Brevet FR2824851A1 — publié le 20021122

ou 3. 1 2824851 L'invention a pour objet un organe d'appui de pont, en particulier une culée et couvre également un procédé de réalisation d'une telle culée. L'invention concerne spécialement la réalisation de ponts de moyenne ou faible portée, en particulier de ponts provisoires mais peut s'appliquer d'une façon générale, à tout ouvrage de franchissement d'une rivière, d'une vallée ou d'une voie de circulation. Un ouvrage de franchissement comprend, d'une façon générale, un tablier, normalement horizontal ou faiblement incliné, qui s'étend suivant un axe longitudinal entre deux extrémités reposant chacune sur un organe d'appui appelé, généralement, culée. Selon la portée de l'ouvrage, le tablier, peut reposer sur des organes d'appui intermédiaires appelés piles. Pour la réalisation d'un ouvrage de franchissement, on peut utiliser diverses techniques qui dépendent notamment de la portée de l'ouvrage et de la charge qu'il doit supporter. En particulier, le tablier peut être réalisé en construction métallique ou en béton. D'autre part, pour permettre une construction rapide et économique, certains éléments peuvent être préfabriqués et assemblés sur place. Cependant, même dans le cas o le tablier est réalisé en éléments préfabriqués, il semblait nécessaire, jusqu'à présent, d'utiliser, pour la réalisation des culées et des piles, les techniques habituelles de construction, en maçonnerie ou en béton. L'invention a pour objet un nouveau procédé permettant de réaliser simplement et rapidement les organes d'appui d'un ouvrage de franchissement, en particulier les culées, en utilisant des éléments fabriqués à l'avance qui doivent simplement être mis en place et assemblés sur le site de construction pour la réalisation de l'organe d'appui. Conformément à l'invention, pour réaliser chaque organe d'appui, on enfonce tout d'abord dans le sol au moins un pieu ayant une partie supérieure placée au-dessus du niveau du sol, on coiffe ensuite ladite partie supérieure par une pièce préfabriquée en forme de caisson creux s'étendant 2 2824851 horizontalement suivant une direction transversale à l'axe longitudinal du tablier et comprenant une paroi latérale entourant la partie supérieure d'au moins un pieu et limitant un évidement central ayant un orifice supérieur ouvert vert le haut et un orifice inférieur de pénétration de ladite partie supérieure du pieu puis, ledit orifice inférieur étant fermé, on remplit de béton l'évidement central jusqu'au niveau de l'orifice supérieur, en noyant la partie supérieure de chaque pieu et ses organes de solidarisation et, avant la prise du béton, on pose sur celui-ci au moins une plaque de répartition ayant une face inférieure d'application sur le béton et une face supérieure constituant, après la prise du béton, un appui pour la partie correspondante du tablier. De préférence, la partie supérieure de chaque pieu et la face interne de la plaque de répartition sont munis d'organes de solidarisation tels que des goujons, s'étendant en saillie, qui sont noyés dans le béton de remplissage pour assurer le scellement. Normalement, I'organe d'appui comporte au moins deux pieux écartés transversalement l'un de l'autre et la pièce préfabriquée peut alors comporter, soit deux évidements coiffant chacun la tête d'un pieu, soit un seul évidement allongé coiffant les deux pieux. Dans ce cas, on place une cage d'armature dans la partie de l'évidement comprise entre les deux pieux. Mais on peut aussi enfoncer une pluralité de pieux jointifs constitués, de préférence, de profilés métalliques, de façon à constituer une paroi continue. De façon particulièrement avantageuse, la pièce préfabriquée est réalisée en béton et forme une poutre creuse à section rectangulaire ayant deux parois parallèles et transversales à l'axe longitudinal du tablier. Lorsque l'organe d'appui constitue une culée de support d'une extrémité du tablier, la pièce préfabriquée comprend une paroi interne tournée vers le tablier et une paroi externe tournée du côté opposé et constituant un mur de soutènement des terres s'étendant sensiblement jusqu'au niveau supérieur du tablier. 3 2824851 De façon particulièrement avantageuse, la plaque de répartition couvre une surface semblable et légèrement inférieure à celle de l'orifice supérieur de la pièce préfabriquée, de façon à s'enfoncer légèrement dans le béton de remplissage de l'espace creux après pénétration et enrobage des organes de solidarisation. Mais l'invention sera mieux comprise par la description suivante d'un mode de réalisatio n particu lier, don né à titre d 'exem p le et représenté su r les dessins annexés. La figure 1 montre, en coupe longitudinale, un organe d'appui en cours de réalisation. La figure 2 est une vue en coupe transversale selon la ligne 11-ll de la figure 1. La figure 3 montre, en perspective, la mise en place des éléments de l'organe d'appui. Sur les figures 1 et 2, on a représenté, en coupe longitudinale et transversale, une culée A selon l'invention, constituée d'une poutre transversale 2 fixée sur deux palplanches 1, 1' enfoncées dans le sol et sur laquelle repose le tablier B d'un pont comprenant deux poutres longitudinales 3 supportant un platelage 32. D'une façon générale, le pont réalisé a pour objet de franchir une rivière ou une voie de circulation, routière ou ferroviaire. Dans le cas, par exemple, d'une voie de circulation, celle-ci va passer dans le fond d'une tranchée C limitée par un talus 4. Les figures 1 et 3 montrent les étapes successives du procédé, selon I'invention, de réalisation de la culée. Avant la construction d'un ouvrage de franchissement d'une vallée ou d'une tranchée C limitée par un talus 4, on ménage, sur celui-ci, à l'endroit correspondant à l'extrémité 30 du tablier B. une plateforme 40, dont le niveau est déterminé en fonction de la hauteur du tablier à réaliser. 4 2824851 Au centre de cette plateforme 40 sont enfoncés une pluralité de pieux 1 constitués, de préférence, de profilés ou palplanches métalliques. Normalement, comme le montrent les figures, deux palplanches sont suffisantes pour supporter l'extrémité du tablier B. Ces deux palplanches 1 sont enfoncces au niveau voulu, jusqu'au bon sol ou jusqu'à refus, par exemple, par battage ou par vibration. Elles sont arasées de façon à laisser dépasser, au-dessus du niveau de la plateforme 40, une partie supérieure formant une tête 11 dont la hauteur peut être de quelques dizaines de centimètres. 1 0 Sur cette partie supérieure 11 sont soudés des organes de solidarisation constitués, par exemple, de goujons 12 qui s'étendent en saillie comme le montre notamment la figure 3. On pose alors sur, la plateforme 40 recouverte, de préférence, d'une couche de béton de propreté 41, une pièce préfabriquce 2 en forme de poutre creuse constituce d'une paroi tubulaire 23 limitant un évidement central 20 qui vient coiffer la tête 11 des palplanches 1 dépassant audessus de la plateforme 40. Cette pièce préfabriquée 2 est destinse à constituer la culée proprement dite de l'ouvrage7 sur laquelle reposent les extrémités 30 des poutres 3 portant le tablier B. Le niveau de la plateforme 40 est donc réglé en fonction de la hauteur totale de la pièce préfabriquée 2 et du tablier B pour que la face supérieure 31 de celui-ci se trouve au niveau voulu. L'évidement central 20 de la poutre en caisson 2 s'ouvre vers le haut et vers le bas. L'orifice inférieur 21 est fermé par la plateforme 41 et l'orifice supérieur 22 reste ouvert pour couler du- béton frais D qui remplit complètement l'évidement 20 en noyant les têtes 11 des palplanches 1 munies des goujons de solidarisation 12. Après durcissement, le béton D de remplissage de l'espace central 20 assure donc la solidarisation par scellement de la pièce préfabriquée 2 avec les palplanches 1. Pour améliorer la jonction, la face interne de la paroi 23 limitant l'évidement 20 2824851 peut être rainurée ou munie de connecteurs s'étendant en saillie vers l'intérieur de l'évidement 20. Avant la prise du béton, c'est-à-dire peu de temps après la coulée, on pose sur la surface supérieure de celui-ci une semelle de répartition 5 qui est constituée d'une plaque métallique ayant une face inférieure 51 sur laquelle sont fixés une pluralité d'organes de solidarisation constitués de goujons 52 s'étendant vers le bas et une face supérieure 53 destinée à constituer un appui pour le tablier B et dont le niveau et l'horizontalité peuvent être régiés avec précision, du fait que le béton D est encore frais. Pour une construction lépère, par exemple une passerelle pour piétons, le tablier peut reposer sur un seul pieu. Généralement, cependant, la culée sera portée par au moins deux pieux ou profilés écartés 1, 1'. Dans ce cas, la pièce préfabriquée 2 peut comporter, soit deux évidements 20 qui s'engagent chacun sur la tête d'un pieu 1, soit un seul évidement allongé coiffant l'ensemble des deux pieux 1, 1'. La pièce préfabriquée 2 forme alors un caisson rectangulaire limité par deux parois transversales 23, 23' perpendiculaires à l'axe longitudinal x'x du tablier B et deux parois longitudinales 24, 24' parallèles à l'axe x'x. La semelle 5 est constituce d'une plaque métallique rectangulaire ayant des dimensions semblables et légèrement inférieures à celles de l'évidement central 20 de façon à pouvoir s'enfoncer logèrement dans le béton D de remplissage de l'évidement 20, comme le montre la figure 1. Les goujons de solidarisation 52 pénètrent dans le béton D à la pose de la semelle S et assurent donc le scellement de celle-ci après la prise du béton. Pour faciliter le iéger enfoncement de la semelle 5, celle-ci est munie d'une pluralité d'orifices 54 permettant l'évacuation de l'air. Comme le montre la figure 2, après la prise du béton de remplissage D, la pièce préfabriquée 2 forme une poutre transversale scellée sur les parties supérieures 11 des palplanches 1 et 1' et ayant une face supérieure constituée par la semeile 5 dont le niveau a été réglé avec précision avant la prise du béton D. De plus, la poutre transversale 2 est renforcée par une cage d'armature 25 placée dans la partie de l'évidement 20 comprise entre les deux palplanches 1, 1'. La pièce préfabriquée 2 forme ainsi une culée sur laquelle repose I'extrémité 30 du tablier B qui peut être constitué, par exemple, de deux longerons métalliques 3 reliés par des entretoises et portant un platelage 32. Comme le montre la figure 3, I'extrémité 30 de chaque longeron 3 repose sur la semelle de répartition 5 par un appareil d'appui 55 de type classique, par exemple à glissement ou à rouleaux, permettant les dilatations du tablier. D'autre part, la pa roi transversa le 23 de la p ièce préfabriq uée 2 tournée du côté opposé au tablier B est. de préférence, prolongée verticalement jusqu'au niveau du platelage 32 du tablier de façon à constituer un mur de soutènement des terres et un moyen d'arrêt de la chaussée, la partie supérieure du mur 23 pouvant, par exemple être munie d'un peigne 33 de jonction avec le plateiage 32. Il est à noter que, après la prise du béton de remplissage de l'évidement 20, la plateforme 40 qui a servi à la mise en place de la pièce préfabriquée 2 peut être détruite en enlevant les terres pour donner au talus limitant la tranchée C son profil définitif 42. La culée 2 qui est scellée rigidement sur les parties supérieures 11 des palplanches 1, 1' peut en effet rester suspendue sur celles-ci. Bien entendu, I'invention ne se limite pas aux détails du mode de réalisation qui vient d'être décrit à titre de simple exemple et qui pourrait faire I'objet de modifications sans s'écarter du cadre de protection défini par les revendications. Par exemple, en cas de besoin, on peut planter une série de palplanches jointives de façon à constituer un mur vertical de retenue des terres perrnettant de supprimer le talus 42. 7 2824851 D'ailleurs, il est particulièrement économique de fonder la culée A sur des palplanches mais on pourrait aussi employer à cet effet des profilés métalliques à section en 1, des pieux préfabriqués en béton ou même des pieux forés et moulés dans le sol, dans les cas o il faut éviter le bâttage. D'autre part, s'il n'est pas possible de ménager une plateforme 40 pour supporter la pièce préfabriquée 2, celle-ci pourra être simplement enfilée sur les têtes 11 des pieux 1 et maintenue au niveau voulu par un organe de support provisoire comprenant un coffrage de fermeture de l'orifice inférieur 21. Après scellement de la pièce préfabriquée, et durcissement du béton. L'organe de support et le coffrage peuvent être enlevés, la pièce préfabriquée restant fixée sur la tête des pieux. Par ailleurs, I'invention a éte décrite dans le cas d'une culée de support de l'extrémité du tablier B mais on pourrait réaliser d'une façon analogue une pile intermédiaire' les deux parois transversales 23, 23' de la poutre en caisson 2 ayant alors la même hauteur. Si l'on doit réaliser un passage inférieur dans le fond d'une tranchée, il est possible de creuser celle-ci en deux étapes en ménageant, tout d'abord, une plateforme pour la pose de la pièce préfabriquée qui est scellée sur la tête des pieux préalablement enfoncés au centre de la plateforme. Mais on peut aussi, après enfoncement des pieux, mettre en place un organe de support provisoire de la pièce préfabriquée 2 avec un coffrage de fermeture de l'évidement central 20, pour le scellement de celle-ci sur ia tête 11 des pieux 1, I'organe de support étant ensuite retiré. D'autre part, les organes de solidarisation 12, 52 pourraient être constitués simplement de barres ondulées soudées par les sommets des ondulations et s'étendant en saillie. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée. 8 2824851 REVEN DICATIONS 1. Procédé de réalisation d'un organe d'appui pour un ouvrage de franchissement comprenant un tablier (B) s'étendant, suivant un axe longitudinal entre deux extrémités et reposant, au moins à ses extrémités, sur au moins deux organes d'appui (A), caractérisé par le fait que, pour réaliser chaque organe d'appui (A), on enfonce tout d'abord dans le sol au moins un pieu (1) ayant une partie supérieure (11) placée au-dessus du niveau du sol, on coiffe ensuite ladite partie supérieure (11) par une pièce préfabriquée (2) en forme de caisson creux s'étendant horizontalement suivant une direction transversale à l'axe longitudinal du tablier (B) et comprenant une paroi latérale (23, 24) limitant un évidement central (20) ayant un orifice supérieur (22) ouvert vert le haut et un orifice inférieur (21) de pénétration de ladite partie supérieure (11) du pieu (1) puis, ledit orifice inférieur (21) étant fermé, on remplit de béton (D) I'évidement central (20) jusqu'au niveau de l'orifice supérieur (22), en noyant ladite partie supérieure (11) du pieu (1) et, avant la prise du béton, on pose sur celui-ci au moins une plaque de répartition (5) ayant une face inférieure (51) d'application sur le béton (D) et une face supérieure (53) constituant, après la prise du béton, un appui pour la partie correspondante du tablier (B) 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la partie supérieure (11) de chaque pieu (1) est équipée d'organes de solidarisation (12) s'étendant en saillie, qui sont noyss avec ladite partie supérieure (11) dans le béton de remplissage (D). 3. Procédé selon ltune des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que la plaque de répartition (5) est munie, sur sa face inférieure (51), d'organes de solidarisation (52) s'étendant en saillie vers le bas, qui pénètrent dans le béton de remplissage (D) à la pose de la plaque (5). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on enfonce dans le sol au moins deux pieux écartés (1, 1'), et 9 2824851 que la pièce préfabriquée (2) comporte un évidement allongé (20) coiffant les deux pieux (1, 1') et ayant une partie comprise entre les deux pieux (1, 1') dans laquelle est placée une armature (25) avant la coulée du béton de remplissage (D). 5. Procéde selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que l'on enfonce dans. Ie sol une pluralité de pieux jointifs formant une cloison de maintien du sol. 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que chaque pieu (1) est constitué d'un profilé métallique enfoncé par battage ou vibration. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on ménage sur le sol naturel, aux endroits correspondant à chaque extrémité (30) du tablier (B), une plateforme (40) dans laquelle est enfoncé au moins un pieu (1) dont la partie supérieure (11) dépasse au dessus du niveau de la plateforme (40) et que l'on pose la pièce préfabriquée (2) sur ladite plateforme (40) qui assure la fermeture de l'orifice inférieur (21) de l'évidement central (20) dans lequel est coulé un béton de remplissage (D). 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que, après enfoncement d'au moins un pieu (1), on enfile la pièce préfabriquée (2) sur la partie supérieure (11) de celui-ci, on met en place des moyens de support provisoire pour le maintien de ladite pièce (2) au niveau voulu, on ferme l'orifice inférieur (21) de l'évidement central (20) par un coffrage entourant chaque pieu et l'on coule le béton de remplissage (D) pour la solidarisation de la pièce préfabriquée avec la partie supérieure du pieu (1), les moyens de support provisoire en étant retirés après la prise et le durcissement du béton. 9. Organe d'appui préfabriqué pour un ouvrage de franchissement comprenant un tablier (B) s'étendant, suivant un axe longitudinal, entre deux 2824851 extrémités et reposant, au moins à chaque extrémité (30), sur un organe d'appui (A) comprenant: - au moins un pieu (1) enfoncé dans le sol et ayant une partie supérieure (11) placée au-dessus du sol, - une pièce préfabriquée (2) en forme de caisson creux s'étendant horizontalement suivant une direction transversale à l'axe longitudinal du tablier et comprenant une paroi latérale (23, 24) entourant la partie supérieure (11) du pieu (1) et limitant un évidement central (20) ayant un orifice inférieur (21) de pénétration de ladite partie supérieure (11) du pieu (1) et un orifice supérieur (22) ouvert vers le haut, ledit évidement central étant rempli de béton (D) coulé par l'orifice supérieur (22) pour l'enrobage de la partie supérieure (1 1) de chaque pieu, le béton de remplissage (D) s'étendant jusqu'à une surface supérieure, - et au moins une plaque de répartition (5) appliquée sur la surface supérieure du béton de remplissage (D), avant la prise de cclui-ci, et ayant : une face inférieure (51) d'application sur le béton (D) et une face supérieure (53) constituant, après la prise du béton, un appui pour ia partie correspondante du tablier (B). 10. Organe d'appui selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ia partie supérieure (11) de chaque pieu (1) est équipée d'organes de solidarisation (12) s'étendant en saillie, qui sont noyés dans le béton de remplissage (D). 11. Organe d'appui selon la revendication 10, caractérisé par le fait que la face inférieure (51) de la plaque de répartition (5) est munie d'organe de solidarisation (12) s'étendant en saillie, qui pénètrent dans le béton de remplissage (D) à la pose de la plaque (5). 12. Organe d'appui selon la revendication 9, caractérisée par le fait qu'il comprend au moins deux pieux (1, 1') écartés transversalement. 13. Organe d'appui selon la revendication 12, caractérisé par le fait que la pièce préfabriquée (5) est munie d'un évidement allongé (20) coiffant 1 1 2824851 I'ensemble des pieux (1, 1') et ayant une partie comprise entre les deux pieux (1, 1') dans laquelle est placée une armature (25) enrobée dans le béton de remplissage (D) avec les parties supérieures des pieux (1, 1'). 14. Organe d'appui préfabriqué selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisoe pa r le fait qu 'i l com p rend u ne plu ralité de pieux jointifs fo rm ant une paroi de retenue du sol. 15. Organe d'appui selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisée par le fait que les pieux sont des profilés métalliques enfoncés dans le sol. 16. Organe d'appui selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisé par le fait que les organes de solidarisation (12, 52)sont des gouons métalliques fixés sur une face de la partie à solidariser et s'étendant en saillie. 17. Organe d'appui selon l'une des revendications 9 à 16, caractérisée par le fait que la pièce préfabriquée (2) forme une poutre creuse en béton comprenant une paroi latérale (23, 24) entourant un évidement central (20) s'ouvrant vers le haut et vers le bas. 18. Organe d'appui selon la revendication 17, caractérisée par le fait qu'elle comprend au moins deux pieux (1, 1') écartés transversalement et que la pièce préfabriquée forme une poutre creuse à section rectangulaire comprenant deux parois parallèles (23, 23') s'étendant transversalement à l'axe longitudinal du tablier (B), reliées par deux parois longitudinales (24). 19. Organe d'appui selon la revendication 18, constituant une culée sur laquelle repose une extrémité (30) du tablier (B), caractérisé par le fait que la pièce préfabriquée (2) comprend une paroi interne (23') tournée vers le tablier et une paroi externe (23) tournée du côté opposé et constituant un mur de soutènement des terres. 20. Organe d'appui selon la revendication 19, caractérisé par le fait que la paroi externe (23) de la pièce préfabriquée (2) s'étend sensiblement jusqu'au niveau supérieur du tablier (B). 2 2824851 21. Organe d'appui selon l'une des revendications 9 à 20, caractérisé par le fait que la plaque de répartition (5) porte un appareil d'appui (55) pour le tablier (B). 22. Organe d'appui selon l'une des revendications 9 à 21, caractérisé par le fait que la plaque de répartition (5) couvre une surface semblable et légèrement inférieure à celle de l'orifice supérieur (22) de la pièce préfabriquée, de façon à s'enfoncer légèrement dans le béton de remplissage de l'espace creux après pénétration et enrobage des organes