Brevet FR2842548A1 — publié le 20040123

- 1 La présente invention concerne un dispositif de protection contre les risques d'affouillements des massifs de fondation des ouvrages d'art situés en milieu aquatique. Les très nombreux dragages et extractions de matériaux, souvent en quantités très importantes, qui ont été effectués dans les fleuves et les rivières ces dernières décennies, provoquent, au fil des ans, une généralisation du creusement de l'ensemble des lits des cours d'eau. Le creusement du lit a des conséquences désastreuses sur les fondations des ponts anciens qui sont pour la plupart superficielles. En l'absence d'une protection efficace, les massifs sont " déchaussés ", et des affouillements apparaissent sous l'assise même du massif, provoquant à terme la ruine totale ou partielle de l'ouvrage. Ce fut le cas du pont Wilson à Tours dont 5 arches se sont effondrées les 9 et 10 avril 1978. Cet accident a conduit le Ministère du Transport à publier un document qui a pour titre: " Fondations de ponts en site aquatique en état précaire guide pour la surveillance et le confortement ". Ce document, qui date de décembre 1980, fait le point sur l'état de la technique du moment. Une protection efficace autour des massifs de fondation immergés de tous les ouvrages d'art a été rendu indispensable. Le dispositif actuel le plus efficace, pour la protection des massifs de fondation, est le tapis de gabions, disposé tout autour du massif. Un gabion est constitué d'une cage grillagée remplie de cailloux, de hauteur constante de 0,50 mètres environ, et de dimensions variables, selon les besoins. Le couvercle grillagé, relié à la cage par ligatures, est, dans certains cas, protégé par une chape en béton nervurée d'épaisseur 8 centimètres environ. La caractéristique principale du gabion est d'être et déformable, ce qui lui permet de suivre les mouvements du lit du cours d'eau, et donc d'interdire toutes possibilités d'affouillements. L'absence de protection du grillage sur les chants du gabion, le rend particulièrement vulnérable aux agressions mécaniques du courant, en particulier lorsque le lit se creuse à proximité. Le courant, souvent violent en période de hautes eaux, charrie entre autre de nombreux embâcles tel que: branchages, ferrailles, etc.. qui finissent par " se prendre " dans les mailles du grillage et détériorer les gabions les plus exposés. Lors de visites de contrôle par plongeurs, il n'est pas rare de constater, moins de 10 ans seulement après leur mise en place, que de nombreux gabions sont déchirés, déplacés, retournés, vidés de leur contenu. La protection du massif n'est plus alors assurée. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à cet inconvénient. Il consiste à disposer au fond du lit, tout autour du massif, une carapace à la fois: déformable pour interdire toutes possibilités d'affouillements, résistante pour être insensible aux actions chimiques et mécaniques du courant, et solidaire du massif à protéger. - 2 Le dispositif est constitué de dalles en béton armé, reproduites à partir de 6 modèles types, reliées entre elles par des formes d'articulations, spécialement étudiées pour leur donner leur mobilité nécessaire. Les dalles, libres de leurs mouvements, exercent toutes une pression constante et uniforme sur fond du lit qui empêche, tout comme les gabions, toutes possibilités d'affouillements. Composées uniquement de béton armé à haute valeur de résistance, les dalles ne peuvent pas être détériorées par la seule action du courant, même le plus violent. La figures des planches 1/14 à 4/14 annexées illustrent l'invention. La figure 1 représente le contour extérieur de la dalle de type 1, destinée à être disposée dans les parties en alignement. La dalle de type 1 présente, sur une des faces latérales: une forme " mâle " (1), et sur l'autre: une forme " femelle " (2). La dalle présente également, sur la face extérieure, une forme " femelle " (4) dont l'axe est situé à une distance (5) comprise entre 1,16 et 1,17 fois la valeur de l'entre axes (3). Cette valeur de l'entre axes caractérise le module M du dispositif. La figure 2 représente le contour extérieur de la dalle de type 2, destinée à être disposée dans angles à 450. La dalle de type 2 présente, sur une des faces latérales: une forme " mâle " (6), sur l'autre: une forme " femelle " (7). Les faces latérales forment entre elles un angle à 45 . La dalle présente également deux formes " femelle " (8) et (9) sur la face extérieure. La figure 3 représente un ceinturage de massif de fondation d'une pile. Les dalles de type 1 (10), pour les parties en alignement, en nombre variable, assemblées en " chaînette" entre elles et avec les dalles de type 2 (11), pour les angles à 450, constituent la rangée intérieure, refermée en boucle autour du massif. Grâce à la fermeture de la rangée intérieure, l'ensemble du dispositif est de fait solidaire du massif. La figure 4 représente une protection d'un massif de fondation d'une culée. Le ceinturage dans ce cas n'est pas possible. La liaison de la première rangée avec le massif peut alors être réalisée au moyen de tirants d'ancrages dans la maçonnerie (12) reliés à une barre de manutention de chaque dalle d'extrémité par un dispositif annexe. La figure 5 représente le contour extérieur de la dalle de type 3, destinée à être disposées dans les parties en alignement La dalle de type 3 présente une forme " mâle " (13) sur la face intérieure et une forme "femelle " (14) sur la face extérieure. L'entre axes (15) (constituant le pas transversal) est égal à " la valeur de l'entre axes (3) x Cotangente (22 30') ", avec une tolérance de plus ou moins 0,5 %. Les faces latérales sont parallèles entre elles. La figure 6 représente les contours extérieurs de la dalle de type 4 destinée à être disposée dans les angles à 45 . La dalle de type 4 présente une forme " mâle " (16) sur - 3 La face intérieure, et deux formes " femelle " (17) et (18) sur la face extérieure. Les faces latérales forment entre elles un angle de 22 30'. La figure 7 représente les contours extérieurs d'une dalle de type 4, retournée à l'envers (dessus-dessous). Elle est désignée par la suite: dalle de type 4R. Les dalles de type 3, de type 4 et de type 4R, assemblées entre elles et aux dalles de la première rangée, constituent la ou les rangées intermédiaires éventuelles. Le nombre de rangées intermédiaires est quelconque, il détermine la largeur totale du dispositif de protection, ce qui lui permet de s'adapter à toutes les configurations possibles de site. La figure 8 représente le processus d'assemblage de dalles pour constituer une rangée intermédiaire supplémentaire. La dalle de type 4 (19) s'assemble avec la dalle de même type (20) en suivant l'axe de symétrie (21). Le décalage ainsi créé (22) est comblé par une dalle de type 3. Par symétrie, la dalle de type 4R (23) s'assemble avec la dalle de même type (24) en suivant le même axe de symétrie (21). L'espace (25) est comblé par une dalle de type 3. Ce même processus est répété pour chaque angle à 45 , et pour chaque rangée supplémentaire. La figure 9 représente le contour extérieur d'une dalle de type 5, destinée à être disposée dans les parties en alignement. La figure 10 représente le contour extérieur d'une dalle de type 6, destinée à être disposée dans les angles. Chacune des dalles de type 5 et 6 présente une forme " mâle " (26) et (27) sur la face intérieure et une forme biseautés (28) et (29) en partie supérieure, inclinée vers l'extérieur. Les faces latérales de la dalle de type 5 sont parallèles entre elles, celles de la dalle de type 6 forment entre elles un angle de 22 30'. Les formes biseautées en partie supérieure des dalles sont destinées à favoriser l'écoulement du courant. La figure 11 représente les assemblages des dalles de type 5 (30) et de type 6 (31), constituant la rangée extérieure, la plus exposée aux actions du courant. La figure 12 représente le profil courant des chants, commun à toutes les dalles. Ce profil présente une forme concave (32) de rayon compris entre 0,9 et 1,1 fois la valeur de l'entre axes (3) (module M). La figure 13 représente, en vue de dessus, l'assemblage de deux dalles (33) et (34) par une forme d'articulation. Toutes les formes d'articulation du dispositif sont identiques. Le diamètre de la partie " mâle " (35) de chaque articulation, compris entre 0,45 et 0,55 fois le module, est inférieur au diamètre de la partie " femelle " (36) (pour permettre l'assemblage) et supérieur à la cote d'étranglement (37) pour les rendre indissociables sans intervention humaine. Un débattement angulaire (38) est ménagé pour donner une - 4 liberté de mouvement relatif des dalles entre elles, suivant un axe vertical. La figure 14 représente cette même forme d'articulation vue en coupe. La dalle (39) s'assemble avec la dalle (40) par le dessus. Les formes concaves des chants favorisent cet assemblage. Grâce au jeu créé par la différence des diamètres mâles et femelles, les dalles sont entièrement libres de tous mouvements relatifs verticaux. La figure 15 représente les débattements angulaires possibles (41) des dalles (42) et (43) entre elles, suivant les deux axes horizontaux X et Y. La figure 16 représente, en coupe, un dispositif d'accrochage des dalles pour les manutentions. Chaque dalle dispose de 4 points d'accrochage dont chacun d'eux est constitué d'une barre en acier horizontale (44) accessible en partie supérieure par une forme en creux (45) réservée dans la dalle. La figure 17 représente ce même dispositif d'accrochage en vue de dessus. On distingue notamment la barre d'accrochage (46). A titre d'exemple non limitatif, les figures 18 à 33 représentent une réalisation du dispositif avec un module M = 60 centimètres. Le pas transversal d'une rangée intermédiaire à une autre est égal à: 60 x Cotangente (22,5 ) - 145 cm. Les largeurs possibles du dispositif de protection sont égales à la largeur minimale obtenue sans rangée intermédiaire (244 cm), plus " n " fois cm, o " n " est le nombre de rangées intermédiaires. Le module de 60 cm est choisi dans cet exemple pour être identique à celui des palplanches métalliques couramment utilisées dans les confortements de massifs de fondation. Le dispositif de protection est disposé, dans ce cas, autour du rideau de palplanches. Les dalles de l'exemple ont une épaisseur de 30 cm. Le jeu réservé entre les dalles est de 6 cm. Ce jeu permet de poser le dispositif en pente. En effet, la pose en pente crée, dans les angles, un effet de cône qui resserre les dalles entre elles. Le rayon d'inscription varie avec le Cosinus de l'angle que fait la pente avec l'horizontale. Avec un espace de 6 cm entre les dalles, la valeur maximale admissible de la pente est de 40 %. La figure 18 représente le contour extérieur d'une dalle de type 1. Sa masse est de 520 kg environ. La figure 19 représente le contour extérieur d'une dalle de type 2. Sa masse est de 655 kg environ. La figure 20 représente le contour extérieur d'une dalle de type 3. Sa masse est de 559 kg environ. La figure 21 représente le contour extérieur d'une dalle de type 4. Sa masse est de 964 kg environ. La figure 22 représente le contour extérieur d'une dalle de type 5. Sa masse est de -5 341 kg environ. La figure 23 représente cette même dalle vue de profil. Elle montre notamment la forme du biseau. La figure 24 représente le contour extérieur d'une dalle de type 6. Sa masse est de 500 kg environ. La figure 25 représente cette même dalle vue de profil. La forme du biseau est en arc de cercle. La figure 26 représente le profil courant des dalles. La forme concave a un rayon de cm, les rayons de raccord sont de 2 cm. La figure 27 représente un assemblage vue de dessus. Le débattement angulaire possible des dalles entre elles est de 13 , suivant un axe vertical. La figure 28 représente une articulation en coupe. Le jeu est dans l'articulation est de 2 cm. La figure 29 représente les débattements angulaires possibles de 14 suivant les axes horizontaux X et Y. La figure 30 représente un dispositif de protection disposé autour d'un confortement de pile par un rideau de palplanches. Il est représenté avec deux rangées intermédiaires. La largeur du dispositif est de: 2,44 + (2 x 1,45) = 5,34 m. Il comprend: 84 dalles de type 1, 8 dalles de type 2, 184 dalles de type 3, 32 dalles de type 4, 116 dalles de type 5 et 16 dalles de type 6. Le volume total de béton est de 92 m3 environ pour une masse totale de 230 tonnes environ. La figure 31 représente un dispositif de protection disposé autour d'un confortement de culée par un rideau de palplanches. Il est représenté avec une rangée intermédiaire. La largeur du dispositif est de: 2,44 + (1 x 1,45) = 3,89 m. Il comprend: 33 dalles de type 1, 4 dalles de type 2, 33 dalles de type 3, 8 dalles de type 4, 41 dalles de type 5 et 8 dalles de type 6. Le volume total de béton est de 26 m3 environ pour une masse totale de 64 tonnes environ. La figure 32 représente un exemple de dispositif de protection le long d'un mur de soutènement continu. Le dispositif selon l'invention, plus résistant aux agressions que le gabion, peut être utilisé en protection de tous types de massifs immergés: piles, culées, murs, etc..., disposé à plat ou en pente, quelle que soit la nature du fond (avec ou sans alluvions) et quelle que soit la force du courant. Il présente également l'avantage d'être plus économique que la solution " gabions ", par la possibilité de préfabrication, en usine, de séries importantes de dalles, diminuant le cot de fourniture. Ce dispositif objet de l'invention trouve une application industrielle évidente: les -6 dalles peuvent être réalisées par des entreprises spécialisées dans la préfabrication d'éléments en béton armé. Elles peuvent ensuite être transportées puis mises en place par des entreprises spécialisées dans les travaux en milieu aquatique avec plongeurs. REVENDICATIONS 1) Dispositif de protection, contre les risques d'ai fondation immergés des ouvrages d'art caractérisé en ce ( béton armé, définies selon 6 modèles, reliées entre elles pai 2) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce présente, sur une des deux faces latérales: une forme " latérale: une forme " femelle " (2). La dalle présente égaler une forme " femelle " (4) dont l'axe est distant de la ligne p10 " mâle " (1) et " femelle " (2) d'une valeur comprise entre entre l'axe de la forme " mâle " (1) et l'axe de la forme " fer 3) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce présente, sur une des faces latérales: une forme " mâle> " femelle " (7). Les faces latérales forment entre elles un a également deux formes " femelle " (8) et (9) sur la face côt} 4) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce présente une forme " mâle " (13) sur la face côté intérieu sur la face côté extérieur. La distance entre les axes de: femelle (14), est égale à la distance entre l'axe de la form4 femelle (2) de la dalle de type 1 multiplié par la cotangenté de plus ou moins 0, 5 %. Les faces latérales sont parallèles ) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce présente une forme " mâle " (16) sur la face côté intérieur, i et (19) sur la face côté extérieur. Les faces latérales fol 22 30'. 6) Dispositif selon revendication 1 caractérisé en ce (fig.9 et fig.1 0) présentent respectivement: une forme " mâl intérieur, et une forme biseautée (28) et (29) en partie sup Les faces latérales de la dalle de type 5 sont parallèles er type 6 forment entre elles un angle de 22 30'. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendicati i les chants de chacune des dalles présentent une forme c rayon est comprise entre 0,9 et 1,1 fois la distance entre l'a de la partie femelle (2) de la dalle de type 1. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendicati i la valeur du diamètre de chaque partie " mâle " (35), coma distance entre l'axe de la partie " mâle " (1) et l'axe de la r a Ifouillements, des massifs de Wu'il est composé de dalles en rdes formes d'articulation. que la dalle de type 1 (fig.1) mâle " (1), et sur l'autre face lent, sur la face côté extérieur, ssant par les axes des formes ( 1,16 et 1,17 fois la distance elle " (2). que la dalle de type 2 (fig.2) >(6), et sur l'autre: une forme ingle de 45 . La dalle présente : extérieur. que la dalle de type 3 (fig.5) r et une forme "femelle " (14) :es deux formes: mâle (13) et e mâle (1) et l'axe de la forme de 22 30', avec une tolérance entre elles. que la dalle de type 4 (fig.6) et deux formes " femelle " (18) *ment entre elles un angle de que les dalles de type 5 et 6 e " (26) et (27) sur la face côté Prieure, inclinée vers l'extérieur. itre elles, celles de la dalle de is 2 à 6 caractérisé en ce que oncave (32) dont la valeur du xe de la partie mâle (1) et l'axe ris 2 à 6 caractérisé en ce que prise entre 0,45 et 0,55 fois la irtie " femelle " (2) de la dalle - 8 de type 1, est inférieure au diamètre de la partie " femelle v de la cote d'étranglement (37) de la partie " femelle ". 9) Dispositif selon l'une quelconque des revendication chacune des dalles dispose de 4 points d'accrochage, dc d'une barre en acier horizontale (44) accessible en partie creux (45) réservée dans la dalle. l (36) et supérieure à la valeur is 2 à 6 caractérisé en ce que nt chacun d'eux est constitué supérieure par une forme en