Procédé de construction d'une structure de bâtiment en sous-sol, et structure obtenue selon ce procédé La présente invention a pour objet un procédé de construction d'une structure de bâtiment en sous- sol, structure présentant des niveaux décalés de part et d'autre d'un plan vertical intermédiaire entre deux parois opposées d'une fouille. Ce procédé est carac térisé par le fait que des demi-traverses sont dispo sées entre les parois opposées de la fouille par groupe de trois,
deux de ces demi-traverses montées du même côté dudit plan vertical intermédiaire étant situées à des niveaux différents et reliées par un mon tant central élémentaire à une demi-traverse située de l'autre côté dudit plan vertical intermédiaire à un niveau intermédiaire de celui des deux premières demi-traverses, un vérin intercalé dans cette dernière demi-traverse déterminant dans ce premier groupe de trois demi-traverses un effort compatible avec la poussée des terres et de l'eau contre les parois de la fouille,
en ce qu'on suspend au point d'articulation inférieure dudit montant central élémentaire avec la demi-traverse inférieure du premier groupe un nou veau montant central élémentaire à l'extrémité infé rieure duquel on fixe une demi-traverse, une nouvelle demi-traverse avec vérin intercalé étant fixée entre la paroi opposée de la fouille et un niveau intermédiaire du second montant central élémentaire,
ces deux nouvelles demi-traverses constituant avec la traverse inférieure du premier groupe un nouveau groupe de trois demi-traverses dans lesquelles on exerce, à l'aide du second vérin, un effort compatible avec la poussée des terres et de l'eau, et ainsi de suite au fur et à mesure du creusage de la fouille.
L'invention a également pour objet une structure de bâtiment présentant des niveaux décalés de part et d'autre d'un plan vertical intermédiaire entre deux parois opposées d'une fouille, cette structure étant construite en sous-sol selon le procédé défini ci- dessus. Cette structure est caractérisée par le fait qu'elle comprend des groupes de demi-traverses opposées montées trois par trois, deux demi-traverses d'un même côté étant reliées par un montant vertical élémentaire intermédiaire à une demi-traverse oppo sée munie d'un vérin de tension,
le groupe de demi- traverses suivant étant relié au premier par un nou veau montant vertical élémentaire intermédiaire, et ainsi de suite jusqu'au niveau inférieur du bâtiment.
Le dessin annexé représente, schématiquement et à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution du procédé défini ci-dessus.
Les fig. 1, 2 et 3 représentent, sous forme de schémas, trois phases successives de la mise en oeuvre du procédé selon une première forme d'exécution.
Les fig. 4, 5, 6, 7 et 8 représentent cinq autres formes de réalisation du procédé.
La fig. 9 montre une forme d'exécution d'un rac cord entre deux montants constitués par des fers pro filés.
La fig. 10 montre une seconde forme d'exécu tion de raccord entre montants en fer profilé.
La fig. 11 montre une troisième forme d'exécu tion de raccord pour des montants en béton armé. La fig. 12 montre une forme d'exécution de rac cord appliquée à des montants en bois.
La fig. 13 est une vue en plan partielle d'une structure en sous-sol en construction.
La fig. 14 est une coupe selon A-A de la fig. 13. Le procédé de construction d'une structure de bâtiment en sous-sol, représenté au dessin annexé, est particulièrement applicable à la construction d'une structure présentant des niveaux décalés de part et d'autre d'un plan vertical intermédiaire entre deux parois opposées 1 et 2 d'une fouille 3. Une telle, structure à niveaux décalés se rencontre notamment dans la construction des installations de parcage pour véhicules.
Selon ce procédé, on construit tout d'abord dans le sol les parois 1 et 2, par exemple en béton armé coulé directement dans une tranchée aménagée dans le terrain. Une fois les -parois- 1 et 2 établies, le terrain est enlevé entre celles-ci, de manière à construire la fouille 3. Au fur et à mesure que cette fouille 3 est -approfondie, les parois 1 et 2 doivent être étayées pour résister à la poussée des terres et de l'eau.
C'est précisément dans la réalisation de cet étayage que réside principalement l'originalité - du procédé. En effet, et comme le montre la fig. 1, on dispose alors dans la fouille 3 qui est commencée des demi-traverses 4, 5, 6 entre les parois opposées 1 et 2 de la fouille. Ces demi-traverses sont disposées par groupe de trois, les deux demi-traverses 4 et 5 étant montées du même côté d'un plan vertical intermé- diaire entre les deux parois 1 et 2.
Ce _ plan vertical intermédiaire peut être situé à mi-distance entre les parois, ou à une distance quelconque de celles-ci. Les demi-traverses 4 et 5 sont situées à des niveaux différents.
Dans le cas d'une construction d'installation de parcage souterrain, la distance séparant les -demi- traverses 4 et 5 sera, de préférence, égale à la hau teur d'un étage. Ces demi-traverses 4 et 5 sont reliées par un montant central- élémentaire 7 relié lui-même à la demi-traverse 6 située de l'autre -côté dudit plan vertical intermédiaire. Cette demi-traverse 6 est située à un niveau intermédiaire -de celui des deux demi-traverses 4 et 5.
Un vérin 8 est intercalé dans cette dernière demi-traverse 6 pour pouvoir détermi ner dans ce premier groupe de trois demi-traverses 4, 5, 6 une charge (représentée par la flèche 9) com patible avec la poussée des terres et de l'eau contre les parois de la fouille 3.
Bien entendu, cet ensemble formé des trois demi-traverses 4, 5, 6 et du montant 7, peut être supporté dans la fouille par des moyens quelconques, soit en disposant une-traverse générale au travers de la fouille .3 et en .accrochant provisoi rement le montant élémentaire 7 à cette traverse générale, non représentée, soit en construisant :préala- blement dans la partie centrale de la fouille 3 un ou plusieurs pieux de support de la traverse générale située au niveau du sol.
Une fois ce premier groupe formé des trois demi traverses 4 à 6 et du montant 7 en place dans la fouille et mis sous tension,, l'opération de creusage de la fouille 3 se poursuit jusqu'à ce qu'un espace suffisant soit libéré pour permettré le montage sous le point 10 de cette première structure élémentaire d'un nouveau montant vertical élémentaire 7a.
Le raccord entre les montants 7 et 7a est construit de préférence de manière articulée pour permettre un déplacement angulaire relatif entre lesdits montants 7 -et 7a au moins dans un plan perpendiculaire aux parois- opposées 1_ et 2 de la fouille 3. Dans le cas où ces montants 7 et.7a seraient constitués -par des fers profilés en H, tels que représentés à la fig. 9, le raccord peut être obtenu en fixant bout à bout par une soudure 11 leur âme centrale 12.
Bien entendu, d'autres systèmes de raccord pourraient être appli qués. La fig. 10 représente un raccord articulé clas sique entre deux montants 7 et 7a constitués chacun par un fer profilé en H. Dans ce cas, ces deux mon tants sont articulés l'un à l'autre par un axe 13 tra versant des ouvertures 14 aménagées dans la partie centrale des profilés formant- les montants 7 et 7a.
On peut également utiliser comme montants 7 et 7a des montants en béton armé tels que représen tés à la fig. 11. Dans ce cas, le raccord de deux montants l'un à l'autre se fait en croisant les fers d'armature 15 en leur point de jonction pour permet tre une certaine flexion desdits montants en ce point de jonction. Bien entendu, ces raccords articulés peuvent être bloqués une fois la construction de la structure terminée. Dans le cas de la fig. 9, il suffit de compléter la soudure entre les extrémités bout à bout des montants 7 et 7a.
De même, dans le cas de la fig. 10,.1es montants 7 et 7a peuvent être soudés définitivement l'un à l'autre éventuellement en incor porantune pièce intermédiaire entre ceux-ci. Dans le cas de la fig. 11, il suffit de remplir de béton l'espace 16 situé entre les montants 7 et 7a tout en disposant une armature complémentaire 17 dans ce bétonnage - formant joint de blocage.
La fig. 12 montre une forme d'exécution de rac cord entre-deux montants 7 et 7a en bois, dont les extrémités sont coupées de .biais pour pouvoir trans mettre un effort transversal d'un des montants sur l'autre: Une pièce métallique 18 est engagée dans un perçage axial des montants 7, 7a pour assurer leur disposition bout à bout.
Pour revenir à la fig. 2, le montant 7a est donc accroché à l'extrémité inférieure 19 du montant 7 au moyen d'un des raccords décrits en regard des fig: 9 à 12. Une nouvelle demi-traverse 20 est fixée entre les extrémités inférieures 21 du montant 7a et la paroi 1: Une autre demi-traverse 22 est disposée entre la paroi opposée 2 de la fouille et un point 23 situé - à - un, niveau intermédiaire du second montant central élémentaire 7a.
Cette demi-traverse 22 est également munie d'un vérin 8 permettant d'exercer dans le nouveau groupe formé des traverses 5, 20 et 22 et du montant 7a. un effort 9a compatible avec la poussée des terres -.et de l'eau à ce niveau de la fouille 3.
Le processus de construction se poursuit comme indiqué plus haut- en continuant l'opération de creusage de la fouille 3 pour dégager un espace suffisant permettant la suspension au point d'articula tion 21 -d'un nouveau montant élémentaire 7b à l'ex trémité inférieure 24 duquel une demi-traverse 25 est fixée, reliée à la paroi 1. Une nouvelle demi-traverse 26 est fixée entre la paroi 2 et un niveau intermé diaire 27 du montant 7b.
Un vérin 8 permet égale ment d'exercer dans le -groupe formé des demi-traver- ses 20, 25, 26 et le montant 7b des efforts. 9b compa tibles avec la poussée des terres et de l'eau. La construction se poursuit au fur et à mesure du creusage de la fouille 3, comme indiqué ci-dessus, jusqu'à ce qu'on atteigne le niveau minimum 28 de cette fouille 3 (voir fig. 7 et 8).
Une fois ce niveau atteint, la série des montants 7,<I>7a, 7b,</I> etc. est sup portée soit par une fondation locale 29, représentée à la fig. 7, et un dernier montant 30, soit par une fondation générale 31 (fig. 8) et le même montant terminal 30. C'est seulement alors qu'on est arrivé au fond de la fouille 3 et que les montants successifs <I>7, 7a, 7b,</I> etc. ont été appuyés sur le fond de la fouille - 3 que les raccords des points d'articulation 19, 21, 24, etc. peuvent être bloqués, comme indiqué plus haut, soit par soudure, soit par bétonnage ou autre système .de olavage.
Bien entendu, un tel procédé n'est pas lié à une distance obligatoirement régulière entre les différents niveaux des demi-traverses 4, 5, 6, etc. La fig. 4 montre un exemple de réalisation du procédé selon lequel les traverses munies de vérins 8 ne sont pas nécessairement disposées du même côté de la fouille 3. Comme on le voit effectivement à cette fig. 4, la traverse inférieure 32 est munie d'un vérin 8 agissant entre la paroi 1 de la fouille 3 et le montant 7b central.
La fig. 5 montre qu'il est également possible de disposer deux demi-traverses 33 et 34 au même niveaux entre les parois 1 et 2.
La fig. 6 montre une construction selon laquelle toute la structure débute par une traverse générale 35 traversant toute la fouille 3 entre les parois de soutènement 1 et 2 au voisinage de son niveau supé rieur. Cette traverse générale 35 peut constituer alors une traverse de suspension à laquelle est accroché tout le reste de la structure en construction, jusqu'à ce que les montants centraux 7, 7a, etc. soient sup portés en fin de compte par le fond 28 de la fouille 3.
Dans cette forme d'exécution, deux traverses 36 et 37 munies de vérins 8 sont reliées à la paroi 1, alors que lês deux premières traverses 35 et 38 sont reliées également par l'intermédiaire de vérins 8 à la paroi 2. Toutes ces différentes formes d'exécution du procédé permettent, bien entendu, comme cela a été décrit pour la première représentée aux fig. 1 à 3, un étayage successif .de la fouille 3 au fur et à mesure du creusage de celle-ci entre les parois de soutène ment 1 et 2.
Les fig. 13 et 14 montrent un exemple pratique d'application du procédé décrit ci-dessus à la cons- truction d'une installation de parcage souterrain pour véhicules. A la fig. 13, on remarque les parois de soutènement 1 et 2, les vérins 8 et les demi-traverses qui sont constituées par une série de fers profilés 39 disposés entre la paroi 1 et les montants élémentaires centraux 40 constitués également par des fers profilés et comportant des articulations, décrites à la fig. 10.
Ces montants 40 sont disposés selon deux lignes parallèles aux parois 1 et 2, ceci pour faciliter la dis position des places@de parcage 41 en épis, en utilisant aux maximum la place disponible pour le parcage. D'autres demi-traverses 42 sont, bien entendu, dispo sées entre les montants élémentaires 40 et la paroi de soutènement 2. Les demi-traverses 39 et 42 repo sent sur des poutrelles provisoires 48.
En principe, les demi-traverses 39 sont décalées en hauteur par rapport aux demi-traverses 42, l'ensemble des demi traverses 39, .ainsi que l'ensemble des demi-traverses 42 étant disposés selon deux rampes 43 et 44, incli nées en sens contraire, comme montré à la fig. 14.
Dans une telle construction, les rampes 43 et 44 aboutissent à des paliers horizontaux 45 faisant la jonction entre une rampe 43 et une rampe 44.
A la fig. 13 sont représentés également quelques pieux 46 utilisés pour supporter provisoirement la structure en cours de creusage par l'intermédiaire de massifs en béton 57 bétonnés autour de ces pieux. Ces pieux 46 permettent également la construction au-dessus du sol d'une superstructure, cette construc tion de superstructure pouvant être effectuée avant que la structure inférieure ait été terminée et, éven tuellement, simultanément à la construction de celle- ci. Pour ce faire, les poteaux de la superstructure 50 sont posés sur la structure inférieure par l'intermé diaire de socles de support provisoires 51.
Ils repor tent ainsi leurs charges sur les pieux provisoires 46 et peuvent dès lors supporter la superstructure à con currence de la charge disponible sur les pieux provi soires 46. Lorsqu'on exécute le radier 56, on y incor pore les chapiteaux 53 et les vérins 54. On met alors en place les poteaux 52 en sous-sol et on charge les vérins 54 de manière à soulever la superstructure de quelques millimètres, de manière à décharger les pieux provisoires 46 du poids de la superstructure. A ce moment, les montants 40 reportent également leurs charges sur le radier 56 par l'intermédiaire des chapiteaux 49. Les pieux 46 peuvent alors être démo lis et enlevés pour dégager l'espace utile en sous-sol.
Bien entendu, des organes d'étayage provisoires peuvent également être utilisés pour faciliter la réali sation du procédé décrit. Ainsi, aux fig. 5 et 8, une demi-traverse provisoire 47 a été indiquée en poin tillé, cette demi-traverse 47 facilitant la mise en place du premier groupe de demi-traverses 4, 5, 6 et du premier montant 7. Cette demi-traverse 47 est aussi susceptible d'être mise sous tension à l'aide d'un vérin 8.
Dans toutes les formes d'exécution décrites ci- dessus en regard du dessin, les traverses ou demi traverses étaient toujours représentées horizontales. Toutefois; il serait possible d'appliquer ce procédé également en disposant les traverses ou demi-traver- ses obliquement par rapport aux parois 1, 2 de l'en ceinte de la fouille 3.
En cas de nécessité, les traverses 35, demi-tra- verses 4 à 6 et montant 7 pourraient comporter des points d'appui provisoires ou définitifs supplémentai res disposés en position intermédiaire par rapport à ceux représentés.
Le processus de répartition des efforts dans une telle structure s'opère de la manière suivante En se référant à la fig. 1, lorsqu'on fait agir dans la demi traverse 6, à l'aide du vérin 8, un effort com patible avec la poussée des terres et de l'eau, il en résulte des efforts correspondants aux points A et B de fixation des demi-traverses 4 et 5 de la paroi 1.
En se référant à la fig. 2, lorsqu'on fait agir dans la demi traverse 22, à l'aide du vérin 8 correspondant, un effort compatible avec la poussée des terres et de l'eau, il en résulte en A, B, C et K des nouveaux efforts qui s'ajoutent ou se soustraient aux précédents.
Le même processus de répartition des efforts se répète pour les étapes ultérieures de la réalisation du procédé (voir fig. 3).
Les montants 7, 7a, etc. ont été considérés comme montants porteurs dans la description qui précède. Toutefois, ils pourraient également ne pas être porteurs dans le cas où l'ultime montant 7n ne prendrait pas appui sur le fond 28 de la fouille 3.
Toutefois, il est à noter que la réalisation décrite ci- dessus dans laquelle l'ultime montant 7n, respective ment 30, prend appui sur une fondation 29 ou 31 (voir fig. 7 et 8) est préférée, car elle permet de sup primer des supports provisoires éventuels utilisés pen dant la mise en place de la structure.
Il est à noter que pour réduire les hauteurs de soutènement en cours d'exécution de la structure, il est toujours possible d'ajouter des éléments d'étayage provisoires (voir fig. 7 et 8).
Les éléments d'étayage décrits ci-dessus, c'est-à- dire aussi bien les traverses, les demi-traverses que les montants peuvent être exécutés dans tous les matériaux présentant la résistance nécessaire, tels que métal, béton, béton armé ou précontraint, bois, etc.
Les éventuels supports provisoires peuvent être réalisés par toutes sortes de moyens, tels que sus pentes, pieux provisoires de support, poutres de sus pension, etc.
Les raccords des montants élémentaires 7, 7a, etc. peuvent être exécutés suivant toutes les techni ques usuelles de la construction, et les exemples représentés aux fig. 9 à 12 ne sont donnés qu'à titre indicatif, sans limitation. La réalisation des raccords articulés ou à rotules, décrite en regard de ces fig. 9 à 12,
a l'avantage de permettre de supprimer pra tiquement l'hyperstaticité. Ceci donne la possibilité de n'imposer dans la structure strictement que les efforts de soutènement que l'on souhaite appliquer. En pra tique, cela revient à appliquer un effort dans une demi-traverse, telle que la demi-traverse 6, à l'aide d'un vérin 8 (fig. 1) qui produit des réactions dans deux niveaux s'ils sont décalés par rapport à la demi-traverse 6.
Cette constatation est valable égale ment pour les demi-traverses 6 et 22 de la fig. 2, et les demi-traverses 6, 22 et 26 de la fig. 3. Par contre, si deux demi-traverses sont alignées sur un seul niveau, l'effort ne produit des réactions que dans ce niveau déterminé (voir par exemple la traverse 35, fig. 6).
Il est facile de montrer, à titre d'exemple, que- le processus d'exécution des schémas représentés aux fig. 1 à 3 est fortement simplifié, en adaptant des rotules en guise de raccord entre les montants élé mentaires 7, 7a, 7b. En effet, en se reportant à la fig. 1, l'effort produit par le vérin 8 agissant sur la demi-traverse 6 provoque une réaction pratiquement définitive en A et provisoire en B.
En se référant à la fig. 2, l'effort produit par le vérin agissant sur la demi-traverse 22 provoque une réaction complémentaire en B qui, s'ajoutant à la précédente, donne une réaction pratiquement défini tive en B et une réaction provisoire en C.
A la fig. 3, l'effort produit par le vérin 8 agissant sur la demi-traverse 26 provoque une réaction com plémentaire en C qui, s'ajoutant à la précédente, donne une réaction pratiquement définitive en C et une réaction pratiquement définitive en D, puisqu'on est au fond de la fouille 3. On voit, par l'explication qui précède, l'avantage qu'il y a à utiliser des rac cords articulés ou à rotules entre les montants 7, 7a, 7b, ce qui permet de contrôler avec précision les réactions tout au long de l'exécution de la structure.
Dans la description qui précède, on a toujours supposé le procédé appliqué de manière que la struc ture soit construite à partir du niveau du sol, c'est-à- dire à partir de l'ouverture de la fouille, vers le bas de celle-ci, soit en s'enfonçant de plus en plus dans le terrain. Il est clair que ce procédé pourrait égale ment être appliqué dans une fouille entièrement creu sée et étayée provisoirement. Il serait alors également possible de construire la structure à partir du bas de la fouille en éliminant progressivement l'étayage pro visoire.
L'application du procédé décrit ci-dessus à la construction en sous-sols d'une installation de par cage pour véhicules est un exemple particulièrement intéressant de réalisation de ce procédé, d'autant plus que dans ces installations de parcage, des rampes sont en général utilisées pour passer d'un niveau à l'autre, ce qui implique nécessairement des places de parcage décalées en hauteur d'un côté de l'installa tion par rapport au côté opposé.
Le procédé décrit permet précisément de résoudre avec simplicité le problème délicat que pose la construction en sous- sols de telles structures à niveaux décalés. Bien en tendu, ce procédé pourrait également être appliqué à des constructions présentant certains niveaux non décalés, comme cela a été déjà indiqué plus haut, notamment en regard des fig. 7 et 8.