (13), constitue une application courant mais pas limitative de l'invention, figures (4) et (5). Une autre application de l'invention est la réalisation de merlon antibruit à double parement. Dans cette application chacun des deux parements est réalisé suivant la même description que celle décrite plus haut pour les murs de soutènement. REVENDICATIONS 1) Dispositif de soutènement pour la réalisation de murs ou de merlons avec, de préférence, massif de remblai renforcé (3) par armatures (4), du type comprenant un ou deux parements (2) constitués d'éléments empilés (1) préfabriqués en béton ou en d'autres matériaux, caractérisé en ce que à l'interface d'au moins certains de ces dits éléments existe un dispositif permettant de maîtriser la descente de charges au sein du parement, par des canaux privilégiés ; ces charges ayant comme origine la poussée des terres et / ou le poids propre des éléments superposés constitutifs du parement. Cette maîtrise de descente de charges permet de concevoir des éléments en béton de telle sorte qu'ils ne soient sollicités en traction que très faiblement. 2) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de contact entre les éléments de parement est réduite et limitée et que par conséquent la descente de charge s'effectue exclusivement au travers de ces surfaces de contact. Ce contact est assuré par deux surfaces de contact préférentielles (12) ou (14) situées entre les faces horizontales (9) ou (10) des éléments (1), de telle sorte que la distance (15) entre les axes de symétrie des surfaces de contact préférentielles est inférieure à 80 cm lorsque ces dits axes sont perpendiculaires au parement, et inférieure à 40 cm lorsque ces . dits axes sont parallèles au parement. 3) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la somme des aires des deux dites surfaces de contact préférentielles est comprise dans une fourchette de 20% à 60%, et de préférence de 25% à 40%, de l'aire totale de chacune des faces horizontales respectives des dits éléments de parement. 4) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdites surfaces de contact préférentielles sont intégrées aux éléments en béton. 5) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdites surfaces de contact préférentielles sont constituées de relief en surépaisseurs intégrées aux éléments en béton, et de préférence sur leurs faces supérieures. 6) Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux surépaisseurs intégrées aux éléments en béton représentent des formes identiques. 7) Dispositif selon la revendication 2 à 5, caractérisé en ce que seule une surface de contact privilégiée (12) fait partie intégrante des dits éléments et l'autre (14) est constituée d'un élément tiers (13). 8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit élément tiers (13) a une forme en dalle ou en poutre; il est interposé entre les deux dits éléments (1) correspondants et fait lui aussi partie du parement (2).