EP0500444B1 - Structure tubulaire enterrée - Google Patents
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- EP0500444B1 EP0500444B1 EP92400417A EP92400417A EP0500444B1 EP 0500444 B1 EP0500444 B1 EP 0500444B1 EP 92400417 A EP92400417 A EP 92400417A EP 92400417 A EP92400417 A EP 92400417A EP 0500444 B1 EP0500444 B1 EP 0500444B1
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- walls
- tubular structure
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Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
- E02D—FOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
- E02D29/00—Independent underground or underwater structures; Retaining walls
- E02D29/045—Underground structures, e.g. tunnels or galleries, built in the open air or by methods involving disturbance of the ground surface all along the location line; Methods of making them
Definitions
- the subject of the invention is a buried tubular structure produced by assembling prefabricated longitudinal elements and having a large width with respect to its height, such a structure possibly having large dimensions and, for example, providing two parallel lanes of road traffic.
- the invention is more particularly suited to the production of structures of rectangular section.
- European patent EP 081.402 describes a process for producing tubular structures which may have very large sections and made up of adjacent sections, each comprising, in a preferred embodiment, two side elements with vertical lateral wall, placed on the side and on the other of a raft, and on which is placed a curved element in the shape of a vault. Even for very large sections, such elements remain transportable if their width is limited to the road gauge because they can be stacked, lengthwise, on a road trailer.
- One must, however, have at least two molds, one for the side elements and the other for the arch elements, and possibly a mold to strike it.
- each section of the conduit is made up of two elements, respectively a lower element forming a raft which is raised on its edges to provide two longitudinal supports and an upper element in the form of a resting arch by its lateral edges on said supports.
- the height of the passage must be limited when the upper level, for example that of a road or a railway, is determined and the level of the excavation is not to be lowered too low , for example to stay above the water table. It may be preferable, in this case, to use structures with a rectangular section or, in any case, whose upper part is relatively flat.
- the subject of the invention is a provision making it possible to economically solve all of these problems and to produce tubular structures of large dimensions, having a flattened section, preferably rectangular, and made up of elements of a single type, which can be made in the same mold, such structures can be buried under an embankment to constitute, for example, underground passages for vehicles or very large nozzles for the passage of a river or the evacuation of floods, for example when crossing a valley by a highway or a railroad laid on an embankment.
- box elements comprising two lateral supports and a central support posed problems of load distribution between the three supports which could lead to cracks or ruptures of an overly loaded support, in particular of the central support.
- the invention therefore relates to a large buried tubular structure, in particular for the passage of at least two vehicle traffic lanes, produced by assembling prefabricated longitudinal elements constituting adjacent sections placed end to end, each section being constituted , in cross section, of two substantially identical molded elements, in the form of an open box comprising a flat central part, two side walls and a central wall, substantially perpendicular to the flat central part, respectively a lower element resting on the ground by its part central and an upper upturned element supported by the ends of its side walls and central on the corresponding ends respectively of the side and central walls of the lower element, so as to constitute three separated supports each consisting of a pair of superimposed walls, the walls of two a then resting directly on one another and covering a fixed height, and the third support being associated with means of at least temporary adjustment of the height of the two superimposed walls, capable of ensuring an equal distribution of the stresses applied on the three supports depending on the applied loads, foreseeable deformations and settlements.
- the means for adjusting the height of the third pair of walls comprise an intermediate support device, of adjustable thickness, interposed between the ends facing said walls for adjustment, at least temporarily , the distance between them and the height of said third support.
- Such devices can be of a known type used for the recovery of the foundations of a building under construction and described for example in documents JP-A-60,119,827 or US-A-4,191,496.
- each intermediate support device consists of at least one hydraulic or mechanical jack, comprising two parts which are movable axially with respect to one another and which bear respectively one on the lower element and the another on the upper element of the structure.
- an elongated inflatable envelope extending at least over part of the length of the joint between the ends facing the walls of the two superimposed elements.
- the distance between the ends facing the two walls can be adjusted so as to obtain a determined distribution of the support pressures between the three supports. longitudinal and, after assembly of the elements, realization of the embankment and stabilization of the whole of the conduit and the distribution of the stresses, a final blocking of the ends is carried out opposite the longitudinal support of adjustable height and the the intermediate support device is removed.
- the two superposed elements respectively lower and upper, have substantially identical profiles and are made of concrete in the same mold, and two of the longitudinal supports have ends with inverted profiles, respectively hollow and projecting , capable of engaging one another when the upper element is placed on the lower element, the opposite ends constituting the third longitudinal support being symmetrical with respect to a median plane passing through the other two longitudinal supports.
- the end of the wall constituting the third symmetrical support can have a crenellated longitudinal profile comprising at least two longitudinal parts respectively placed at two symmetrical levels relative to the median plane and having in cross section inverted hollow and projecting profiles , the upper element being offset longitudinally at installation with respect to the lower element so that the crenellated ends facing the two elements of each pair engage one in the other.
- At least one of the three longitudinal supports formed by the superimposed side and central walls has an intermediate bar interposed between the ends of the corresponding walls, the latter being shorter than the other two walls so as to leave between the said ends when the elements are installed, a space in which the bar is placed, the latter having a height equal to or slightly greater than that of the said space, that is to say double the distance between the end of the wall and the plane passing through the lateral supports.
- such an intermediate bar can be limited by two longitudinal edges with a convex profile, the end of the central wall having a corresponding concave longitudinal profile which allows, to admit slight displacements or deformations of the two elements one compared to the other, for example as a result of differential settlements.
- Figure 1 there is shown, in cross section, a structure according to the invention comprising two adjoining sections for the passage of vehicles.
- the structure 1 is placed on the bottom 11, leveled and packed, with a trench 12 and covered with an embankment 13 on which one can pass below a track 14 of road or rail traffic.
- the structure 1 can, as shown in Figure 1, be used for the passage of vehicles or of a river, for example in a valley, for the evacuation of floods.
- Structure 1 is made up of prefabricated reinforced concrete elements, produced industrially and assembled on site, and comprises, for each cross section, a pair of superimposed elements, respectively a lower element 2 and an upper element 2 '. These two elements have identical shapes, the upper element 2 'being simply turned over before being placed on the lower element 2.
- Each element 2 is molded in one piece and has a flat central part 21 bordered on its two sides by two vertical side walls 22, 23, and in the middle of which rises a central wall 24, the whole of the box having thus a double U section which opens upwards for the lower element 2 resting on the ground 11 by its base 21, and which opens downwards for the upper element 2 'turned over, and therefore comprises a flat central part 21 'bordered by two side walls 22', 23 ', and divided in two by a central wall 24'.
- the two elements 2, 2 ' having identical sections, after turning over, the upper element 2' rests by the ends 4 ', 3', of its side walls 23 ', 22', respectively on the ends 3, 4, side walls 22, 23, of the lower element 21, the central walls 24 ', 24, bearing one on the other by their ends 5', 5.
- Each pair of superimposed elements 21, 21 ′ therefore constitutes a gallery section comprising two contiguous sections S1, S2, and, by placing one after the other, along a longitudinal axis x'x, a certain number of pairs of elements A, A '; B, B '; CC' ; ..., one can constitute a tubular structure comprising two adjoining sections S1, S2, and having a rectangular section the width L of which can be large relative to the height H and, for example, exceed double thereof.
- elements comprising a flat central part, two side walls and a central wall, and capable of constituting the upper element and the lower element of a section of double gallery.
- the two superimposed elements 2 and 2 ' can be cast in the same mold 14, easy to design, and consisting for example of a fixed base on which are fixed formwork walls 15 making it possible to give the element 2 the desired shape and dimensions, inserts 16 being provided for the shuttering of the ends 3, 4, 5, of the vertical walls 22, 23, 24.
- the latter must have a symmetry allowing the inversion. This is why the end 5 of the central wall 24 must be symmetrical with respect to the plane passing through the two lateral supports 3, 4. In the simplest embodiment shown in FIG. 1, the end 5 has a flat support face 50 which is placed in this plane.
- the box is more rigid on its edges than in its central part and it is necessary to take into account the loads transmitted by the backfill, overloads and, possibly, differential settlements.
- the relative levels of the three supports 3, 4, 5, can therefore be adjusted according to the heights calculated in advance.
- Figure 4 which is a longitudinal section of a gallery consisting of several adjacent cells A, A '; B, B '; CC' ; ..., shows such a particularly advantageous embodiment of the central support.
- the central walls 24, 24', of the two elements 2, 2 ' have a height slightly less than that side walls 22, 23, so that the ends 5, 5 'of the central walls 24, 24' are separated by a space e when the upper element 2 'is placed on the lower element 2.
- recesses 51 are arranged along the end 5 of the central wall 24 so as to form, when the upper element 2 ′ is turned upside down, a housing consisting of two recesses opposite 51, 51 ', and in which a hydraulic cylinder 52 can be placed, the two elements of which bear, in opposite directions, on the ends 5, 5', of the two walls 24, 24 '.
- the jacks 52 thus constitute, between the central walls 24, 24 ′, of the two elements 2, 2 ′, superimposed, an intermediate support device of adjustable thickness which, after having placed the upper element 2 ′ on the lower element 2, to act on the distance e between the ends 5, 5 ', of the central walls so as to modify the distribution of the stresses on the three supports 3, 4'; 5.5 '; 4, 3 ', for example to ensure an equal distribution or, if preferred, to increase the stresses applied on the central support in th loading the lateral supports.
- the intermediate support 5, 5 ′ can be locked in this position for example by interposing shims between the ends 5, 5 ′, or, simply, by carrying out a concrete bonding , the ends 5, 5 ′, which can optionally be provided, as shown in FIG. 5, with reinforcements 53 which are embedded in a mortar using suitable formwork elements.
- the cylinders 52 can be removed.
- This adjustment of the distribution of the stresses on the three supports can be carried out either at the installation of each cell, or after the installation of several cells covering a significant length and, possibly, of the whole of the structure. For example, this adjustment can be made after the embankment 13 has been made so as to take account of the differential settlements which have occurred and, if necessary, to correct them.
- the intermediate support device can be produced in different ways.
- the cylinders 52 may be replaced by an elongated inflatable envelope 54 interposed between the ends 5, 5 ', and extending over almost the entire length of the central wall 24, 24 ′, leaving the two ends of the parts 55, possibly provided with waiting frames 53, which can be wedged and concreted after adjusting the height of the support, the inflatable envelope 54 then being removed and the corresponding space possibly concreted.
- the intermediate supports 5, 5 ' are perfectly symmetrical and therefore make it possible to produce the two elements 2, 2', of each cell in the same mold.
- the central wall 24 has a crenellated profile, its end 5 consisting of two longitudinal parts 56, 57, placed at different levels symmetrical with respect to at plane P passing through the two lateral supports 3, 4, the part 56 being below this plane and the part 57 above.
- the two parts 56 and 57 are provided, respectively, at their end, with a longitudinal boss 25 and a groove 26 having corresponding projecting and recessed profiles.
- the upper element 2 ' must be offset longitudinally by a distance corresponding to the length of the parts 56, 57, so that the short part 56' of the central wall 24 'of the upper element 2' is superimposed on the long part 57 of the central wall 24 of the lower element 2, their hollow ends 26 and projecting 25 engaging one in the other.
- the length of the elements being fairly short compared to their width L, only two parts 56, 57, of different levels will be provided on the central wall 24. But one could also, for a longer length, provide several offset parts 56, 57, in even number, constituting a crenellated profile.
- FIG 10 another example of a symmetrical intermediate support is shown.
- the central wall 24 is, over at least part of its length, shorter than the side walls 22, 23.
- the ends 5, 5', of the two central walls 24, 24 ′ are separated by a space in which an intermediate bar 6 can be placed ensuring the transfer of the forces and of height equal to that of said space, that is to say twice the distance between the end 5 of the central wall 24 and the plane P passing through the lateral supports 3, 4.
- the height of the bar 6 can also be slightly greater so that, after installation, the central support is more loaded than lateral supports.
- the two longitudinal edges 61, 62 of the latter have a transverse profile forming a projection 25 and engage, when laying, in the ends 5, 5 ′, of the walls 24, 24 ', these being provided with grooves 26 having a corresponding hollow profile.
- the bar 6 is given an olive shape bounded by two longitudinal edges 61, 62, having a convex circular profile, the ends 5, 5 ′, of the central walls 24, 24 ′, having a concave circular profile with the same curvature.
- the olive bar 6 can be oriented slightly relative to the two superimposed elements 2, 2 ′, which makes it possible to take into account displacements or deformations due, for example, to differential settlements and to avoid stress concentrations which could cause cracking.
- the jacks constituting an intermediate support of adjustable height could be interposed between the ends of the side walls, the central support being fixed.
- the end 5 of the central wall 24 could be provided with a lateral boss 27 giving it, in cross section, a stepped profile. After turning over, the two lateral bosses 27, 27 ′ are placed on either side of the longitudinal median plane and engage with each other ensuring the centering of the end 5 ′ on the end 5 of the lower wall 24.
- the bosses 27 may extend over the entire length of the wall 24 or else over a part of the latter, alternately on either side of the median plane, which ensures a better centering effect.
- the invention applies, in general, to the production of structures of great width with respect to their height and having a flattened section, but this is not necessarily rectangular.
- each passage section a rounded profile in the corners, as shown in FIG. 1.
- the elements 2 if it is preferable to give the elements 2 a rectangular section, this could also be, for example, trapezoidal, the side walls 22, 23, being inclined relative to the bottom 21.
- a damping strip can play the role of a seal against infiltration but also makes it possible, when the central support 5, 5 ′, is raised, to absorb vibrations and to remove hard spots for 'passing vehicles above the structure on a taxiway 14 which, more often than not, is very close to the upper face 21 'of the structure 1.
- the invention also makes it possible, thanks to the use of two superimposed double U elements, to optionally adapt the inclination of the upper face 21 ′ to that of the track 14 passing over the structure 1.
- the lower face 21 resting on the ground be horizontal
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Description
- L'invention a pour objet une structure tubulaire enterrée réalisée par assemblage d'éléments longitudinaux préfabriqués et ayant une grande largeur par rapport à sa hauteur, une telle structure pouvant avoir des dimensions importantes et, par exemple, ménager deux voies parallèles de circulation routière.
- L'invention est plus particulièrement adaptée à la réalisation de structures de section rectangulaire.
- On connaît différents procédés de réalisation de structures enterrées de grande section pour la circulation de fluides à grands débits, ou bien de passages souterrains servant, par exemple, à la circulation de personnes, de bétail ou de véhicules au-dessous d'une route ou d'une voie ferrée. Souvent, de tels passages sont enterrés sous une hauteur relativement peu importante et sont donc réalisés sur le fond d'une tranchée qui est ensuite remblayée.
- Le besoin en passages de ce type étant très important, notamment pour l'amélioration du réseau routier ou ferroviaire, on a été amené à développer des procédés industrialisés permettant de réduire les coûts et de diminuer très sensiblement le temps de pose. Dans ce but, l'inventeur a déjà proposé différents procédés de réalisation, à partir d'éléments longitudinaux préfabriqués, de structures enterrées sous remblai pouvant avoir des sections importantes.
- Le brevet européen EP 081.402, en particulier, décrit un procédé de réalisation de structures tubulaires pouvant avoir de très grandes sections et constituées de tronçons adjacents comprenant chacun, dans un mode de réalisation préférentiel, deux éléments de côté à paroi latérale verticale, placés de part et d'autre d'un radier, et sur lesquels est posé un élément incurvé en forme de voûte. Même pour de très grandes sections, de tels éléments restent transportables si leur largeur est limitée au gabarit routier car ils peuvent être empilés, dans le sens de la longueur, sur une remorque routière. On doit, cependant, disposer d'au moins deux moules, l'un pour les éléments de côté et l'autre pour les éléments de voûte, et éventuellement d'un moule pour le radier.
- Dans un autre mode de réalisation décrit dans le brevet européen 0188.487, chaque tronçon du conduit est constitué de deux éléments, respectivement un élément inférieur formant un radier qui se relève sur ses bords pour ménager deux appuis longitudinaux et un élément supérieur en forme de voûte reposant par ses bords latéraux sur lesdits appuis. Un tel procédé permet de réaliser économiquement soit des conduites de circulation d'un fluide éventuellement sous pression, soit des passages souterrains pour des piétons, du bétail ou même des véhicules.
- L'utilisation d'un élément supérieur en forme de voûte permet de reporter sur les côtés une partie des efforts supportés et, par conséquent, de réduire l'épaisseur de la paroi supérieure. Toutefois, il en résulte une hauteur totale à la clé relativement importante par rapport à la largeur.
- Or, dans certains cas, on doit limiter la hauteur du passage lorsque le niveau supérieur, par exemple celui d'une route ou d'une voie ferrée, est déterminé et que l'on ne veut pas descendre trop bas le niveau de la fouille, par exemple pour rester au-dessus de la nappe phréatique. Il peut être préférable, dans ce cas, d'utiliser des structures à section rectangulaire ou, en tous cas, dont la partie supérieure est relativement aplatie.
- A cet effet, il est possible, par exemple, dans le cas du brevet EP 081.402, de remplacer l'élément de voûte par une dalle plane ou bien, dans le cas du brevet EP 188.487, de donner à l'élément supérieur la forme d'un caisson en U renversé comportant une partie centrale plane et deux ailes latérales prenant appui sur le radier.
- Cependant, lorsqu'il est constitué d'une dalle plane et à plus forte raison lorsqu'il présente une section rectangulaire, l'élément supérieur travaille à la flexion, puisque l'on ne bénéficie plus de l'effet de voûte et la partie centrale plane formant le plafond du conduit doit donc être renforcée. On est ainsi conduit à des épaisseurs et des ferraillages qui, pour de grandes sections, peuvent rendre les éléments intransportables. En pratique, il n'est guère possible de dépasser une largeur de quatre mètres qui correspond à celle d'une voie de circulation.
- Par ailleurs, pour diminuer le coût des éléments préfabriqués, il est intéressant de les produire en série en différentes dimensions, et de donner aux éléments supérieurs et aux éléments inférieurs, des formes identiques de façon à les réaliser dans un même moule, les éléments supérieurs étant simplement retournés pour être posés sur les éléments inférieurs.
- On avait déjà proposé, par exemple dans le document GB-A 476.316, de réaliser des conduits en béton à plusieurs sections accolées, constitués d'éléments préfabriqués en forme de U et munis de cloisons intermédiaires définissant des rainures parallèles, chaque élément pouvant être recouvert d'un même élément retourné de façon que les rainures superposées forment des canaux adjacents séparés par les cloisons intermédiaires.
- Une telle disposition n'avait cependant été prévue que pour des conduits de faibles dimensions destinés au passage de câbles ou de canalisations, les éléments préfabriqués pouvant être simplement manipulés à la main. On pouvait difficilement imaginer que l'on pourrait réaliser d'une façon analogue des éléments de dimensions assez grandes pour constituer de véritables ouvrages d'art comme des passages inférieurs pour véhicules. Il faut, en effet, dans ce cas, que les éléments restent assez légers malgré leurs très grandes dimensions et puissent être manipulés et posés avec une grue.
- L'invention a pour objet une disposition permettant de résoudre économiquement l'ensemble de ces problèmes et de réaliser des structures tubulaires de grandes dimensions, ayant une section aplatie, de préférence rectangulaire, et constituées d'éléments d'un seul type, pouvant être réalisés dans un même moule, de telles structures pouvant être enterrées sous un remblai pour constituer, par exemple, des passages souterrains pour véhicules ou bien des buses de très grandes dimensions pour le passage d'une rivière ou l'évacuation des crues, par exemple en cas de traversée d'une vallée par une autoroute ou une voie ferrée posée sur un remblai.
- Cependant, on s'est avisé que, dans le cas de structures enterrées de très grandes dimensions, l'utilisation d'éléments en caissons comportant deux appuis latéraux et un appui central posait des problèmes de répartition des charges entre les trois appuis qui pouvaient conduire à des fissures ou des ruptures d'un appui trop chargé, en particulier de l'appui central.
- Pour résoudre de tels problèmes, qui étaient négligeables dans le cas des conduits connus de faibles dimensions, l'invention propose diverses solutions.
- L'invention concerne donc une structure tubulaire enterrée de grandes dimensions, en particulier pour le passage d'au moins deux voies de circulation de véhicules, réalisée par assemblage d'éléments longitudinaux préfabriqués constituant des tronçons adjacents placés bout à bout, chaque tronçon étant constitué, en section transversale, de deux éléments moulés sensiblement identiques, en forme de caisson ouvert comprenant une partie centrale plane, deux parois latérales et une paroi centrale, sensiblement perpendiculaires à la partie centrale plane, respectivement un élément inférieur reposant sur le sol par sa partie centrale et un élément supérieur retourné prenant appui par les extrémités de ses parois latérales et centrale sur les extrémités correspondantes respectivement des parois latérales et centrale de l'élément inférieur, de façon à constituer trois appuis écartés constitués chacun d'une paire de parois superposées, les parois de deux appuis reposant directement l'une sur l'autre et couvrant une hauteur fixe, et le troisième appui étant associé à des moyens de réglage au moins provisoire de la hauteur des deux parois superposées, susceptible d'assurer une répartition égale des contraintes appliquées sur les trois appuis en fonction des charges appliquées, des déformations prévisibles et des tassements.
- De façon particulièrement avantageuse, les moyens de réglage de la hauteur de la troisième paire de parois comprennent un dispositif d'appui intermédiaire, d'épaisseur réglable, interposé entre les extrémités en vis-à-vis desdites parois pour le réglage, au moins provisoire, de la distance entre celles-ci et de la hauteur dudit troisième appui.
- De tels dispositifs peuvent être d'un type connu utilisés pour la reprise en sous-oeuvre des fondations d'un bâtiment et décrit par exemple dans les documents JP-A-60.119.827 ou US-A-4.191.496.
- De préférence, chaque dispositif d'appui intermédiaire est constitué d'au moins un vérin hydraulique ou mécanique, comportant deux parties mobiles axialement l'une par rapport à l'autre et prenant appui respectivement l'une sur l'élément inférieur et l'autre sur l'élément supérieur de la structure. Mais on peut aussi utiliser une enveloppe allongée gonflable s'étendant au moins sur une partie de la longueur du joint entre les extrémités en vis-à-vis des parois des deux éléments superposés.
- Grâce à de telles dispositions, après la pose des éléments supérieurs sur les éléments inférieurs, on peut régler la distance entre les extrémités en vis-à-vis des deux parois de façon à obtenir une répartition déterminée des pressions d'appui entre les trois appuis longitudinaux et, après assemblage des éléments, réalisation du remblai et stabilisation de l'ensemble du conduit et de la répartition des contraintes, on réalise un blocage définitif des extrémités en vis-à-vis de l'appui longitudinal de hauteur réglable et l'on retire le dispositif d'appui intermédiaire.
- Selon une autre caractéristique également avantageuse, les deux éléments superposés, respectivement inférieur et supérieur, ont des profils sensiblement identiques et sont réalisés en béton dans un même moule, et deux des appuis longitudinaux ont des extrémités à profils inversés, respectivement en creux et en saillie, susceptibles de s'engager l'un dans l'autre à la pose de l'élément supérieur sur l'élément inférieur, les extrémités en vis-à-vis constituant le troisième appui longitudinal étant symétriques par rapport à un plan médian passant par les deux autres appuis longitudinaux.
- Par exemple, l'extrémité de la paroi constituant le troisième appui symétrique peut avoir un profil longitudinal crénelé comportant au moins deux parties longitudinales placées respectivement à deux niveaux symétriques par rapport au plan médian et ayant en section transversale des profils inversés en creux et en saillie, l'élément supérieur étant décalé longitudinalement à la pose par rapport à l'élément inférieur de façon que les extrémités crénelées en vis-à-vis des deux éléments de chaque paire s'engagent l'une dans l'autre.
- Dans un autre mode de réalisation, au moins l'un des trois appuis longitudinaux constitués par les parois latérales et centrales superposées comporte une barrette intermédiaire interposée entre les extrémités des parois correspondantes, ces dernières étant plus courtes que les deux autres parois de façon à laisser entre lesdites extrémités à la pose des éléments, un espace dans lequel est placée la barrette, celle-ci ayant une hauteur égale ou un peu supérieure à celle dudit espace, c'est-à-dire le double de la distance entre l'extrémité de la paroi et le plan passant par les appuis latéraux.
- De façon avantageuse, une telle barrette intermédiaire peut être limitée par deux bords longitudinaux à profil convexe, l'extrémité de la paroi centrale présentant un profil longitudinal concave correspondant ce qui permet, d'admettre de légers déplacements ou déformations des deux éléments l'un par rapport à l'autre, par exemple à la suite de tassements différentiels.
- Mais l'invention présente également de nombreux autres avantages qui apparaîtront dans la description qui va suivre de certains modes de réalisation donnés à titre d'exemple et représentés sur les dessins annexés.
- La Figure 1 est une vue en coupe transversale d'une structure selon l'invention.
- La Figure 2 est une vue schématique d'un moule pour la réalisation d'un élément.
- La Figure 3 est une vue de détail montrant une variante de réalisation.
- La Figure 4 est une vue en élévation, partiellement en coupe longitudinale, d'une structure munie d'un dispositif d'appui intermédiaire réglable.
- Les Figures 5 et 6 sont des vues de détail, respectivement en coupe longitudinale et en coupe transversale d'une variante du dispositif d'appui intermédiaire.
- La Figure 7 et la Figure 8 montrent, respectivement en coupe longitudinale et en coupe transversale, un autre mode de réalisation de l'invention.
- La Figure 9 montre schématiquement, en perspective, la mise en place des éléments des Figures 7 et 8.
- La Figure 10 montre, en perspective, un autre mode de réalisation de l'invention.
- Les Figures 11 et 12 montrent encore d'autres modes de réalisation de l'appui central.
- La Figure 13 représente une structure à face supérieure inclinée.
- Sur la Figure 1, on a représenté, en coupe transversale, une structure selon l'invention comportant deux sections accolées pour le passage de véhicules.
- La structure 1 est posée sur le fond 11, aplani et tassé, d'une tranchée 12 et recouverte d'un remblai 13 sur lequel on peut faire passer au-dessous une voie 14 de circulation routière ou ferroviaire.
- La structure 1 peut, comme on l'a représenté sur la Figure 1, servir au passage de véhicules ou bien d'une rivière, par exemple en vallée, pour l'évacuation de crues.
- La structure 1 est constituée à partir d'éléments préfabriqués en béton armé, réalisés de façon industrialisée et assemblés sur le site, et comprend, pour chaque section transversale, une paire d'éléments superposés, respectivement un élément inférieur 2 et un élément supérieur 2'. Ces deux éléments ont des formes identiques, l'élément supérieur 2' étant simplement retourné avant d'être posé sur l'élément inférieur 2.
- Chaque élément 2 est moulé en une seule pièce et comporte une partie centrale plane 21 bordée sur ses deux côtés de deux parois latérales verticales 22, 23, et dans le milieu de laquelle s'élève une paroi centrale 24, l'ensemble du caisson ayant ainsi une section en double U qui s'ouvre vers le haut pour l'élément inférieur 2 reposant sur le sol 11 par sa base 21, et qui s'ouvre vers le bas pour l'élément supérieur 2' retourné, et comporte donc une partie centrale plane 21' bordée de deux parois latérales 22', 23', et partagée en deux par une paroi centrale 24'.
- Les deux éléments 2, 2', ayant des sections identiques, après retournement, l'élément supérieur 2' repose par les extrémités 4', 3', de ses parois latérales 23', 22', respectivement sur les extrémités 3, 4, des parois latérales 22, 23, de l'élément inférieur 21, les parois centrales 24', 24, prenant appui l'une sur l'autre par leurs extrémités 5',5.
- Chaque paire d'éléments superposés 21, 21', constitue donc un tronçon de galerie comportant deux sections accolées S1, S2, et, en plaçant les uns à la suite des autres, le long d'un axe longitudinal x'x, un certain nombre de paires d'éléments A, A' ; B, B'; C, C' ; ..., on peut constituer une structure tubulaire comportant deux sections accolées S1, S2, et ayant une section rectangulaire dont la largeur L peut être importante par rapport à la hauteur H et, par exemple, dépasser le double de celle-ci.
- Pour une section de passage déterminée, nécessaire, par exemple, pour assurer un certain débit dans le cas d'une conduite de transport de fluide, il est possible de réduire la hauteur H de la structure.
- On peut ainsi faire passer deux voies de circulation séparées sous une autoroute ou une voie ferrée en réduisant au minimum la hauteur H' de la tranchée tout limitant la portée entre appuis des parties planes 21' à la valeur juste nécessaire pour le passage d'une voie, c'est-à-dire ne dépassant pas quatre mètres.
- Ainsi, il est possible de réaliser dans un moule unique, comme on l'a représenté très schématiquement sur la Figure 2, des éléments comportant une partie centrale plane, deux parois latérales et une paroi centrale, et susceptible de constituer l'élément supérieur et l'élément inférieur d'un tronçon de galerie double.
- Pour assurer le centrage l'un sur l'autre des deux éléments superposés, il est avantageux de ménager sur les extrémités 3, 4, des parois latérales 22, 23, des parties, respectivement en creux et en saillie, par exemple un bossage longitudinal 31 et une rainure 41 de formes correspondantes, dont la disposition est inversée sur l'élément retourné, et qui peuvent donc s'engager l'une dans l'autre à la façon d'un emboîtement à tenon et mortaise. Il est préférable, cependant, de laisser, entre les parties emboîtées 31, 41, un certain jeu qui permet les déformations des éléments sous l'action des charges appliquées, les deux appuis extrêmes 3, 4' et 4, 3', pouvant admettre de légers pivotements autour d'axes horizontaux.
- Comme on l'a indiqué schématiquement sur la Figure 2, les deux éléments superposés 2 et 2' peuvent être coulés dans un même moule 14, facile à concevoir, et constitué par exemple d'une base fixe sur laquelle sont fixés des parois de coffrage 15 permettant de donner à l'élément 2 la forme et les dimensions voulues, des inserts 16 étant prévus pour le coffrage des extrémités 3, 4, 5, des parois verticales 22, 23, 24.
- On notera, cependant, que, même en utilisant un moule unique 14, on peut admettre de légères différences entre les deux éléments superposés 2 et 2' dans la mesure où ces différences se traduisent par des modifications limitées du moule. Ainsi, dans l'exemple représenté sur la Figure 3, on a prévu, à la base de l'élément inférieur 2, un élargissement vers l'extérieur de la partie plane 21 qui permet d'augmenter la surface d'assise et peut être réalisé au moyen d'un simple coffrage auxiliaire.
- De même, il est possible, sans modification notable du moule, de faire varier les hauteurs h, h', de l'élément inférieur 2 et de l'élément supérieur 2'.
- Pour permettre le moulage des deux éléments superposés dans un même moule, ce dernier doit présenter une symétrie permettant le retournement. C'est pourquoi l'extrémité 5 de la paroi centrale 24 doit être symétrique par rapport au plan passant par les deux appuis latéraux 3, 4. Dans le mode de réalisation le plus simple représenté sur la Figure 1, l'extrémité 5 présente une face d'appui plane 50 qui est placée dans ce plan.
- Si l'on se réfère à la Figure 1, on constate que, en service, les trois appuis 3, 4, 5, risquent de ne pas être chargés de la même façon. En particulier, le caisson est plus rigide sur ses bords que dans sa partie centrale et il faut tenir compte des charges transmises par le remblai, des surcharges et, éventuellement, des tassements différentiels.
- Au lieu de donner aux parois latérales 22, 23 et à la partie centrale 24 des hauteurs rigoureusement égales par rapport à la base 21, on pourra, au contraire, dans un mode de réalisation simple, modifier légèrement la hauteur de l'un des appuis, par exemple l'appui central, en tenant compte de la répartition des charges et des surcharges ainsi que des déformations prévisibles pour que, en service, les trois appuis soient chargés également
- Lors du moulage de chaque élément, les niveaux relatifs des trois appuis 3, 4, 5, pourront donc être réglés en fonction des hauteurs calculées à l'avance.
- Un tel mode de réalisation est particulièrement simple, mais suppose, cependant, que l'on puisse connaître exactement les charges appliquées et leur répartition sur les trois appuis. C'est pourquoi l'invention propose d'autres modes de réalisation plus élaborés permettant d'assurer la bonne répartition des charges.
- La Figure 4, qui est une coupe longitudinale d'une galerie constituée de plusieurs cellules adjacentes A, A' ; B, B' ; C, C' ; ..., montre un tel mode de réalisation, particulièrement avantageux, de l'appui central.
- Comme on le voit, en effet, sur la cellule B, B', qui a été représentée en coupe par un plan longitudinal, les parois centrales 24, 24', des deux éléments 2, 2', ont une hauteur légèrement inférieure à celle des parois latérales 22, 23, de telle sorte que, les extrémités 5, 5' des parois centrales 24, 24', soient séparées par un espace e lorsque l'élément supérieur 2' est posé sur l'élément inférieur 2. En outre, des évidements 51 sont disposés le long de l'extrémité 5 de la paroi centrale 24 de façon à former, à la pose de l'élément supérieur 2' retourné, un logement constitué de deux évidements en vis-à-vis 51, 51', et dans lequel peut être placé un vérin hydraulique 52 dont les deux éléments prennent appui, en des sens opposés, sur les extrémités 5, 5', des deux parois 24, 24'.
- Selon la longueur d des éléments 2, on peut prévoir soit un seul vérin 52 placé dans le plan médian transversal de l'élément, soit plusieurs vérins répartis sur la longueur de la paroi 24.
- Les vérins 52 constituent ainsi, entre les parois centrales 24, 24', des deux éléments 2, 2', superposés, un dispositif d'appui intermédiaire d'épaisseur réglable qui permet, après avoir posé l'élément supérieur 2' sur l'élément inférieur 2, d'agir sur la distance e entre les extrémités 5, 5', des parois centrales de façon à modifier la répartition des contraintes sur les trois appuis 3, 4' ; 5, 5' ; 4, 3', par exemple pour assurer une répartition égale ou bien, si on le préfère, pour augmenter les contraintes appliquées sur l'appui central en déchargeant les appuis latéraux.
- Lorsque l'on a obtenu la répartition des efforts souhaitée, l'appui intermédiaire 5, 5', peut être bloqué dans cette position par exemple en interposant des cales entre les extrémités 5, 5', ou, simplement, en réalisant un clavage bétonné, les extrémités 5, 5', pouvant éventuellement être munies, comme représenté sur la Figure 5, d'armatures 53 qui sont noyées dans un mortier en utilisant des éléments de coffrage appropriés.
- Après le calage ou le blocage, les vérins 52 peuvent être retirés.
- Ce réglage de la répartition des contraintes sur les trois appuis peut être effectué soit à la pose de chaque cellule, soit après la pose de plusieurs cellules couvrant une longueur notable et, éventuellement, de l'ensemble de la structure. Par exemple, on peut effectuer ce réglage après la réalisation du remblai 13 de façon à tenir compte des tassements différentiels qui sont intervenus et, éventuellement, à les corriger.
- Le dispositif d'appui intermédiaire peut être réalisé de différentes façons. Par exemple, comme on l'a représenté dans les Figures 5 et 6, les vérins 52 peuvent être remplacés par une enveloppe allongée gonflable 54 interposée entre les extrémités 5, 5', et s'étendant sur presque toute la longueur de la paroi centrale 24, 24', en laissant subsister aux deux extrémités des parties 55, éventuellement munies d'armatures en attente 53 qui pourront être calées et bétonnées après réglage de la hauteur de l'appui, l'enveloppe gonflable 54 étant ensuite retirée et l'espace correspondant éventuellement bétonné.
- Dans les exemples qui viennent d'être décrits, les appuis intermédiaires 5, 5', sont parfaitement symétriques et permettent donc de réaliser les deux éléments 2, 2', de chaque cellule dans un même moule.
- Mais d'autres modes de réalisation peuvent être envisagés, en particulier lorsque, pour simplifier la structure, on ne souhaite pas utiliser un appui intermédiaire réglable.
- C'est ainsi que, dans l'exemple représenté sur les Figures 7, 8, 9, la paroi centrale 24 a un profil crénelé, son extrémité 5 étant constituée de deux parties longitudinales 56, 57, placées à des niveaux différents symétriques par rapport au plan P passant par les deux appuis latéraux 3, 4, la partie 56 étant au-dessous de ce plan et la partie 57 au-dessus.
- En outre, les deux parties 56 et 57 sont munies, respectivement, à leur extrémité, d'un bossage longitudinal 25 et d'une rainure 26 présentant des profils en saillie et en creux correspondants.
- Comme précédemment, pour réaliser une cellule, on superpose deux éléments identiques 2, 2', réalisés dans un même moule, les appuis latéraux 3, 4, et 4', 3', étant inversés et leurs parties en creux 31 et en saillie 41 s'engageant l'une dans l'autre.
- Cependant, l'élément supérieur 2' doit être décalé longitudinalement d'une distance correspondant à la longueur des parties 56, 57, de façon que la partie courte 56' de la paroi centrale 24' de l'élément supérieur 2' se superpose à la partie longue 57 de la paroi centrale 24 de l'élément inférieur 2, leurs extrémités en creux 26 et en saillie 25 s'engageant l'une dans l'autre.
- Généralement, la longueur d des éléments étant assez courte par rapport à leur largeur L, on ménagera sur la paroi centrale 24 seulement deux parties 56, 57, de niveaux différents. Mais on pourrait aussi, pour une longueur d plus importante, prévoir plusieurs parties décalées 56, 57, en nombre pair, constituant un profil crénelé.
- Sur la Figure 10, on a représenté un autre exemple d'appui intermédiaire symétrique. Dans ce cas, la paroi centrale 24 est, sur au moins une partie de sa longueur, plus courte que les parois latérales 22, 23. Ainsi, lorsque les deux éléments 2, 2', sont superposés, les extrémités 5, 5', des deux parois centrales 24, 24', sont séparées par un espace dans lequel peut être placée une barrette intermédiaire 6 assurant le report des efforts et de hauteur égale à celle dudit espace, c'est-à-dire au double de la distance entre l'extrémité 5 de la paroi centrale 24 et le plan P passant par les appuis latéraux 3, 4. La hauteur de la barrette 6 peut aussi être un peu supérieure de façon que, après la pose, l'appui central soit plus chargé que les appuis latéraux.
- Pour faciliter la mise en place de la barrette 6, les deux bords longitudinaux 61, 62, de celle-ci ont un profil transversal formant une saillie 25 et s'engagent, à la pose, dans les extrémités 5, 5', des parois 24, 24', celles-ci étant munies de rainures 26 présentant un profil en creux correspondant.
- Dans le cas représenté sur la Figure 11, on donne à la barrette 6 une forme en olive limitée par deux bords longitudinaux 61, 62, ayant un profil circulaire convexe, les extrémités 5, 5', des parois centrales 24, 24', ayant un profil circulaire concave de même courbure.
- De la sorte, la barrette en olive 6 peut s'orienter légèrement par rapport aux deux éléments superposés 2, 2', ce qui permet de prendre en compte des déplacements ou des déformations dus, par exemple, à des tassements différentiels et d'éviter des concentrations de contraintes qui pourraient entraîner des fissurations.
- On voit que l'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes et ne se limite pas seulement aux détails des modes de réalisation qui viennent d'être décrits.
- Par exemple, pour obtenir une bonne répartition des contraintes entre les appuis, les vérins constituant un appui intermédiaire de hauteur réglable pourraient être interposés entre les extrémités des parois latérales, l'appui central étant fixe.
- On pourrait aussi imaginer d'autres façons de réaliser un appui central intermédiaire présentant une symétrie permettant le retournement de l'élément préfabriqué. Par exemple, comme on l'a représenté sur la figure 12, l'extrémité 5 de la paroi centrale 24 pourrait être munie d'un bossage latéral 27 lui donnant, en section transversale, un profil en escalier. Après retournement, les deux bossages latéraux 27, 27', sont placés de part et d'autre du plan médian longitudinal et s'engagent l'un dans l'autre en assurant le centrage de l'extrémité 5' sur l'extrémité 5 de la paroi inférieure 24.
- Les bossages 27 peuvent s'étendre sur tout le long de la paroi 24 ou bien sur une partie de celle-ci, alternativement de part et d'autre du plan médian, ce qui assure un meilleur effet de centrage.
- Par ailleurs, l'invention s'applique, d'une façon générale, à la réalisation de structures de grande largeur par rapport à leur hauteur et présentant une section aplatie mais celle-ci n'est pas obligatoirement rectangulaire.
- C'est ainsi que, dans le cas de conduits de circulation de fluide, il serait intéressant de donner à chaque section de passage un profil arrondi dans les angles, comme on l'a représenté sur la Figure 1.
- En outre, s'il est préférable de donner aux éléments 2 une section rectangulaire, celle-ci pourrait aussi être, par exemple, trapézoïdale, les parois latérales 22, 23, étant inclinées par rapport au fond 21.
- Il faut également noter que, si l'appui central 5, 5', est théoriquement placé dans le plan P passant par les deux appuis latéraux 3, 4' ; 4, 3', qui est, normalement, horizontal, cette disposition n'est pas impérative. Comme on l'a vu, en effet, il peut être intéressant de soulever légèrement l'appui central 5, 5', pour qu'il soit plus chargé et, même dans le cas où l'on ne dispose pas des vérins intermédiaires 52, il est possible d'obtenir un tel résultat en donnant simplement à la paroi centrale 24 une hauteur plus grande de façon que l'appui 5 se trouve un peu au-dessus du plan P passant par les appuis latéraux 3, 4.
- On peut d'ailleurs interposer avantageusement entre les faces en appui l'une sur l'autre une bande d'amortissement en matière légèrement compressible, par exemple néoprène ou plomb. Une telle bande peut jouer le rôle d'un joint d'étanchéité contre les infiltrations mais permet aussi, lorsque l'appui central 5, 5', est surélevé, d'absorber les vibrations et de supprimer les points durs pour 'les véhicules passant au-dessus de la structure sur une voie de circulation 14 qui, le plus souvent, est très proche de la face supérieure 21' de la structure 1.
- L'invention permet d'ailleurs, grâce à l'utilisation de deux éléments en double U superposés, d'adapter éventuellement l'inclinaison de la face supérieure 21' à celle de la voie 14 passant au-dessus de la structure 1. En effet, s'il est préférable que la face inférieure 21 reposant sur le sol soit bien horizontale, on peut en revanche jouer sur les hauteurs relatives des appuis latéraux 3, 4'; 4, 3', en faisant pivoter légèrement l'élément supérieur 2' autour de l'appui central 5, 5', qui, comme on l'a vu, a été prévu à cet effet. Comme on l'a représenté sur la Figure 13, il suffit, par exemple, de donner des hauteurs différentes aux bandes d'amortissement 27 interposées entre les deux appuis latéraux pour que la face supérieure 21' soit inclinée par rapport à la face inférieure 21, cette inclinaison correspondant à celle de la voie 14.
- Les signes de référence, insérés après les caractéristiques techniques mentionnées dans les revendications, ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et n'en limitent aucunement la portée.
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Free format text: STATUS: PATENT MAINTAINED AS AMENDED |
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27A | Patent maintained in amended form |
Effective date: 19980415 |
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AK | Designated contracting states |
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