Brevet FR2972464A1 — publié le 20120914

STRUCTURE EN U POUR VOIE DE TRANSPORT COLLECTIF L'invention concerne une structure en U utilisée pour délimiter une voie d'un véhicule de transport collectif. On connaît une structure en U adaptée à délimiter une voie de circulation d'un véhicule de transport collectif, la structure en U comprenant une paroi inférieure horizontale qui forme une dalle sur laquelle le véhicule est adapté à circuler, et deux parois verticales latérales adaptées à encadrer latéralement la voie, chaque paroi latérale portant à son extrémité libre supérieure un plateau horizontal. Une telle structure en U est très souvent utilisée pour la réalisation de viaduc et s'étend entre deux piles adjacentes. Cependant, une telle structure, autoportante, c'est-à-dire reposant directement sur les piles, est d'une longueur limitée (35 m au maximum). La présente invention vise à réaliser une structure présentant les mes avantages qu'une structure en U, mais pouvant avoir une longueur plus importante, tout en restant autoportante. L'invention porte ainsi sur un élément de délimitation d'une voie pour un véhicule de transport collectif, comportant une structure en U comprenant une paroi inférieure horizontale qui forme une dalle sur laquelle le véhicule est adapté à circuler, et deux parois verticales latérales qui sont adapté à encadrer latéralement la voie de circulation, chaque paroi latérale portant à son extrémité supérieure libre un plateau horizontal. Selon l'invention, l'élément de délimitation comprend un élément structurel inférieur porté par la paroi inférieure horizontale et monobloc avec la structure en U. L'association en structure monobloc de l'élément structurel inférieur avec la structure en U forme une structure complexe en U dont la longueur peut être beaucoup plus importante pouvant atteindre 120 m. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront 30 clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue en coupe d'une structure en U à la surface supérieure du plateau horizontal d'une paroi verticale latérale de laquelle est ancré un poteau porte caténaire, conformément à un premier aspect de la 35 présente invention ; - la figure 2 est une vue en perspective de dessus d'une pile d'un viaduc coopérant avec deux structures en U disposées côte à côte, chaque structure en U comportant un décrochement recevant une partie d'un protubérance de la pile, conformément à un second aspect de la présent invention; 40 - la figure 3 une vue partielle en perspective d'une structure en U à la surface supérieure du plateau horizontal d'une paroi verticale latérale de laquelle sont ancrés des portes palières de quai, conformément à un troisième aspect de la présente invention ; - la figure 4 est une vue de face illustrant le levage d'une structure en U délimitant deux voies de circulation, par une poutre de levage conformément à 5 un quatrième aspect de la présente invention; - la figure 5 est une vue de profil illustrant le lancement d'une structure en U, par une poutre de lancement conformément à un sixième aspect de la présente invention; - la figure 6 est une vue en coupe d'une structure en U modifiée 10 conformément à un septième aspect de la présente invention; et - la figure 7 est une vue en perspective d'un viaduc utilisant des structures en U modifiées conformes au septième aspect de la présente invention. Une structure en U, référencée 1 à la figure 1, conforme à la présente 15 invention est utilisée pour délimiter une voie de circulation d'un véhicule de transport collectif, notamment un véhicule se déplaçant sur rail 2, tel qu'un train ou un métro, ou un véhicule guidé par des rails latéraux, tel qu'un métro sur pneumatiques. La structure en U 1 comprend une paroi inférieure horizontale 3 qui forme 20 une dalle sur laquelle circule le véhicule, et deux parois verticales latérales 4 qui encadrent latéralement la voie de circulation. Ces deux parois verticales 4 s'étendent verticalement depuis la paroi inférieure horizontale 3 jusqu'à un niveau sensiblement égal au plancher d'un véhicule circulant sur la voie. Chaque paroi verticale 4 peut présenter une 25 inclinaison par rapport à la verticale, notamment dans le sens d'un écartement plus important à leur sommet qu'à leur base. Ces deux parois verticales 4 servent notamment de protection en cas de déraillement du véhicule. Chaque paroi verticale 4 porte à son extrémité libre supérieure un plateau horizontal 5 qui est adapté à former un chemin d'évacuation du véhicule. 30 Chaque plateau horizontal 5 peut faire saillie au-delà de la paroi verticale 4 correspondante du côté de la voie, du côté opposé à la voie, ou des deux côtés, selon la configuration de la structure en U 1. Dans les présents modes de réalisation, la structure en U 1 est réalisée en béton, et forme une structure fonctionnant d'un seul bloc. Ce bloc est 35 autoportant d'une pile à l'autre d'un viaduc. La voie de circulation est ainsi délimitée par un alignement de structures en U 1 accolées les unes à la suite des autres. Selon un premier aspect de la présente invention, illustré à la figure 1, au moins un des plateaux horizontaux 5 à l'extrémité libre des parois verticales 4 40 sert d'embase pour l'ancrage des poteaux 6 qui sont adaptés à porter la caténaire 7 alimentant le véhicule. La hauteur de la caténaire 7 étant imposée par le gabarit de la voie, l'avantage d'une telle disposition est que les poteaux 6 utilisés peuvent être de dimensions réduites par rapport aux poteaux usuels. Ainsi, d'une part, leur hauteur peut être réduite de celle de la paroi verticale 4 correspondante (typiquement, environ 1,5 m), et, d'autre part, vu la réduction de leur hauteur, leur section droite peut également être réduite. Il s'ensuit donc un gain important de matière constituant les poteaux et en conséquence, une économie appréciable. De préférence, la structure en U 1 possède une armature renforcée au droit de ces poteaux 6 (de préférence, en renforcement du ferraillage). Le deuxième aspect de la présente invention, illustré à la figure 2, concerne plus particulièrement une structure en U 1 délimitant une voie de circulation en viaduc. Typiquement, dans un tel cas, le viaduc comprend un alignement de piles 8 supportant un alignement de structures en U 1 qui forme le tablier du viaduc, les structures en U 1 étant autoportantes. De façon plus précise, chaque structure en U 1 forme une travée en U qui s'étend longitudinalement d'une première pile 8 à une seconde pile. Plus exactement, chaque paroi inférieure 3 d'une structure en U 1 s'étend environ de la partie médiane de la première pile 8 à la partie médiane de la seconde pile de sorte que deux structures en U 1 accolées reposent chacune sur la moitié d'une même pile. Afin de limiter les mouvements des structures en U 1 par rapport aux piles 8 et par rapport aux autres structures en U 1 en cas de secousse sismique, le viaduc est équipé de systèmes de clés anti-sismiques qui nécessitent l'emploi d'un nombre conséquent d'éléments spécifiques. Selon le second aspect de la présente invention, la paroi inférieure 3 d'une structure en U 1 comprend un décrochement 9 à chacune de ses deux extrémités longitudinales 10 (qui sont adaptées à être supportées par une pile correspondante). Réciproquement, chaque pile comprend, à son sommet 11, une protubérance verticale 12 s'étendant dans le plan médian de la pile 8. De préférence, la protubérance 12 est monobloc avec le reste de la pile 8. Ainsi, une fois correctement posée sur deux piles, chaque décrochement 9 de la structure en U 1 ceinture la moitié correspondante de la protubérance 12 de la pile 8 correspondante (la moitié de la protubérance 12 ayant, de préférence, une forme complémentaire à celle du décrochement 9), ce qui réalise l'immobilisation, c'est-à-dire une clé anti-sismique. Cette immobilisation est renforcée par la présence de l'extrémité longitudinale de l'autre structure en U portée par la même pile. Ainsi, de part leurs géométries complémentaires, la structure en U et la 40 pile forment une clé anti-sismique particulièrement simple et économique. De préférence, chaque décrochement 9 s'étend verticalement sur toute l'épaisseur de la paroi horizontale 3 de la structure en U 1. Dans un tel cas, afin de ne pas créer défaut de nivelage, la hauteur de la protubérance 12 correspondante est telle que sa surface supérieure atteint le niveau supérieur de la surface supérieure de la paroi horizontale 3 et forme ainsi une partie de la dalle sur laquelle circule le véhicule. Le troisième aspect de la présente invention, illustré à la figure 3, concerne plus particulièrement une structure en U 1 située dans la région d'une station de la voie de circulation, ou pouvant ultérieurement être utilisée pour la réalisation d'une telle station. Dans un tel cas, du fait de la hauteur des parois verticales 4 de la structure en U 1, le plateau horizontal 5 de chaque paroi verticale forme la partie du quai 13 le plus proche de la voie (ou est adapté à former ultérieurement une telle partie de quai). Selon le troisième aspect de la présente invention, la partie de l'alignement des structures en U 1 qui est disposée dans la région d'une station existante ou dans la région prévue pour une station future, est continue structurellement (par exemple, par utilisation de câbles de précontraintes traversant les structures en U de cette région), sans joint de dilatation. En conséquence, les variations de température n'entraînent pas de mouvement relatif entre ces structures en U. Il est donc possible d'utiliser ces plateaux horizontaux 5 (qui sont les éléments du quai les plus proches de la voie correspondante) comme support de portes palières 14 utilisées pour interdire l'accès à la voie et permettre l'accès au véhicule quand il est à quai. De façon plus précise, la surface supérieure des plateaux horizontaux 5 des structures en U 1 servent alors de surface d'ancrage de poteaux verticaux 15 utilisés comme structure du système de portes palières et de marchepied 16 sur lesquels les portes palières 14 sont destinées à coulisser et les portes palières de secours 17 sont destinées à s'ouvrir. Auparavant, quand la voie de circulation au niveau du quai était délimitée par un alignement de structures en U, soit les portes palières étaient portées par la partie du quai la plus proche de la voie qui faisait partie intégrante du reste du quai et n'était pas liée aux plateaux supérieurs des structures en U afin de ne pas subir leurs mouvements relatifs, soit les plateaux supérieurs des structures en U formaient la partie du quai la plus proche de la voie et les portes palières étaient portées par la partie du quai, à la limite des plateaux supérieurs afin de ne pas subir leurs mouvements relatifs. Dans le premier cas, le quai était particulièrement complexe et coûteux ; et dans le second cas, l'efficacité des portes palières était diminué du fait de la présence d'un espace libre entre celles-ci et le bord du quai. Le quatrième aspect de la présente invention, illustré à la figure 4, concerne plus particulièrement la mise en place des structures en U 1 lors de la réalisation de l'alignement des structures. Il concerne plus exactement des voussoirs en U préfabriqués 1 de longueur relativement faible. Auparavant, la manipulation de structures en U nécessitait souvent de réaliser des ouvertures traversant de part en part les parois verticales, d'y introduire des dispositifs de fixation (tels que des barres métalliques) et de les relier à un système de levage (tel qu'un portique). Un tel système était équipé de moyens évitant tout décrochage au cours de la manutention. De ce fait, le déplacement des structures en U était assez laborieux, tant dans la mise en place des dispositifs de fixation que dans leur retrait. Selon ce quatrième aspect, les surfaces inférieures des deux plateaux horizontaux 5 sont utilisées comme surface de levage de la structure en U 1. La manutention d'une telle structure en U en est énormément simplifiée : Il n'est besoin que d'une poutre de levage 18 portée par un portique 19. Cette poutre de levage 18 s'étend longitudinalement transversalement à la voie de circulation, sensiblement de l'une à l'autre des deux parois verticales 4 d'une structure en U 1. En utilisation, la poutre de levage 18 est disposée de sorte que la surface supérieure de chacune de ses deux extrémités longitudinales 20 se trouve sous la surface inférieure correspondante des deux plateaux horizontaux 5 (en l'occurrence, la surface inférieure de la partie intérieure de chaque plateau horizontal 5, c'est à dire la partie s'étendant du côté de la voie de circulation). Ensuite, la poutre 18 est relevée de façon à, dans un premier temps, venir en butée contre la structure en U 1, et dans un second temps, permettre le levage et le déplacement de la structure 1. De préférence, des éléments de protection 21 (en matériau élastomère résistant) sont disposés au-dessus de la surface supérieure de la poutre 18. Par cette nouvelle utilisation, il n'est plus nécessaire d'avoir des dispositifs d'accrochage supplémentaires permettant de relier momentanément la poutre à la structure en U, ni de réaliser des orifices dans cette dernière. Les cinquième et sixième aspects de la présente invention, illustrés à la figure 5, concernent plus particulièrement la mise en place des structures en U 1 lors de la réalisation de l'alignement des structures. Il concerne plus exactement des travées en U (préférentiellement autoportantes) de longueur relativement importante (d'au moins 10 m) s'étendant entre deux piles 8 adjacentes. Pour mettre en place une telle structure en U 1, il est usuel d'utiliser une poutre de lancement 22 qui permet de lancer cette structure en U 1 de la dernière pile ayant déjà reçu en place une structure en U 23 jusqu'à la pile suivante 8. Les systèmes de lancement utilisés pour permettre le déplacement, tant de la poutre de lancement que des structures en U, sont particulièrement complexes. Selon le cinquième aspect, les surfaces supérieures des deux plateaux horizontaux 5 d'une première structure en U 23 sont utilisées, soit comme surfaces de roulage de la poutre de lancement 22 afin de permettre la mise en place de cette dernière à la suite de la première structure en U 23 suivi du lancement et de la mise en place d'une seconde structure en U 1 à la suite de la première structure en U 23 (après avoir déplacé la poutre de lancement 22), soit comme supports de rails de roulage de la poutre de lancement 22. Selon le sixième aspect, les surfaces supérieures des deux plateaux horizontaux 5 d'une première structure en U 23 sont utilisées comme surfaces de roulage d'une seconde structure en U 1 lors de son lancement par une poutre de lancement 22, et sa mise en place à la suite de la première structure en U 23. Ainsi, la poutre de lancement utilisée peut être de conception beaucoup simple. Selon un septième aspect, illustré aux figures 6 et 7, à la structure en U 1 est associé un élément structurel inférieur 24 porté par la paroi inférieure horizontale 3 de la structure en U 1. La structure en U 1 et l'élément structurel inférieur 24 forment une structure monobloc 25. Dans le présent exemple, l'élément structurel inférieur 24 est formé par un caisson 24. De façon plus précise, le caisson inférieur 24 est de forme rectangulaire ou trapézoïdale. En l'occurrence, il comprend, une paroi supérieure horizontale 26 qui est formée par la paroi inférieure horizontale 3 de la structure en U 1, deux parois verticales latérales 27 qui pendent de la paroi supérieure horizontale 26 du caisson 24, et une paroi inférieure 28 s'étendant entre les deux extrémités libres inférieures des parois verticales latérales 27 du caisson 24. Ici, la largeur de l'élément structurel inférieur 24 (du caisson 24) est plus faible que celle de la structure en U 1. La longueur d'une telle structure complexe en U 25 est plus importante que celle d'une structure en U 1 classique. Ainsi, alors qu'une structure en U 1 peut s'étendre sur 30 m (35 m au maximum), une structure en complexe en U 25 peut atteindre 120 m. Lorsque la structure complexe en U 25 dépasse 35 m, elle est alors réalisée par assemblage par précontrainte de voussoirs coulés en place ou préfabriqués. L'augmentation de la longueur de la structure en U permet d'augmenter l'écart entre les piles 8 du viaduc et de réduire le nombre de structures utilisées 40 pour la délimitation de la voie de circulation. Au lieu d'être un caisson, l'élément structurel en U pourrait être une nervure, c'est-à-dire il l'équivalent d'un caisson sans paroi verticale latérale et où la paroi inférieure de l'élément structurel est continue avec la paroi inférieure de la structure en U qui présente ainsi une sur-épaisseur, ou plusieurs nervures. D'une façon générale, l'utilisation d'une structure en U, avec les deux parois verticales 4 assure une grande sécurité lors de la fabrication d'un viaduc: la structure 1, 25 étant préfabriquée (en usine ou sur chantier), il n'est pas nécessaire de fabriquer ni de mettre en place des parapets de protection pour les ouvriers réalisant les travaux succédant au gros oeuvre (telle que la mise en place des rails, des câbles...), les parois verticales 4 assurant ce rôle. La suppression de la gestion de parapets permet de faire des économies substantielles et de réduire le temps de réalisation du viaduc. REVENDICATIONS1. Élément de délimitation d'une voie pour un véhicule de transport collectif, comportant une structure en U (1) comprenant une paroi inférieure horizontale (3) qui forme une dalle sur laquelle le véhicule est adapté à circuler, et deux parois verticales latérales (4) qui sont adapté à encadrer latéralement la voie de circulation, chaque paroi latérale (4) portant à son extrémité supérieure libre un plateau horizontal (5), caractérisé en ce qu'il comprend un élément structurel inférieur (24) porté par la paroi inférieure horizontale (3) et monobloc avec la structure en U(1). 2. Élément de délimitation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément structurel inférieur (24 ) est un caisson (24). 3. Élément de délimitation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le caisson (24) est de forme rectangulaire ou trapézoïdale. 4. Élément de délimitation selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé en 20 ce que le caisson (24) comprend une paroi supérieure horizontale (26) formée par la paroi inférieure horizontale (3), deux parois verticales latérales (27) pendant de la paroi supérieure horizontale (26), et une paroi inférieure (28) s'étendant entre les deux extrémités libres inférieures des parois verticales latérales (27). 25 5. Élément de délimitation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément structurel inférieur (24 ) est une nervure. 6. Élément de délimitation selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en 30 ce que la largeur de l'élément structurel inférieur (24) est plus faible que celle de la structure en U (1).15