Brevet FR2935996A1 — publié le 20100319

PROCEDE DE RENFORCEMENT D'UN PONT OU VIADUC COMPRENANT DES VOUSSOIRS A CAISSON La présente invention se rapporte à un procédé de 5 renforcement d'un pont ou viaduc comprenant des voussoirs à caissons. L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, aux ponts ou viaducs construits par encorbellement avec des voussoirs à caissons. 10 Les voussoirs peuvent être préfabriqués puis assemblés ou coulés sur place, au moment de la fabrication de l'ouvrage. A titre d'exemple un tel ouvrage peut être construit avec des voussoirs préfabriqués à joints conjugués. 15 En outre, les ouvrages sont fréquemment soumis à une précontrainte, notamment longitudinale, par exemple à l'aide de câbles de précontraintes enfilés dans des gaines noyées dans le béton de plusieurs éléments successifs. Au sens de l'invention, on entend par � voussoir à 20 caissons � un élément de structure en béton, en général précontraint, d'un pont ou d'un viaduc comprenant des parois délimitant un volume vide formant un caisson. Un voussoir à caisson peut être constitué d'un ou d'une pluralité d'éléments de voussoir assemblés. 25 La structure générale d'un tel voussoir est illustrée par les figures annexées où on observe qu'une section d'un voussoir 10 comprend au moins une cavité 12, dénommée caisson, délimitée intérieurement par une base 14, latéralement par deux parois 13, 16 et supérieurement par 30 un tablier 15, prolongé latéralement au-delà des parois par des parties 17 en encorbellement pour définir la largeur de l'ouvrage. La surface externe 11 du tablier 15 est en général en partie revêtue de bitume pour former une chaussée sur laquelle peuvent se déplacer des véhicules. Des parapets 19 peuvent être installés longitudinalement de part et d'autre du tablier 15. On entend par � longitudinal � une direction selon un axe reliant sensiblement les deux extrémités de l'ouvrage, c'est-à-dire correspondant à l'axe de circulation principal sur l'ouvrage. De manière générale, un pont ou un viaduc est principalement constitué d'une pluralité de voussoirs qui reposent sur des piles, alignées selon la direction longitudinale. Un voussoir à caisson peut comprendre une ou plusieurs cavités. A titre d'exemple certains voussoirs comprennent deux cavités disposées parallèlement selon la direction longitudinale ainsi qu'illustré dans les figures annexées. Des voussoirs avec trois ou davantage de cavités disposées parallèlement sont également connus. De manière générale, les voussoirs sont conçus pour répondre à un cahier des charges prenant en compte notamment les efforts auxquels l'ouvrage est soumis en service. On en déduit notamment les épaisseurs des parois, de la base, du tablier d'un voussoir, les dimensions de la cavité formant caisson, de manière à répondre au cahier des charges tout en cherchant à limiter le coût de l'ouvrage et le volume de béton à utiliser. Il convient de noter qu'un pont ou un viaduc est 30 construit pour durer plusieurs dizaines d'années. On constate dans certains cas qu'après un certain temps, l'ouvrage n'est plus à même de répondre aux exigences du moment. Deux causes principales peuvent conduire à un besoin 5 de renforcement de l'ouvrage. D'une part l'ouvrage peut avoir vieilli et les matériaux qui le constituent peuvent s'être dégradés conduisant à une résistance inférieure à la résistance initiale. 10 D'autre part, l'ouvrage peut faire l'objet de sollicitations accrues qui n'avaient pas été anticipées dans le cahier des charges initial, liées par exemple à une augmentation de circulation, à un besoin de modifier l'ouvrage, notamment d'élargir le tablier ou toute autre 15 modification susceptible d'accroître les efforts auxquels l'ouvrage doit résister. Pour répondre à ces nouvelles exigences, il est connu d'effectuer des travaux de renforcement sur l'ouvrage en place. 20 Deux familles de travaux de renforcement sont en général mises en œuvre, soit séparément, soit de manière combinée. La première famille de travaux de renforcement consiste à introduire des nouveaux câbles de précontrainte 25 ou à agir sur les câbles déjà en place. Ces opérations sont délicates et doivent être effectuées par des professionnels aguerris. La seconde famille de travaux de renforcement consiste à augmenter la résistance des voussoirs en remplissant tout 30 ou partie des cavités formant caisson par du béton. Les travaux de renforcement ci-dessus nécessitent en général une interruption de l'usage de l'ouvrage, qui peut se révéler très pénalisante, notamment dans le cas de ponts ou de viaducs connaissant un trafic intense. En effet une manière connue d'augmenter la résistance des voussoirs par remplissage de béton consiste à perforer le tablier de manière à créer une ouverture dans les cavités formant caisson et à couler du béton dans ces cavités par les trous réalisés dans le tablier. La figure 1 annexée illustre un voussoir 10 renforcé selon cette technique connue où l'intérieur de la cavité 12 a été comblée avec du béton. En général le béton coulé est vibré. Le béton a été introduit par des trous 18 réalisés dans le tablier 15. De tels travaux nécessitent l'interruption du trafic sur l'ouvrage pendant des périodes qui peuvent être très longues, notamment s'il convient de remplir de nombreuses cavités formant caisson. Un but de la présente invention est d'obvier aux inconvénients ci-dessus et de proposer une solution permettant de renforcer un pont ou un viaduc comprenant des voussoirs à caisson en limitant les périodes d'interruption de la circulation sur l'ouvrage. L'invention propose ainsi un procédé de renforcement d'un pont ou d'un viaduc comprenant des voussoirs à caisson où des cavités formant caisson sont délimitées par une base, latéralement par deux parois, et supérieurement par un tablier, comprenant les étapes successives suivantes : a) ménager une zone d'ouverture dans une paroi latérale d'une cavité ; b) introduire des éléments de coffrage à travers la zone d'ouverture puis disposer un coffrage à l'intérieur de la cavité entre la base et le tablier du voussoir ; c) disposer un premier béton dans le coffrage de l'étape b) sur une partie (Hl) de la hauteur (H) de la cavité ; d) disposer un coulis de béton dans le coffrage de l'étape b) au-dessus du premier béton de l'étape c) sur une hauteur (H2), où H = H1 + H2, pour créer un renfort en béton solidaire de la base et du tablier. Grâce au procédé de renforcement d'un pont ou d'un viaduc selon la présente invention, il est possible de procéder aux travaux de renforcement sans interrompre la circulation sur l'ouvrage. En effet le ménagement de la zone d'ouverture dans une paroi latérale puis l'introduction d'un coffrage et la disposition du béton peuvent se faire en échafaudant latéralement ou en disposant des moyens d'accès fixés par exemple au parapet de l'ouvrage. Il en résulte une période de temps où l'ouvrage est indisponible considérablement raccourcie par rapport à la période de temps d'indisponibilité liée au remplissage des voussoirs par des trous dans le tablier de l'ouvrage. Afin de disposer un renfort en béton à l'intérieur d'un voussoir, solidaire à la fois de la base et du tablier d'une cavité formant caisson, tout en évitant de percer le tablier, les inventeurs proposent de disposer un coulis de béton sur un premier béton préalablement mis en place sur seulement une partie de la hauteur du renfort, et solidaire avec la base. Le coulis de béton complète la hauteur de manière à solidariser le renfort avec le tablier. Dans le cadre de la présente invention, en entend par � coulis de béton � un béton dont la viscosité est inférieure au � premier béton � de manière à ce qu'il puisse être introduit aisément au-dessus du premier béton. Selon un mode de réalisation de l'invention, le premier béton est un béton ordinaire ou standard, qualifié notamment de � béton grossier �. Ce premier béton a l'avantage d'être peu coûteux. En général il est coulé dans un coffrage et il convient de le vibrer pour obtenir de bonnes performances mécaniques. Selon un mode de réalisation de l'invention, le coulis de béton est un béton fin, notamment susceptible d'être injecté. Le coulis de béton non vibré permet d'obtenir des performances mécaniques supérieures au premier béton non vibré. Le coulis de béton est plus onéreux que le premier béton, et il convient d'en limiter l'usage pour des raisons d'économie. Selon un mode de réalisation, un coulis de béton non vibré permet d'obtenir des performances mécaniques du même ordre de grandeur qu'un premier béton vibré. Selon différents modes de réalisations qui peuvent être combinés . - l'étape a) consiste à percer une paroi latérale d'une cavité pour ménager une zone d'ouverture ; - le premier béton de l'étape c) est un béton 25 ordinaire qui est coulé dans le coffrage de l'étape b), et vibré ; - le coulis de béton de l'étape d) est injecté ; - H2 est supérieur ou égal à o, l * H et inférieur ou égal à 0,4 * H, notamment de l'ordre du tiers de H ; 30 - le coffrage de l'étape b) est disposé dans une direction transverse à la direction longitudinale de manière à permettre de fabriquer des entretoises transverses de béton entre la base et le tablier d'un voussoir ; - une pluralité d'entretoises transverses de béton 5 sont réparties régulièrement selon l'axe longitudinal d'un voussoir. Selon un mode de réalisation, le coffrage de l'étape b) est disposé de manière à permettre l'introduction de béton sur toute la hauteur H entre la base et le tablier 10 afin de créer un renfort continu en hauteur et solidaire de la base et du tablier. Selon un autre mode de réalisation, le coffrage de l'étape b) comprend une partie de coffrage délimitant une cavité en contact avec la base sur une partie de l'aire du 15 renfort de manière à créer des jambages disposés sur la partie complémentaire de l'aire du renfort et solidaires de la base et une partie de renfort disposée sur l'aire du renfort et solidaire du tablier. Selon un autre mode de réalisation, le coffrage de 20 l'étape b) comprend une partie de coffrage délimitant une cavité en contact avec le tablier sur une partie de l'aire du renfort de manière à créer une semelle solidaire de la base sur l'aire du renfort et des jambages solidaires du tablier et disposés sur la partie de l'aire du renfort 25 complémentaire à la cavité. Selon un mode de réalisation, la zone d'ouverture est un trou d'homme et un opérateur pénètre à l'intérieur de la cavité pour disposer le coffrage et/ou le béton dans le coffrage. 30 L'invention vise également un pont ou un viaduc comprenant des voussoirs à caisson, où des cavités formant caisson sont délimitées par une base, latéralement par deux parois et supérieurement par un tablier comprenant des renforts disposés à l'intérieur des cavités où les renforts sont constitués d'une première partie de hauteur Hl solidaire avec la base et formée d'un premier béton, et d'une deuxième partie de hauteur H2 solidaire avec le tablier et formée d'un coulis de béton. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un voussoir renforcé selon l'art antérieur et préalablement décrit ; - les figures 2 à 4 sont des vues schématiques en 15 coupe de voussoirs renforcés selon différents modes de réalisation de l'invention ; - les figures 5a et b représentent des vues schématiques en coupe d'un pont respectivement de face et de dessus, équipé pour mettre en œuvre le procédé selon 20 l'invention. Pour des raisons de clarté, les différents éléments représentés sur les figures ne sont pas nécessairement à l'échelle. Sur ces figures, des références identiques correspondent à des éléments identiques. 25 On a représenté sur les figures 2 à 4 une coupe frontale d'un voussoir selon un axe perpendiculaire à la direction longitudinale du pont ou du viaduc comprenant le voussoir 10. La coupe passe par le renfort en béton selon l'invention, solidaire de la base 14 et du tablier 15. 30 Sur ces trois figures, on a d'abord disposé un premier béton 21, 31, 41 sur une hauteur Hl puis recouvert ce premier béton par un coulis de béton 22, 32, 42 sur une hauteur H2 complémentaire de H1, où Hl + H2 = H, H étant la hauteur de la cavité 12 dans laquelle est disposée le renfort en béton. Il va de soi qu'il est possible selon la présente invention de disposer une pluralité de couches de béton sans limiter à deux couches de béton et que par exemple il est possible de disposer trois couches et plus dans le sens de la hauteur, du moment que la viscosité des bétons des couches au-dessus de la première couche est inférieure à celle du béton de la première couche. On appellera dans ce cas � premier béton �, le béton de la première couche et � coulis de béton � les différents bétons des couches supérieures à la première couche. Dans les exemples représentés, le premier béton est un béton ordinaire coulé et vibré dans le coffrage et le coulis de béton est injecté. Les inventeurs ont pu constater qu'il est possible d'obtenir un compromis avantageux en terme à la fois économique et de résistance des matériaux, en sélectionnant une plage de hauteur H2 du coulis de béton par rapport à la hauteur totale H de la cavité 12 : selon ce mode de réalisation la hauteur H2 est comprise entre 10% et 40% de la hauteur H totale. Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux Hl vaut environ 2/3 de la hauteur H et H2 vaut sensiblement 1/3 de la hauteur H. Dans l'exemple de réalisation selon l'invention représenté en figure 2, le renfort constitué des bétons 21 et 22 est continu sur toute la hauteur H et toute la largeur de la section de la cavité du voussoir 10. Dans l'exemple de réalisation selon l'invention représenté en figure 3, le renfort constitué des bétons 31 et 32 n'occupe pas toute la section de la cavité 12 du voussoir 10. Une cavité 33 a été ménagée au contact de la base 14, par exemple en disposant un coffrage adapté, de manière à créer des jambages 34 solidaires de la base 14 et n'occupant qu'une partie de l'aire du renfort. De préférence ces jambages 34 sont disposés contre les parois 13, 16 de la cavité 12. Au-dessus de ces jambages 34 en premier béton est disposée une couche 35 en premier béton, au-dessus de laquelle est disposée la couche 32 de coulis de béton. Dans l'exemple de réalisation selon l'invention représenté en figure 4, le renfort constitué des bétons 41 et 42 n'occupe pas toute la section de la cavité 12 du voussoir 10. Une cavité 43 a été ménagée au contact du tablier 15, par exemple en disposant un coffrage adapté, de manière à créer des jambages 45, 42 solidaires du tablier 15 et n'occupant qu'une partie de l'aire du renfort. De préférence ces jambages 45, 42 sont disposés contre les parois 13, 16 de la cavité 12. Ces jambages sont disposés au-dessus d'une couche 44 de premier béton solidaire de la base 14 et sont constitués pour partie de premier béton 45 auquel se superpose du coulis de béton 42. Les modes de réalisation des figures 3 et 4 permettent avantageusement de diminuer la quantité de béton au regard de la solution illustrée en figure 2. Il convient de noter que les solutions illustrées dans les figures 2 à 4 peuvent être mises en œuvre dans un même ouvrage, par exemple en fonction des types de renfort souhaités, déterminés selon les efforts auxquels l'ouvrage doit résister. Il convient également de noter que les renforts selon l'invention peuvent occuper tout ou partie de la largeur d'une section transversale de la cavité 12 d'un voussoir. Ils peuvent également être disposés dans le sens longitudinal ou en biais. On note qu'il est tout à fait possible d'associer un renforcement selon l'invention avec l'incorporation ou la tension de câbles de précontrainte. Les figures 5a et 5b représentent des vues schématiques en coupe d'un pont équipé d'ouvertures 60 pour mettre en oeuvre le procédé selon la présente invention. Les ouvertures 60 sont ménagées dans les voussoirs 10 pour donner accès aux cavités 12. Ces ouvertures 60 peuvent être des trappes de visite déjà présentes dans l'ouvrage ou être des trous percés pour mener à bien les travaux de renforcement. Ces trous 60 sont de préférence refermés après la fin de ces travaux. Le pont représenté comprend une pluralité de voussoirs 10 disposés sur des piliers 50. Les piliers 50 comprennent une partie de fondation 54 ancrée dans le sol 70, une colonne 53, des appuis 51 à la surface supérieure 52 desquels reposent des parties de la base 14 des voussoirs 10. Après mise en oeuvre du procédé selon l'invention, un pont ou un viaduc selon l'invention contient au moins un renfort disposé à l'intérieur des cavités 12, constitué d'une première partie (21, 31, 41) de hauteur Hl solidaire de la base 14, formée d'un premier béton et une deuxième partie (22, 32, 42) de hauteur H2 solidaire avec le tablier 15 et formée d'un coulis de béton. Il va de soi que les différentes configurations de renfort selon l'invention décrites ci-dessus et par exemple illustrées dans les figures 2 à 4 peuvent être mises en oeuvre dans un pont ou un viaduc selon l'invention. L'invention ne se limite pas à ces types de réalisation et doit être interprétée de façon non limitative, et englobant tout mode de réalisation équivalent. REVENDICATIONS1. Procédé de renforcement d'un pont ou d'un viaduc comprenant des voussoirs à caisson (10) où des cavités formant caisson sont délimitées par une base (14), latéralement par deux parois (13, 16), et supérieurement par un tablier (15), comprenant les étapes successives suivantes . a) ménager une zone d'ouverture (60) dans une paroi latérale (13, 16) d'une cavité (12) ; b) introduire des éléments de coffrage à travers la zone d'ouverture (60) puis disposer un coffrage à l'intérieur de la cavité (12) entre la base (14) et le tablier (15) du voussoir ; c) disposer un premier béton (21, 31, 41) dans le coffrage de l'étape b) sur une partie (Hl) de la hauteur (H) de la cavité ; d) disposer un coulis de béton (22, 32, 42) dans le coffrage de l'étape b) au-dessus du premier béton de l'étape c) sur une hauteur (H2), où H = Hl + H2, pour créer un renfort en béton solidaire de la base (14) et du tablier (15). 2. Procédé de renforcement selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'étape a) consiste à percer une paroi latérale (13, 16) d'une cavité (12) pour ménager une zone d'ouverture (60). 3. Procédé de renforcement selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le premier béton (21, 31, 41) de l'étape c) est un béton ordinaire qui est coulé dans le coffrage de l'étape b), et vibré. 4. Procédé de renforcement selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le coulis de béton (22, 32, 42) de l'étape d) est injecté. 5. Procédé de renforcement selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que H2 est supérieur ou égal à 0,1 * H et inférieure ou égal à 0,4 * H, notamment de l'ordre du tiers de H. 6. Procédé de renforcement selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le coffrage de l'étape b) est disposé dans une direction transverse à la direction longitudinale de manière à permettre de fabriquer des entretoises transverses de béton entre la base (14) et le tablier (15) d'un voussoir (10). 7. Procédé de renforcement selon la revendication précédente caractérisé en ce que une pluralité d'entretoises transverses de béton sont réparties régulièrement selon l'axe longitudinal d'un voussoir (10). 8. Procédé de renforcement selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le coffrage de l'étape b) est disposé de manière à permettre l'introduction de béton (21, 22) sur toute la hauteur H entre la base (14) et le tablier (15) afin de créer un renfort (21, 22) continu en hauteur et solidaire de la base (14) et du tablier (15). 9. Procédé de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le coffrage de l'étape b) comprend une partie de coffrage délimitant une cavité (33) en contact avec la base (14) sur une partie de l'aire du renfort de manière à créer des jambages (34) disposés sur la partie complémentaire de l'aire du renfort et solidaires de la base (14) et une partie (35, 36) derenfort disposée sur l'aire du renfort et solidaire du tablier (15). 10. Procédé de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que le coffrage de l'étape b) comprend une partie de coffrage délimitant une cavité (43) en contact avec le tablier (15) sur une partie de l'aire du renfort de manière à créer une semelle (44) solidaire de la base (14) sur l'aire du renfort et des jambages (45, 42) solidaires du tablier (15) et disposés sur la partie de l'aire du renfort complémentaire à la cavité (43). 11. Procédé de renforcement selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la zone d'ouverture (60) est un trou d'homme et qu'un opérateur pénètre à l'intérieur de la cavité (12) pour disposer le coffrage et/ou le béton dans le coffrage. 12. Pont ou viaduc comprenant des voussoirs à caisson (10), où des cavités (12) formant caisson sont délimitées par une base (14), latéralement par deux parois (13, 16) et supérieurement par un tablier (15) comprenant des renforts disposés à l'intérieur des cavités (12) où les renforts sont constitués d'une première partie (21, 31, 41) de hauteur H1 solidaire avec la base (14) et formée d'un premier béton, et d'une deuxième partie (22, 32, 42) de hauteur H2 solidaire avec le tablier (15) et formée d'un coulis de béton.