Brevet FR2843979A1 — publié le 20040305

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de renforcement d'un ouvrage. Cette invention trouvera particulièrement son application pour des ouvrages de travaux publics tels que des ponts à usage routier ou ferroviaire en béton 5 précontraint ou en béton armé. Notamment, elle permettra un renforcement temporaire d'un ouvrage durant une phase de travaux. Dans les structures actuelles de pont, une multiplicité de poutres sont montées sur des appuis (piles et culées) sensiblement verticaux. Les appuis réalisent des points d'appui à chaque extrémité des poutres et ces dernières ont 10 tendance à fléchir. Les poutres étant généralement réalisées en béton, il s'avère avantageux de ne pas les solliciter trop fortement en flexion et on prévoit habituellement des renforts au sein des poutres sous forme de câbles de précontrainte. Ce renfort par câble prend place soit à l'intérieur des membrures béton, soit 15 dans une cavité interne au sein des poutres, les câbles étant orientés longitudinalement par rapport à l'ouvrage. Selon cette technique, les câbles sont peu accessibles et fortement tendus. Leur éventuelle rupture en traction peut présenter un danger pour le personnel intervenant dans le volume intérieur des poutres (caisson). On connaît par ailleurs du document FR-A-2 724 404 un procédé de renforcement d'une poutre en béton soumise à une charge transversale. Selon ce procédé, on dispose à chaque extrémité de la poutre une selle de renvoi comportant un passage de câble formant un arc de cercle d'environ 180 , on fait passer un câble dans chacune des selles, on ancre les extrémités des deux câbles dans un déviateur 25 commun en appui sur la partie centrale de la face de la poutre opposée à la contrainte et on applique, à chacune des quatre extrémités de câble, simultanément, la tension de précontrainte convenable. Un tel procédé de renforcement nécessite une modification définitive des poutres en béton par la réalisation de trous débouchant orientés généralement 30 transversalement. Par ailleurs, ce procédé nécessite une multiplicité de points d'ancrage pour maintenir les câbles, un câble ne correspondant en effet qu'à une seule poutre. Par ailleurs, la direction de reprise d'effort effectuée par le câble est fortement inclinée par rapport à la verticale. De ce fait, il faut tendre fortement le câble pour parvenir à un soutient efficace de charges verticales et notamment du poids. D'autre part, les câbles sont intimement solidarisés à la poutre et c'est finalement elle qui reprend les efforts. La poutre subit donc ainsi une sollicitation en compression supplémentaire du fait du câble. La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients des systèmes connus jusqu'à présent et présente, pour ce faire, un nouveau dispositif et un nouveau procédé de renforcement d'un ouvrage. L'invention peut particulièrement s'appliquer au renforcement temporaire 10 d'ouvrages tels que des ponts en ce qu'il est réalisé par des moyens externes aux poutres. Ainsi, le dispositif selon l'invention ne doit pas forcément être prévu au départ de la construction mais peut être rapporté notamment en cas de réparation. Un autre avantage de l'invention est qu'elle permet de n'utiliser qu'une 15 quantité limitée de câbles, un câble pouvant servir au renforcement de une ou plusieurs poutres. Par conséquent, les moyens d'ancrage des extrémités de câble sont en nombre limité dans l'invention. Un autre avantage est que la reprise d'effort exercée par le câble sur la poutre s'effectue au droit des piles et sensiblement verticalement. Les efforts 20 transmis par le câble sont donc repris directement par les piles et non pas par une autre portion de poutre. Ce type de reprise d'effort est beaucoup plus favorable à la résistance mécanique de l'ouvrage. Le dispositif de l'invention a une configuration telle qu'il peut être démontable. En outre, son utilisation permet une intervention du personnel dans de bonnes conditions de sécurité, en particulier par le caractère externe du renforcement opéré. D'autres buts et avantages apparaîtront au cours de la description qui suit qui présente un mode préféré de réalisation de l'invention, n'en étant cependant pas 30 limitatif. La présente invention concerne un dispositif de renforcement d'un ouvrage comportant au moins une poutre montée sur des appuis et au moins un câble prenant appui sur la face de la poutre opposée à la face d'application de la charge, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'application dudit câble sur la face d'application de la charge d'exploitation, situés au niveau de certains appuis. Selon des variantes préférées, le dispositif est tel que: - les moyens d'application comprennent au moins un déviateur situé au niveau d'un appui et présentant un chemin de guidage du câble, - le chemin de guidage est formé par une rainure au profil curviligne - les moyens d'application comprennent des blocs de terminaison situés au niveau des appuis d'extrémité, - le bloc de terminaison est traversé de façon oblique par un passage de 10 câble, - il comporte au moins une pièce d'appui pour l'appui du câble sur la poutre par la face opposée à la face d'application de la charge d'exploitation, - il comporte, pour chaque câble, deux pièces d'appui par poutre, lesdites pièces étant disposées symétriquement par rapport au milieu de la 15 longueur de la poutre, - les moyens d'application comportent au moins un bloc d'ancrage intermédiaire permettant de croiser et recouvrir les extrémités de tronçons du câble, il comporte, pour chaque poutre, deux câbles ayant des chemins 20 parallèles, chacun au niveau d'un flanc de la poutre, - les deux câbles sont reliés par une boucle, - il comporte au moins une traverse s'appliquant sur la face opposée à la face d'application de la charge d'exploitation, selon la largeur de la poutre, apte à recevoir deux pièces d'appui, chacune placée sur le chemin d'un 25 câble. L'invention concerne également un procédé de renforcement d'un ouvrage comportant au moins une poutre montée entre des appuis, au moins un câble prenant appui sur la face de la poutre opposée à la face d'application de la charge, caractérisé par le fait qu'on applique ledit câble sur la face d'application de la charge 30 dans une zone située au niveau des appuis. Dans un mode particulier de réalisation, on forme deux chemins de câble parallèles, chacun au niveau d'un flanc de la poutre. Les dessins ci-joints sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l'invention. Ils représentent seulement un mode de réalisation de l'invention et permettront de la comprendre aisément. La figure 1 illustre un ouvrage de travaux public sous forme de pont. La figure 2 en est une coupe transversale selon les lignes AA. La figure 3 est une vue générale du dispositif selon l'invention rapporté au pont de la figure 1. La figure 4 est une vue partielle de l'invention et la figure 5 en est une coupe transversale selon les lignes CC. La figure 6 est une autre vue partielle de l'invention et la figure 7 en est une vue partielle selon les lignes DD. La figure 8 est une vue partielle de l'invention et la figure 9 en est une vue partielle selon les lignes BB. La figure 10 schématise une possibilité d'intervention humaine pour 15 sectionner des câbles existants depuis l'extérieur. La description qui suit présente un mode de réalisation en référence aux dessins dans un cadre d'application à un pont composé d'une pluralité d'appuis (piles ou culées) 3a, 3b, 3c sur lesquelles est montée une pluralité de poutres en béton 2a, 2b, 2c, ici sous forme de caissons La figure 2 montre un exemple de coupe transversale d'une poutre dans lequel la poutre comprend une face d'application de la charge 5 (par exemple la surface de roulement de véhicules sur un pont) et une face opposée 6. Dans un cas usuel, la face d'application de la charge 5 est la face supérieure de la poutre ou encore extrados et sa face opposée 6 en est la face inférieure ou encore intrados. La majorité des sollicitations s'effectue par la face d'application de la charge et particulièrement dans une direction verticale lorsqu'il s'agit d'un pont. Les sollicitations sont notamment constituées du poids de l'ensemble ainsi que du poids des véhicules ou d'autres objets amenés à être placés sur la face d'application de la charge 5. Pour renforcer un tel ouvrage, notamment lors de réparations, la figure 3 illustre une vue générale d'un dispositif de renforcement selon l'invention. Dans ce cadre, au moins un câble 15a, 15b est présent pour exercer un appui sur la face 6 de la poutre afin de la soutenir. Cette opération est reproduite pour les différentes poutres 2a, 2b, 2c de l'ouvrage. De façon caractéristique, le dispositif comporte des moyens d'application du câble 15a, 15b sur la face d'application de la charge 5 en un point situé au niveau des appuis 3a, 3b, 3c. De cette façon, les efforts sont repris avec une forte composante verticale et au droit des appuis 3a, 3b, 3c. La figure 4 montre un premier mode de réalisation des moyens d'application sous forme d'un déviateur 7 situé au niveau d'un appui 3b et présentant un chemin de guidage du câble 15a. La figure 5 en illustre une vue transversale dans laquelle apparaît un chemin 0o de guidage sous forme d'une rainure 11 formée dans le déviateur 7. Un profil curviligne est généralement donné au chemin de guidage. Un tel déviateur 7 permet une reprise des efforts au niveau des appuis 3b et constitue un intermédiaire entre deux zones de travail du câble 15a, chaque zone correspondant à une poutre 2a, 2b placée de part et d'autre de l'appui 3b. s5 Les figures 6 et 7 illustrent une autre possibilité de réalisation de moyens d'application sous forme d'un bloc d'ancrage intermédiaire 8. Un tel bloc 8 permet une fixation des extrémités de câble 15a, 15b avec des moyens d'ancrage 9 de conception courante. Les blocs d'ancrage intermédiaire 8 sont également positionnés au niveau d'un appui (pile) 3c. Comme représenté aux figures 6 et 7, un passage 10 est constitué au travers du bloc d'ancrage intermédiaire 8 pour assurer le passage du câble 15a, 15b. Dans l'exemple présenté, deux passages sont constitués pour recevoir deux extrémités de câbles 15a, 15b. Ces passages permettent un guidage du câble 15a, 15b et son application terminale sur la surface extérieure supérieure du bloc d'ancrage 25 intermédiaire 8. Comme le montre la figure 3, il est possible d'utiliser un seul tronçon de câble 15a, 15b pour s'adapter à la longueur de plusieurs poutres 2a, 2b. Dans l'exemple figuré, un bloc d'ancrage intermédiaire 8 est positionné entre deux blocs déviateur 7, les extrémités de l'ouvrage comprenant des moyens d'ancrage de la 30 deuxième extrémité des câbles 15a, 15b, au niveau de blocs de terminaison 18. En partie basse de l'ouvrage, au niveau de la face opposée 6, le dispositif comporte préférentiellement une pièce d'appui 13, par exemple visible en figure 4. Cette pièce assure l'appui du câble 15a sur la face 6. La pièce 13 peut comporter une rainure de guidage à cet effet. Le nombre de pièces 13 sur la face 6 n'est pas limité mais, comme dans le cas de la figure 3, on pourra former deux pièces 13 le long du chemin de câble sensiblement situées à égales distances du milieu de la longueur de chaque poutre 2a, 2b, 2c et de part et d'autre de ce milieu. Un appui symétrique est ainsi formé. Le dispositif tel que représenté se place préférentiellement au niveau d'un flanc 17a, 17b des poutres 2a, 2b, 2c. Il se place ainsi latéralement par rapport à l'ouvrage et de façon externe donc facilement accessible. Dans ce cadre, le dispositif ainsi décrit pour un flanc 17a de l'ouvrage peut être reproduit parallèlement sur la longueur d'un deuxième flanc 17b de cet ouvrage. 10 Il s'agit donc d'un dispositif symétrique par rapport à un plan vertical médian sur la longueur de l'ouvrage. Les vues en coupe 5, 7 et 9 illustrent cette disposition de double passage de câble sur la longueur de l'ouvrage. Dans ce cadre, il est avantageux de former des traverses 14 disposées dans le sens de la largeur des poutres 2a, 2b, 2c et sur lesquelles s'appliquent les pièces d'appui 13 symétriques des chemins de deux câbles, chacun disposé sur un flanc 17a, 17b de la poutre. La traverse 14 s'applique par ailleurs sur la face opposée 6 et constitue donc un intermédiaire pour l'appui des pièces 13 sur cette face 6. Le dispositif selon l'invention peut être mis en oeuvre de façon aisé par le 20 biais du procédé selon l'invention. On notera, dans ce cadre, que ledit câble 15a, 15b s'applique au niveau des piles 3a, 3b, 3c sur la face d'application de la charge 5. Aux deux extrémités de l'ouvrage, au niveau des rives 16, I'extrémité de câble 15a, 15b est ancrée préférentiellement au niveau de l'extrémité de la poutre de rive. D'autres moyens d'ancrage sont également réalisables au niveau des rives 16. 25 En outre, les câbles 15a, 15b peuvent être reliés en boucle à ce niveau. Dans le cadre d'une réparation de ponts avec des poutres en caisson et des câbles précontraints dans le volume interne du caisson, I'invention permet, dans un premier temps, un renforcement avec une intervention uniquement externe, c'est-àdire sans intervention de personnel dans les caissons. Ensuite, la formation de fenêtres dans la paroi du caisson permet d'intervenir sur les câbles précontraints internes, sans pénétrer dans les caissons. En particulier, il est ainsi possible de sectionner les câbles internes 19 depuis l'extérieur, puis, seulement, d'autoriser l'accès au personnel dans les caissons. La figure 10 montre cette possibilité d'intervention humaine pour sectionner les câbles 19 existants, par l'intermédiaire d'une lance thermique avec, en partie gauche, une coupe au niveau d'un appui, et en partie droite, une coupe au niveau d'un point d'appui. REFERENCES 1. ouvrage 2a, 2b, 2c. poutres 3a, 3b, 3c, 3d. appuis 4a, 4b. point d'appui 5. face d'application de la charge 6. face opposée 7. déviateur 1o 8. bloc d'ancrage intermédiaire 9. moyen d'ancrage 10. passage 11. chemin de guidage 12. bloc d'ancrage 15 13. pièce d'appui 14. traverse a, 15b. câble 16. rive 17a, 17b. flanc 18. bloc de terminaison 19. câbles existants REVENDICATIONS 1. Dispositif de renforcement d'un ouvrage (1) comportant au moins une poutre (2a, 2b, 2c) montée sur des appuis (3a, 3b, 3c, 3d) et au moins un câble (1 5a, 5 15b) prenant appui sur la face de la poutre opposée (6) à la face d'application de la charge (5), caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens d'application dudit câble (15a, 15b) sur la face d'application de la charge (5), situés au niveau de certains appuis (3a, 3b, 3c, 3d). 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les moyens d'application comprennent au moins un déviateur (7) situé au niveau d'un appui (3a, 3b, 3c, 3d) et présentant un chemin de guidage (11) du câble (15a, 15b). 3. Dispositif selon la revendication 2 caractérisé par le fait que le chemin de guidage (1 1) est formé par une rainure au profil curviligne. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé par le fait que les moyens d'application comprennent des blocs de terminaison (18) situés au niveau des appuis d'extrémité (3a, 3d). 5. Dispositif selon la revendication 4 caractérisé par le fait que le bloc de terminaison (18) est traversé de façon oblique par un passage (10) de câble (15a, 15b). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une pièce d'appui (13) pour l'appui du câble (15a, 25 15b) sur la poutre (2a, 2b, 2c) par sa face opposée (6) à la face d'application de la charge (5). 7. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé par le fait qu'il comporte, pour chaque câble (15a, 15b), deux pièces d'appui (13) par poutre (2a, 2b, 2c), lesdites pièces (13) étant disposées symétriquement par rapport 30 au milieu de la longueur de la poutre (2a, 2b, 2c). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7 caractérisé par le fait que les moyens d'application comportent au moins un bloc d'ancrage intermédiaire (8) permettant de croiser et recouvrir les extrémités de tronçons du câble (15a, 15b). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé par le fait qu'il comporte, pour chaque poutre (2a, 2b, 2c), deux câbles (15a, 15b) ayant des chemins (11) parallèles, chacun au niveau d'un flanc (17a, 17b) de la poutre (2a, 2b, 2c). 10. Dispositif selon la revendication 9 caractérisé par le fait 10 que les deux câbles (15a, 15b) sont reliés par une boucle. 11. Dispositif selon la revendication 9 ou 10 en combinaison avec la revendication 6 ou la revendication 7 caractérisé par le fait qu'il comporte au moins une traverse (14) s'appliquant sur la face opposée (6) à la face d'application de la charge (5), selon la largeur de la poutre, apte à recevoir 15 deux pièces d'appui (13), chacune placée sur le chemin (11) d'un câble (1 5a, 15b). 12. Procédé de renforcement d'un ouvrage (1) comportant au moins une poutre (2a, 2b, 2c) montée entre des appuis (3a, 3b, 3c, 3d) et au moins un câble (15a, 15b) prenant appui sur la face (6) de la poutre (2a, 2b, 2c) opposée à la face d'application de la charge (5), caractérisé par le fait qu'on applique ledit câble (15a, 15b) sur la face d'application de la charge (5) dans une zone située au niveau des appuis (3a, 3b, 3c, 3d). 13. Procédé selon la revendication 12 caractérisé par le fait qu'on forme deux chemins (11) de câble (15a, 15b) parallèles, chacun au niveau d'un flanc (17a, 17b) de la poutre (2a, 2b, 2c).