Brevet FR3101661A1 — publié le 20210409

Voussoir de tunnel en béton armé Voussoir (10) de tunnel (1) en béton armé comportant une pluralité d’armatures de liaison (20) présentant chacune du côté de l’extrados (12) du voussoir (10) au moins une extrémité en attente (25), filetée, mâle ou femelle, ou à sertir, en attente à assembler à un élément de liaison (60), fileté, mâle ou femelle, ou à sertir, à un rameau (2). Figure pour l’abrégé : Fig. 4 Voussoir de tunnel en béton armé La présente invention concerne la construction de tunnels. La réalisation des tunnels s’accompagne de celle de jonctions avec des rameaux. Ces derniers sont généralement prévus pour permettre l'évacuation des passagers en cas d'incident dans le tunnel, pour l’exhaure de l’eau, pour garantir l'accès du tunnel à des fins de maintenance, ou enfin pour assurer la ventilation du tunnel. La demande FR3025829A1 décrit un procédé pour la mise en place d’un soutènement définitif d’un rameau à l’interface avec le tunnel. Il est connu de réaliser la jonction entre un tunnel et un rameau par le biais d’une console courte sur laquelle reposent les voussoirs du tunnel. Par « voussoir » , on entend un élément de construction préfabriqué présentant une forme de portion de couronne, les voussoirs étant assemblés de manière concentrique pour former une structure telle qu'un anneau circulaire. Les voussoirs présentent classiquement une épaisseur variant de 25 à 70cm. La solution reposant sur l’emploi d’une console courte présente plusieurs inconvénients, dont celui de réduire la section de passage à l’intérieur du tunnel, en particulier pendant la phase des travaux. En outre, la présence de cette console constitue potentiellement un obstacle à l’installation d’accessoires à l’intérieur au tunnel, tels que des équipements électriques, des câbles, gaines ou tuyaux. De plus, l’installation de la console rend la construction complexe, nécessite l’utilisation d’une quantité accrue de matériaux de construction qui induit des coûts supplémentaires, et peut ralentir l’avancement du chantier. Il est également connu d’utiliser des barres scellées dans les voussoirs et noyées dans le béton du rameau. Ces barres permettent de transférer les efforts entre tunnel et le rameau, notamment par cisaillement. Une telle solution nécessite néanmoins, du fait de l’épaisseur réduite des voussoirs, d’ancrer les armatures à l’intrados des voussoirs. Cela oblige alors face au risque d’incendie et de corrosion à protéger les têtes d’ancrage. Cette protection peut être réalisée à l’aide de poutres au droit des connexions. A l’instar des consoles courtes précitées, cette solution présente l’inconvénient de réduire la section intérieure du tunnel, en particulier de façon définitive. Il existe par conséquent un besoin pour remédier à tout ou partie des inconvénients des solutions connues exposées ci haut, et notamment faciliter la réalisation d’une jonction entre un rameau et un tunnel. L’invention atteint cet objectif grâce à un voussoir de tunnel en béton armé comportant une pluralité d’armatures de liaison présentant chacune du côté de l’extrados du voussoir au moins une extrémité en attente, filetée, mâle ou femelle, ou à sertir, à assembler à un élément fileté, mâle ou femelle, ou à sertir, de liaison à un rameau. Les armatures de liaison s’étendent au moins partiellement dans l’épaisseur du voussoir. Ainsi, à la différence des solutions existantes où les armatures de liaison sont scellées dans le béton des voussoirs et émergent dans l’intrados du tunnel, les armatures de liaison telles que proposées dans l’invention sont disposées en attente dans les voussoirs. L’invention permet de reprendre tout ou partie des efforts structuraux entre le tunnel et le rameau par l’intermédiaire des armatures de liaison. Les voussoirs selon l'invention permettent ainsi de s'affranchir de l’installation de poutres et/ou de consoles courtes, ce qui permet d'alléger le tunnel et de ménager sa section de passage. De plus, la jonction entre le tunnel et le rameau est réalisée au niveau de l'extrados du tunnel, ce qui peut permettre de ne pas impacter l’avancement des travaux dans le tunnel ; l’invention peut ainsi conférer une liberté accrue dans la planification du chantier. Il peut être avantageux, notamment afin de maximiser le transfert des efforts structuraux vers le rameau, d’utiliser des armatures de diamètre important. Ainsi, les armatures de liaison présentent chacune de préférence au moins une partie de diamètre externe supérieur à 10mm, notamment compris entre 10 et 40mm. L’invention offre la possibilité d’utiliser des armatures de diamètres supérieurs à ceux qui pourraient être utilisés dans le cas d’armatures scellées, notamment des diamètres externes supérieurs à 20mm. De préférence, les armatures de liaison comportent une portion s’étendant au sein du voussoir, cette portion étant non-rectiligne. La portion non-rectiligne peut être courbe ou coudée, notamment présentant un angle droit. L’armature de liaison peut être en forme générale de « U », de « J » ou de « L ». Une forme non-rectiligne est avantageuse en ce qu’elle peut permettre l’ancrage sur une longueur plus grande d’armatures de diamètre important malgré une épaisseur relativement faible des voussoirs. Cela peut permettre, comme expliqué plus haut, de maximiser le transfert des efforts structuraux. De plus, à la différence d’armatures droites, la mise en place des armatures de liaison comportant une portion non-rectiligne dans le ferraillage des voussoirs peut nécessiter moins de soudures structurelles. De plus, une forme non-rectiligne peut garantir une longueur de contact suffisante tout en permettant d’utiliser des armatures de liaison ne dépassant pas d’un volume standard correspondant à celui des autres voussoirs non équipés de ces armatures de liaison. Cela permet, comme expliqué ci-haut, de protéger les armatures contre les charges d’incendie, tout en évitant de réduire la section de passage du tunnel. Lorsque l’armature de liaison est en forme de « U », celle-ci peut présenter deux extrémités filetées, mâle ou femelle, ou à sertir. L’armature en forme de « U » peut ainsi coopérer avec deux éléments filetés, mâle ou femelle, ou à sertir. Cela peut ainsi permettre d’avoir davantage d’extrémités à connecter de disponible pour un nombre donné d’armatures de liaison. Les armatures de liaison ont par exemple une longueur comprise entre 200 et 2000mm, mieux entre 300 et 1000mm, encore mieux entre 400 et 800mm. De préférence, les armatures de liaison comportent chacune au moins une portion crantée. Avantageusement, des caches amovibles sont en place sur les extrémités des armatures de liaison. Ces caches peuvent être reçus dans des évidements correspondants du voussoir. De préférence, les extrémités des armatures de liaison sont filetées et présentent chacune un filetage, cylindrique ou conique, mâle ou femelle. Les extrémités filetées des armatures de liaison peuvent présenter un filetage femelle pour recevoir l’élément fileté de liaison avec le rameau. Les armatures de liaison comportent par exemple chacune un manchon fileté intérieurement, ce manchon étant de préférence vissé sur le reste l’armature de liaison correspondante, ce manchon définissant le filetage femelle servant à l’assemblage de l’élément fileté de liaison avec le rameau. Ainsi, le terme « armature » couvre une armature constituée d’un fer muni en extrémité d’un manchon pour la connexion à l’armature du rameau. Des manchons utilisables sont par exemple ceux décrits dans la demande de brevet français FR2952840 A1 et commercialisés par la société ARMATURIS sous le nom HERISSON. En variante, les manchons sont sertis sur les armatures de liaison ou fixés autrement. Dans les modes de réalisations ci-dessus, l’ensemble composé de l’armature et du manchon fileté constitue l’armature de liaison selon l’invention. En variante, les extrémités filetées des armatures de liaison présentent un filetage mâle destiné à coopérer avec un filetage femelle de l’élément de liaison. Dans ce mode de réalisation, les extrémités filetées des armatures de liaison sont en attente dans des évidements respectifs débouchant sur l’extrados du voussoir, de diamètre suffisant pour permettre d’insérer autour du filetage mâle la partie d’accouplement de l’élément fileté de liaison avec le rameau. Le filetage mâle peut être réalisé directement sur le fer constituant l’armature. Dans une variante, les extrémités des armatures de liaison sont dépourvues de filetage. Les armatures de liaison peuvent encore comporter chacune un manchon dépourvu de filetage, ce manchon étant destiné à coopérer avec l’élément de liaison au rameau par sertissage. Le manchon peut être vissé ou serti sur le fer de l’armature de liaison correspondante. En variante, les armatures de liaison présentent chacune une extrémité mâle dépourvue filetage, destinée à coopérer avec l’armature du rameau par sertissage, les extrémités mâles des armatures de liaison sont en attente dans des évidements respectifs débouchant sur l’extrados du voussoir. Le voussoir peut comporter tous types d’armatures, et notamment un premier panneau de treillis métallique au voisinage de l’extrados du voussoir. De préférence, les extrémités filetées des armatures de liaison s’étendent à travers ce panneau de treillis. Le voussoir peut comporter un deuxième panneau de treillis métallique au voisinage de l’intrados du voussoir. De préférence, le voussoir comporte au moins une rangée d’armatures de liaison fixées à des armatures de montage respectives. Chaque rangée peut comprendre entre 1 et 50 armatures de liaison. Les armatures de liaison d’une même rangée peuvent être disposées le long de cette rangée avec un pas compris entre 50 et 300mm. Le pas peut être fixe ou variable, étant de préférence variable. Le nombre d’armatures de montage équipées d’armatures de liaison peut être compris entre 1 et 20, mieux entre 2 et 10, par exemple 8. Les armatures de montage peuvent être espacées entre elles, au sein du voussoir, d’un pas compris entre 100 et 500mm. Les armatures de montage peuvent présenter chacune une longueur comprise entre 2000 et 6000mm. Les armatures de montage peuvent présenter chacune un diamètre externe compris entre 5 et 15mm. L’invention a encore pour objet un procédé de réalisation d’un voussoir de tunnel en béton armé, comportant la mise en place dans un moule servant à coffrer le béton du voussoir d’une pluralité d’armatures de liaison, présentant chacune au moins une extrémité filetée ou à sertir agencée pour déboucher sur l’extrados du voussoir. Les armatures de liaison peuvent comporter chacune un manchon, notamment fileté intérieurement, définissaient un logement, notamment un filetage femelle, servant à l’accouplement avec un élément de liaison, notamment fileté. De préférence, les armatures de liaison sont mises en place après avoir été préalablement fixées sur des armatures de montage. Les armatures de liaison peuvent être disposées sur chaque armature de montage selon une rangée, avec un pas fixe ou variable, comme indiqué ci-dessus. De préférence, le procédé comporte la mise en place de caches provisoires sur les extrémités des armatures de liaison avant le coulage du béton. Le procédé peut comporter la mise en place d’un panneau de treillis au voisinage de l’extrados du voussoir. De préférence, les extrémités filetées ou à sertir des armatures de liaison s’étendent à travers ce panneau de treillis. Le procédé peut comporter la mise en place d’un deuxième panneau de treillis métallique au voisinage de l’intrados du voussoir. L’invention a encore pour objet un procédé pour la réalisation d’une jonction d’un tunnel avec un rameau, comportant : -la pose d’une pluralité de voussoirs en béton armé sur la paroi du tunnel au moyen d’un tunnelier, au moins une partie de ces voussoirs étant tels que définis dans la présente invention, -le raccordement, aux armatures de liaison en attente sur l’extrados des voussoirs d’éléments filetés de liaison avec le rameau, et - l’ancrage des éléments de liaison, filetés, mâles ou femelles, ou à sertir, dans le béton du rameau. Les éléments de liaison filetés ou à sertir se raccordent de préférence sensiblement perpendiculairement au voussoir. La mise en place d’un élément de liaison, fileté ou à sertir, peut comporter l’enlèvement d’un cache protégeant l’extrémité filetée ou à sertir de l’armature, et le vissage ou sertissage de l’élément de liaison, fileté ou à sertir sur l’armature. Le procédé, du fait qu’il n’empiète pas sur la circulation dans le tunnel, peut être mis en place en parallèle à la poursuite du creusement du tunnel au moyen d’un tunnelier, par exemple. Le nombre et la répartition des armatures de liaison au sein des voussoirs sont déterminés en fonction de l’emplacement de ces voussoirs dans le tunnel, avec par exemple un nombre et une répartition des armatures en attente qui différent entre au moins deux voussoirs équipés de ces armatures de liaison. L’invention a encore pour objet un tunnel comportant au moins une jonction avec un rameau et au niveau de cette jonction au moins un voussoir selon l’invention. L’invention a encore pour objet, indépendamment ou en combinaison avec ce qui précède, un tunnel comportant au moins une jonction avec un rameau, dans lequel tout ou partie de la continuité des armatures entre le tunnel et le rameau est obtenue par au moins une connexion mécanique, notamment par vissage ou par sertissage, entre des armatures du tunnel et des armatures du rameau. L’invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples non limitatifs de mise en œuvre de celle-ci, et à l’examen du dessin annexé, sur lequel : la figure 1 est une vue en perspective, schématique et partielle, d’une jonction d’un tunnel et d’un rameau selon un exemple de réalisation de l’invention, la figure 2 représente en perspective un anneau du tunnel, la figure 3 est une vue en plan, partielle, d’un exemple de voussoir selon l’invention, la figure 4 est une coupe longitudinale partielle du voussoir de la figure 3, la figure 5 est une coupe transversale partielle du voussoir de la figure 3, la figure 6 représente isolément un exemple d’armature de liaison selon l’invention, la figure 7a représente en coupe axiale, partielle et schématique, une armature de liaison, un manchon fileté associé et un élément fileté de liaison la figure 7b représente en coupe axiale, partielle et schématique, une armature de liaison, un manchon fileté associé et un élément fileté de liaison, la figure 8 représente isolément en coupe axiale le manchon fileté, la figure 9 est une vue en plan de l’extrados d’un exemple de voussoir selon l’invention, faisant apparaître le ferraillage, la figure 10 est une vue en plan de l’intrados d’un exemple de voussoir selon l’invention, la figure 11 est une coupe longitudinale partielle du voussoir de la figure 9 selon XI-XI, la figure 12 est une coupe transversale partielle du voussoir de la figure 9 selon XII-XII, la figure 13 est une vue de côté du voussoir de la figure 9, la figure 14 est une vue de côté du voussoir de la figure 9, la figure 15 illustre la répartition des armatures de liaison en fonction de l’emplacement des voussoirs à la jonction avec un rameau, la figure 16 représente un exemple de variante d’armature de liaison selon l’invention, la figure 17 est un exemple de variante d’armature de liaison, la figure 18 est une variante d’armature de liaison, la figure 19 représente en coupe axiale, partielle et schématique, une armature de liaison, un manchon associé et un élément de liaison, la figure 20 représente en coupe axiale, partielle et schématique, une armature de liaison, un manchon associé et un élément de liaison, et la figure 21 représente en coupe axiale, partielle et schématique, une armature de liaison, un manchon associé et un élément de liaison. Voussoir (10) de tunnel (1) en béton armé comportant une pluralité d’armatures de liaison (20) présentant chacune du côté de l’extrados (12) du voussoir (10) au moins une extrémité en attente (25), filetée, mâle ou femelle, ou à sertir, en attente à assembler à un élément de liaison (60), fileté, mâle ou femelle, ou à sertir, à un rameau (2). Voussoir selon la revendication 1, les armatures de liaison (20) comportant une portion (26) courbe s’étendant au sein du voussoir (10). Voussoir selon la revendication 1 ou 2, les armatures de liaison (20) présentant une longueur comprise entre 200 et 2000mm. Voussoir selon l’une quelconque des revendications précédentes, les extrémités filetées (25) des armatures de liaison (20) présentant chacune un filetage, cylindrique ou conique, mâle ou femelle. Voussoir selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant des caches amovibles (35) en place sur les extrémités filetées ou à sertir (25) des armatures de liaison (20), ces caches (35) pouvant être reçus dans des évidements correspondants du voussoir (10). Voussoir selon l’une quelconque des revendications précédentes, les extrémités filetées (25) des armatures de liaison (20) présentant un filetage femelle pour recevoir l’élément fileté de liaison (60). Voussoir selon l’une quelconques des revendications précédentes, les armatures de liaison (20) comportant chacune un manchon (30 ; 80), notamment fileté intérieurement, le manchon (30 ; 80) étant vissé ou serti sur le fer de l’armature de liaison (20). Voussoir selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, les extrémités filetées (25) des armatures de liaison présentant un filetage mâle destiné à coopérer avec un filetage femelle (65) de l’élément de liaison (60), les extrémités filetées (25) des armatures de liaison (20) étant en attente dans des évidements respectifs (15) débouchant sur l’extrados (12) du voussoir. Voussoir selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, les armatures de liaison présentant chacune une extrémité mâle dépourvue de filetage, destiné à coopérer avec l’armature du rameau (2), les extrémités mâles (25) des armatures de liaison (20) étant en attente dans des évidements respectifs (15) débouchant sur l’extrados (12) du voussoir. Voussoir selon l’une quelconque des revendications précédentes, les armatures de liaison (20) présentant chacune au moins une partie crantée et présentant chacune au moins une partie de diamètre externe (φa) compris entre 10 et 35mm. Voussoir selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un premier panneau de treillis métallique (52) au voisinage de l’extrados (12) du voussoir (10), les extrémités filetées ou à sertir (25) des armatures de liaison (20) s’étendant à travers ce panneau de treillis (52). Voussoir selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant un deuxième panneau de treillis métallique (54) au voisinage de l’intrados (14) du voussoir (10). Voussoir selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant au moins une rangée d’armatures de liaison (20) fixées à des armatures de montage (40) respectives. Voussoir selon la revendication 13, chaque rangée comprenant entre 1 et 50 armatures de liaison (20). Voussoir selon l’une quelconque des revendications 13 à 14, les armatures de liaison (20) d’une même rangée étant disposées le long de la rangée avec un pas (d r ), fixe ou variable, compris entre 50 et 300mm. Voussoir selon l’une quelconque des revendications 13 à 14, les armatures de montage (40) présentant chacune une longueur (Lm) comprise entre 2000 et 6000mm, et/ou un diamètre externe compris entre 5 et 15mm. Procédé de réalisation d’un voussoir de tunnel en béton armé comportant la mise en place dans un moule servant à coffrer le béton d’une pluralité d’armatures de liaison (20) présentant chacune au moins une extrémité, filetée, mâle ou femelle, ou à sertir (25) agencée pour déboucher sur l’extrados (12) du voussoir (10). Procédé de réalisation d’un voussoir selon la revendication 17, les armatures de liaison (20) étant mises en place après avoir été préalablement fixées sur des armatures de montage (40), les armatures de liaison (20) étant disposées sur chaque armature de montage (40) selon une rangée, avec un pas (d r ) fixe ou variable. Procédé selon l’une des revendications 17 et 18, comportant la mise en place de caches provisoires (35) sur les extrémités des armatures de liaison (25) avant le coulage du béton. Procédé pour la réalisation d’une jonction d’un tunnel (1) avec un rameau (2), comportant : -la pose d’une pluralité de voussoirs (10) en béton armé sur la paroi du tunnel au moyen d’un tunnelier, au moins une partie de ces voussoirs (10) étant tels que définis dans l’une quelconque des revendications 1 à 16, et -le raccordement aux armatures (20) en attente sur l’extrados (12) des voussoirs (10) d’élément de liaison (60), fileté mâle ou femelle, ou à sertir avec le rameau (2), - l’ancrage des éléments de liaison (60), filetés, mâles ou femelles, ou à sertir, dans le béton du rameau (2). Procédé selon la revendication précédente, le nombre et la répartition de voussoirs (10) étant déterminés en fonction de l’emplacement de ce voussoir (10) dans le tunnel (1), avec un nombre et une répartition des armatures en attente (20) qui différent entre au moins deux voussoirs (10). Tunnel (1) comportant au moins une jonction avec un rameau (2) et au niveau de cette jonction au moins un voussoir (10) tel que défini dans les revendications 1 à 16. Tunnel (1) comportant au moins une jonction avec un rameau (2), dans lequel tout ou partie de la continuité des armatures entre le tunnel et le rameau est obtenue par au moins une connexion mécanique, notamment par vissage ou par sertissage, entre des armatures du tunnel (1) et des armatures du rameau (2).