Brevet FR2845705A1 — publié le 20040416

i L'invention concerne un procédé pour renforcer les fondations d'un pylône. L'invention peut être utilisée soit pour renforcer les fondations lors de l'installation du pylône, soit pour renforcer les fondations existantes d'un pylône ancien. L'embase d'un pied de pylône est habituellement rigidement fixée sur des ferrures ancrées dans un massif en béton réalisé dans une fouille appropriée. Dans le cas d'un pylône monopode on réalise un seul massif de fondation, et dans le cas d'un pylône qui comporte plusieurs 10 pieds, chaque pied est fixé sur son propre massif. Les pylônes concernés par le procédé selon l'invention peuvent servir à tout usage, notamment pour le support d'antennes, ou pour le support de lignes de transport d'électricité. Le dimensionnement des fondations d'un pylône est calculé de 15 telle manière que les fondations ne basculent pas, dans le cas de pylônes monopodes, ou ne soient pas arrachées, dans le cas de pylônes comportant plusieurs pieds, sous l'action de couples dus notamment aux forces du vent. Lorsque les pylônes supportent des câbles de transport d'énergie, ces couples peuvent être très importants lorsque le vent souffle 20 dans une direction perpendiculaire à la direction des câbles supportés. Toutefois, le dimensionnement des fondations actuelles des pylônes a été établi en fonction de données statistiques concernant les vents dominants dans une région territoriale ou des vitesses maximales du vent mesurées lors de tempêtes antérieures, et en appliquant un 25 coefficient multiplicateur de sécurité limité pour ne pas augmenter inutilement les cots de construction des fondations. Au cours des tempêtes exceptionnelles qui se sont abattues sur la France en décembre 1999, une grande quantité de pylônes a été abattue, et leur reconstruction a coté extrêmement cher et a demandé 30 beaucoup de temps. Des tempêtes de cette intensité peuvent encore avoir lieu et il est souhaitable qu'elles ne causent pas les mêmes dégâts. Il y a donc une nécessité de consolider les fondations des pylônes qui ont résisté. Ceci peut être réalisé évidemment en redimensionnant les fondations et en construisant de nouvelles lignes de 35 transport d'énergie en lieu et place des anciennes. Mais cela demande beaucoup de temps, cote très cher et crée des problèmes d'environnement. Il a également été proposé de réaliser de nouveaux moyens d'ancrage des pylônes au moyen de pieux qui traversent les massifs de 5 fondation existants, et dont le nombre, la disposition et les tailles sont calculés de telle manière que ces pieds puissent supporter seuls les forces d'arrachement attendues, la fondation antérieure ne jouant plus ce rôle. La réalisation de ces travaux nécessite des engins lourds qui sont obligés d'emprunter des chemins appropriés, pour atteindre le chantier, ce qui, 10 dans de nombreux cas, demande la création de ces chemins, grèvant ainsi les cots et pouvant créer des nuisances dans l'environnement. On pourrait également haubanner les pylônes, mais ceci serait une solution catastrophique pour l'environnement et créerait de nombreux problèmes juridiques, car la majorité des pylônes sont installés dans des 15 champs et les propriétaires de ces pylônes n'ont un droit de propriété ou d'usage que sur un espace très limité autour desdits pylônes. Le but de l'invention est de pallier ces problèmes en proposant un procédé pour renforcer les fondations, notamment existantes, qui soit facile à mettre en oeuvre, qui respecte l'environnement immédiat des 20 pylônes, qui ne détériore pas les capacités actuelles à l'arrachement des fondations existantes, mais qui vient ajouter des capacités complémentaires contre l'arrachement de l'ensemble. L'invention concerne donc un procédé pour renforcer les fondations d'un pylône ayant au moins un pied, lesdites fondations 25 comportant, pour chaque pied de pylône, un massif en béton armé enfoui dans le sol, ledit massif présentant dans sa partie inférieure une semelle, et au-dessus de ladite semelle une cheminée équipée de ferrures pour la fixation de l'embase dudit pied de pylône. Le procédé selon l'invention est caractérisé par le fait que l'on 30 installe dans le sol, dans une zone située en dessous du massif et à l'extérieur de la verticale de la semelle, au moins un dispositif d'ancrage du type à plaque et par le fait que l'on relie ledit dispositif audit massif par un câble tendu. Le dispositif d'ancrage du type à plaque est connu depuis 35 longtemps et sert notamment à haubanner des ouvrages. Ce dispositif se présente sous la forme d'une plaque ou pelle articulée dans sa zone médiane sur une tige, et est enfoncé dans le sol par des moyens pneumatiques, la plaque tendant à se remettre perpendiculairement à la tige lorsqu'on exerce sur cette dernière une traction. On installe, de préférence, le dispositif d'ancrage dont la plaque 5 a une largeur B donnée à une profondeur H telle que le rapport entre ladite profondeur H et ladite largeur B de plaque soit au moins égal à 7. Avec ce rapport le terrain situé au-dessus du dispositif d'ancrage peut subir des sollicitations cycliques importantes tout en restant dans le domaine des contraintes de déformation réversible. Très avantageusement, on équipe le massif d'au moins une poutre horizontale enfouie dans le sol et l'on accroche le câble à ladite poutre. Lorsqu'il s'agit d'un pylône monopode, on conçoit que cette disposition empêche le basculement du pylône, car le couple de rotation 15 engendré par le vent est contrebalancé par un couple inverse engendré par la tension d'un câble de liaison d'un dispositif d'ancrage judicieusement disposé. Dans tous les cas, cette disposition permet d'éloigner la zone de terrain o se trouve le dispositif d'ancrage des zones sous-jacentes de la 20 semelle qui sont normalement soumises à des contraintes de compression par suite du poids du massif. De préférence, la poutre horizontale est située à une profondeur au moins égale à 80 cm. Cette disposition permet de rendre le terrain susjacent à son usage normal, de culture par exemple, et permet de 25 renforcer le massif sans réaliser des fouilles trop importantes qui pourraient diminuer les capacités d'adhérence du massif dans le sol. Lorsque le procédé selon l'invention est appliqué à un pylône monopode, on équipe la cheminée du massif d'au moins deux poutres horizontales qui s'étendent dans des directions opposées, et les câbles 30 sont fixés à l'extrémité desdites poutres. Lorsque le procédé selon l'invention est appliqué à un pylône ayant quatre pieds, délimitant une surface quadrangulaire, on équipe, selon un premier mode de réalisation, chaque cheminée de massif de deux poutres horizontales perpendiculaires entre elles et qui s'étendent 35 vers l'extérieur de ladite surface quadrangulaire parallèlement aux côtés de ladite surface. Selon une deuxième forme de réalisation de l'application du procédé selon l'invention à un pylône ayant quatre pieds délimitant une surface quadrangulaire, on relie deux par deux les cheminées de deux massifs adjacents par une poutre horizontale et chacune desdites poutres est reliée par un câble tendu à au moins un dispositif d'ancrage à plaque. Dans ce cas, chaque câble est avantageusement disposé sensiblement à la verticale. Cette disposition permet de diminuer l'emprise au sol, lors des travaux de renforcement. Au besoin, les poutres d'une paire de poutres parallèles sont 10 reliées à au moins deux dispositifs d'ancrage à plaque par des câbles dont les points de fixation sur lesdites poutres partagent celles-ci en intervalles sensiblement égaux. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple et en 15 référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue latérale d'un massif supportant un pied de pylône et renforcé par le procédé selon l'invention; la figure 2 est une vue de dessus du massif de la figure 1; la figure 3 est une vue de dessus d'un pylône ayant quatre pieds 20 dont les massifs de fondation ont été renforcés selon un premier mode de réalisation du procédé de l'invention; la figure 4 est une vue latérale d'un massif du pylône de la figure 3; la figure 5 est une vue de dessus d'un massif de support d'un 25 pylône monopode; la figure 6 est une vue latérale du massif de support d'un pylône monopode; la figure 7 est une vue latérale des massifs de fondation d'un pylône à quatre pieds, renforcés selon un deuxième mode de réalisation 30 de l'invention; et la figure 8 est une vue de dessus des massifs de support du pylône à quatre pieds montré sur la figure 7. La figure 3 montre une disposition en carré de quatre massifs en béton référencés la à id servant de support aux pieds respectifs d'un 35 pylône quadripode d'axe vertical 2. L'embase 3 de chaque pied de pylône est ancrée dans un massif en béton ou est fixée à des ferrures ancrées dans ledit massif en béton, portant la référence générale 1. Comme on le voit sur les figures 1 et 4, le massif en béton 1 comporte une semelle inférieure 5 surmontée d'une cheminée 6 dont 5 l'extrémité supérieure 7 émerge au-dessus de la surface d'un soi 8. Selon les charges de pylône à supporter, la semelle 5 est enfouie plus ou moins profondément dans le sol 8 et la face inférieure 9 de la semelle 5 peut se trouver à une profondeur de 2 m 80, par exemple, pour des pylônes supportant des lignes de transfert de courant électrique. Les efforts dirigés vers le haut nécessaires pour arracher le massif 1 sont égaux à la somme du poids du massif 1, du poids du cône de terrain surmontant la semelle 5 et des caractéristiques du sol. Ces efforts peuvent atteindre 200 tonnes et le but de l'invention est de proposer un procédé de renforcement de chaque massif 1 qui 15 obligerait à augmenter les efforts d'arrachement du massif 1 de 10 % environ. La référence 10 (figure 4) indique un cône de révolution autour de l'axe du massif 1 dans lequel le sol est soumis à des contraintes engendrées par le massif 1. Selon l'invention, le massif 1 est renforcé par au moins un dispositif d'ancrage 11 à plaque disposé dans une zone d'ancrage 12 située sous la semelle 5, à l'extérieur du cône 10 et à l'extérieur d'un cylindre vertical 13 entourant la semelle 5, de telle manière que les sollicitations du terrain par les dispositifs d'ancrage 11 ne soient pas 25 perturbées par l'ancrage du massif 1 dans le sol 8. La zone d'ancrage 12 est de préférence écartée du cylindre vertical 13 d'une distance au moins égale à la somme du demi-diamètre du cylindre 13 et du demi-diamètre de la plaque 14 du dispositif d'ancrage 11. Les dispositifs d'ancrage 11 à plaque utilisés peuvent être des 30 dispositifs que l'on trouve couramment dans le commerce et notamment sous les marques Stingray et MANTA RAY et ne nécessitent pas d'explications complémentaires. Il suffit de savoir que ces dispositifs 11 comportent une plaque 14 sous forme de pelle articulée sur une tige 15 et sont couramment utilisés pour le haubanage. La tige du dispositif 35 d'ancrage Il comporte évidemment des moyens pour accrocher l'extrémité d'un câble ou d'un hauban. La tige 15 du dispositif d'ancrage à plaque 11 est reliée au massif 1 par un câble 16 tendu. L'extrémité supérieure 17 du câble 16 est fixée par l'intermédiaire d'un tendeur 18 à l'extrémité libre 18a d'une poutre 5 horizontale 19 solidaire d'une cuirasse 20 rigidement fixée sur la cheminée 6 du massif 1. La poutre horizontale 19 est disposée sous la surface du sol 8 à une profondeur qui est au moins égale à 80 cm afin que, après les travaux de renforcement du massif 1, le terrain avoisinant le pylône puisse être 10 réutilisé pour son usage normal. Cette profondeur est au moins égale à la profondeur atteinte par les engins de labour. Les fouilles nécessaires à l'entour du massif 1 pour installer la cuirasse 20 et la poutre 19 sont ainsi de faible importance par rapport aux 15 feuilles qui furent nécessaires lors de la réalisation initiale du massif 1. L'angle A formé par le câble 16 et la verticale est compris entre 0 et 400 et est de préférence inférieur ou égal à 30 . Cet angle peut également être nul. La composante verticale de la tension du câble 16 est égale à la valeur de la tension multipliée par le cosinus de l'angle A. Pour 20 une tension de 20 tonnes, la composante verticale est de 17320 daN si l'angle est de 300. On conçoit facilement que si le pylône est monopode, comme cela est monté sur les figures 5 et 6, le couple exercé par la composante verticale de la tension du câble 16 permette d'éviter le basculement du 25 pylône, car ce couple est proportionnel à la longueur de la poutre horizontale 19. Dans ce cas, la cuirasse 20 comportera avantageusement deux, trois ou quatre poutres 19, régulièrement réparties autour de l'axe 2 du pylône. Les efforts exercés par le vent sur le pylône sont repris par le ou les dispositifs d'ancrage 11 disposés dans le vent, tandis que les câbles 30 disposés sous le vent ont tendance à se détendre. Sur la figure 3, on voit que les massifs la à id sont chacun renforcés par deux dispositifs d'ancrage à plaque 11 disposés à l'extérieur de la surface quadrangulaire définie par les quatre massifs, dans des plans verticaux médians, du massif correspondant, ces plans verticaux étant 35 parallèles aux côtes de la surface quadrangulaire. Ainsi que cela est montré sur la figure 2, la cuirasse 20 de chaque massif 1 comporte deux poutres horizontales 19a et 19b, perpendiculaires entre elles, aux extrémités desquelles sont accrochées les extrémités supérieures de deux câbles 16a et 16b. Les câbles 16a et l6b 5 s'étendent dans les plans médians verticaux des parties horizontales 19a et 19b. Les fondations du pylône quadripode montré sur la figure 3 comportent ainsi de chaque côté du polygone de sustentation du pylône, deux dispositifs d'ancrage 11 dont les câbles sont sensiblement parallèles 10 entre eux. La cuirasse 20 est montée sur la cheminée 6 de telle manière que les ferrures ancrées dans la cheminés ou l'embase du pied correspondant du pylône puissent reprendre les couples et les efforts transmis par les poutres 19a et 19b, au moyen d'éclisses judicieusement 15 disposées. Les figures 7 et 8 montrent une deuxième forme de réalisation de l'invention appliquée aux massifs de support la, lb, lc, ld d'un pylône de grande dimension ayant quatre pieds. Les massifs de support, comportant chacun une semelle 5 et 20 une cheminée 6, sont reliés entre eux deux par deux par des poutres horizontales référencées 19a, 19b, 19c, 19d présentant chacune à leur extrémité des platines 30a et 30b rigidement fixées sur les faces en vis- àvis des cheminées 6a, 6b de ces deux massifs par des moyens de fixation appropriés. Les dispositifs d'ancrage à plaque 11 sont ici disposés sensiblement sous les poutres horizontales et sont reliés à ces dernières par des câbles 16 sensiblement verticales, et des systèmes de réglage de la tension. Le nombre de câbles 16 reliés à chaque poutre horizontale est fonction de la longueur de la poutre et des forces supplémentaires 30 souhaitées contre l'arrachement. Dans le cas o une poutre est reliée à un seul dispositif à plaque 11, le point de fixation 31 du câble 16 sur la poutre 19 est situé dans la zone médiane de la poutre. Dans le cas o une poutre 19 est reliée à deux dispositifs d'ancrage à plaque 11, les points de fixation 31a et 31b sont distants des platines 30a et 30b adjacentes d'une 35 longueur sensiblement égale au tiers de la longueur de la poutre 19. Une poutre peut être également reliée à plus de deux dispositifs d'ancrage 11, les points de fixation partageant alors la poutre en intervalles égaux. Les poutres 19 peuvent être des poutres en I, ou tout autre type de poutre dont la section est configurée pour engendrer une faible flèche sous un grand effort transversal. Avec ce deuxième mode de réalisation appliqué à un pylône ayant quatre pieds, l'emprise au sol des systèmes de renforcement se limite au polygone de sustentation du pylône. Les poutres 19 sont également disposées dans le sol 8 à une 10 profondeur de 0,80 mètre de préférence, et les fouilles sont comblées à la fin de l'installation. Des moyens de détection de la position des tendeurs ou des regards peuvent éventuellement être prévus sur la surface du terrain au-dessus des tendeurs pour faciliter les opérations ultérieures de vérification et de réajustement de la tension des câbles 16. La figure 8 montre les massifs de support d'un pylône ayant quatre pieds et dont le polygone de sustentation est rectangulaire. Le polygone de sustentation pourrait évidemment être carré. Sur la figure 8, la poutre 19a est reliée à deux dispositifs d'ancrage 11 et la poutre 19c parallèle à la précédente n'est reliée qu'à un seul dispositif d'ancrage à 20 plaque 11. Mais cette poutre 19c pourrait évidemment être reliée à deux dispositifs d'ancrage à plaque 11, et dans la pratique deux poutres parallèles seront reliées au même nombre de dispositifs d'ancrage à plaque 11. REVENDICATIONS 1. Procédé pour renforcer les fondation d'un pylône ayant au moins un pied, lesdites fondations comportant, pour chaque pied de 5 pylône, un massif en béton (1) armé enfoui dans le sol (8), ledit massif présentant dans sa partie inférieure une semelle (5), et au-dessus de ladite semelle une cheminée (6) équipée de ferrures pour la fixation de l'embase dudit pied de pylône, caractérisé par le fait que l'on installe dans le sol, dans une zone 10 située en dessous du massif et à l'extérieur de la verticale de la semelle (5), au moins un dispositif d'ancrage (11) du type à plaque et par le fait que l'on relie ledit dispositif à plaque (11) audit massif par un câble tendu (16). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que 15 l'on installe le dispositif d'ancrage (11) dont la plaque a une largeur B donnée à une profondeur H telle que le rapport entre ladite profondeur H et ladite largeur B de plaque soit au moins égal à 7. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'on équipe le massif (1) d'au moins une poutre 20 horizontale (19) enfouie dans le sol et par le fait que l'on accroche le câble (16) à ladite poutre (19). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le câble (16) fait avec la verticale un angle A au plus égal à 400. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 25 appliqué à un pylône monopode, caractérisé par le fait que l'on équipe la cheminée (6) du massif (1) d'au moins deux poutres horizontales (19a, 19b) qui s'étendent dans des directions opposées, et par le fait que les câbles (16) sont fixés à l'extrémité desdites poutres (19a, 19b). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, 30 appliqué à un pylône ayant quatre pieds, délimitant une surface quadrangulaire, caractérisé par le fait que l'on équipe chaque cheminée (6) de massif de deux poutres horizontales (19a, 19b) perpendiculaires entre elles et qui s'étendent vers l'extérieur de ladite surface quadrangulaire parallèlement aux côtés de ladite surface. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, appliqué à un pylône ayant quatre pieds délimitant une surface quadrangulaire, caractérisé par le fait que l'on relie deux par deux les cheminées (6a, 6b) de deux massifs adjacents (la, lb) par une poutre horizontale (19a) et par le fait que chacune desdites poutres est reliée par un câble (16) tendu à au moins un dispositif d'ancrage à plaque (11). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé par le fait que chaque câble (16) est disposé sensiblement à la verticale. 9. Procédé selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé par le fait qu'au moins les poutres (19a, 19c) d'une paire de poutres parallèles sont reliées à au moins deux dispositifs d'ancrage (11) à plaque par des 10 câbles (16) dont les points de fixation (31a, 31b) sur lesdites poutres partagent celles-ci en intervalles sensiblement égaux.