EP0953684B1 - Poutre en treillis et pont comportant une telle poutre - Google Patents

Poutre en treillis et pont comportant une telle poutre Download PDF

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EP0953684B1
EP0953684B1 EP98870100A EP98870100A EP0953684B1 EP 0953684 B1 EP0953684 B1 EP 0953684B1 EP 98870100 A EP98870100 A EP 98870100A EP 98870100 A EP98870100 A EP 98870100A EP 0953684 B1 EP0953684 B1 EP 0953684B1
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EP
European Patent Office
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bars
deck
bridge
cables
lattice girder
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EP0953684A1 (fr
Inventor
Philippe Samyn
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Original Assignee
Individual
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C3/08—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal with apertured web, e.g. with a web consisting of bar-like components; Honeycomb girders
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D6/00—Truss-type bridges
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/04—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of metal
    • E04C2003/0486—Truss like structures composed of separate truss elements
    • E04C2003/0495—Truss like structures composed of separate truss elements the truss elements being located in several non-parallel surfaces

Definitions

  • the present invention relates to construction structures called beams.
  • the function of a beam is to transfer the forces applied to it to support points.
  • a beam is used when loads must be supported over a certain span, for example for the construction of a bridge or a structural truss.
  • the invention relates in particular to an improvement made to so-called "truss beams". It also relates to bridges comprising such beams.
  • Lattice beam structures are well known in construction, and used in many applications.
  • a two-dimensional variant of a lattice beam consists of an assembly of bars joining in nodes, and forming triangles. Three-dimensional variants are obtained by assembling bars to form triangles, themselves assembled in polyhedra (tetrahedron, pyramid, etc.).
  • the beam thus formed is supported by two or more support points, which can be recesses, ball joints or roller bearings.
  • Such a beam is subjected to static and / or dynamic forces, which are applied to the nodes of the structure or are distributed thereon, oriented vertically or in any directions. When loads are distributed over the bars, these bars must ensure their transfer to the nodes of the truss. Each of these bars must therefore be sized to withstand the distributed loads that can be applied to it.
  • the forces can come, for example, from the self-weight of the structure, applied to it, mobile charges flowing on it, wind, snow, or earthquakes, but also a combination of these different forces.
  • the bars In addition, in the case of distributed loads, typical in the construction of bridges, the bars must be dimensioned to withstand not only the tensile and compressive forces, but also the bending forces. It is therefore also necessary to provide for these bars a larger section than that necessary to take up the traction or compression force. Bending forces can also develop in the bars, when the knots of the trellis are rigid.
  • Document DE 926 730 describes a bridge comprising a truss beam, and a particular means of securing the deck and the truss beam.
  • Document DE 662 321 also describes a bridge comprising a lattice beam, and in particular a joint plate for assembling the nodes.
  • the joint plate described in this document facilitates assembly of the bridge, and gives it better lateral rigidity.
  • Document DE 975 280 also describes a similar bridge.
  • An essential characteristic of the latter is that all of the lower bars of the beam are replaced by a reinforced concrete plate. This plate therefore serves both as the bridge deck, for vehicle traffic, and is part of the structure of the beam.
  • the mesh of substantially isosceles triangles is supplemented, for certain triangles, by an additional substantially vertical bar, dividing the triangle into two right triangles. Thanks to these additional bars, the bridge structure is made more rigid.
  • the object of the present invention is to provide a truss beam which does not have the drawbacks mentioned above. It aims to provide a truss beam capable of withstanding significant forces and having good rigidity, while being light therefore less expensive than a conventional structure. It aims to increase the resistance without addition of material, by a more appropriate structure or morphology of the construction. It also relates to the construction of works such as bridges enjoying the aforementioned advantages.
  • the invention relates to a lattice beam consisting of an assembly of bars, connected in articulated or rigid nodes, and forming triangles.
  • Bars are connected by connecting means, separate from the bars constituting the triangles, to the opposite nodes of the triangle or triangles of which they are part.
  • These connecting means consist of cables or rods forming a fan.
  • This fan can also be made otherwise, for example of a structural textile or of a thin sheet.
  • These connecting means are advantageously secured to the bars by means capable of damping vibrations.
  • the upper bars mainly subjected to a compressive force, are bent, the center of curvature being located on the side of the opposite node of a triangle of which they are part. Said connecting means are then put in tension, and thus limit the risk of buckling of the upper bars.
  • the invention also relates to a bridge comprising a truss beam according to the invention and an apron.
  • the apron can be confused with the lower bars of the lattice beam, and a connecting means, connecting the lower bars to the opposite vertices of the triangles of which they are part, then takes over in whole or in part the load carried by said deck.
  • the deck can also be located at an intermediate height between the lower bars and the upper bars of the lattice beam.
  • the support of the deck can be provided by a range of cables or rods connecting the upper nodes of the truss beam to said deck. It can also be provided by a set of cables or rods connecting the upper bars of the lattice beam to said deck.
  • the apron support cables or rods can also be provided with means capable of damping vibrations.
  • Figure 1 is a schematic side view of a truss beam according to the prior art.
  • Figure 2 is a view similar to Figure 1 in which a distributed load applies to the lower bars of the lattice beam.
  • Figure 3 is a schematic side view of a bridge comprising a truss beam according to the prior art and an apron.
  • Figure 4 is a schematic side view of an embodiment of a truss beam according to the invention.
  • Figure 5 is a schematic side view of another embodiment of the truss beam according to the invention.
  • Figure 6 is a schematic side view of a bridge having a truss beam according to the invention.
  • Figure 7 illustrates a support mode for an apron in a bridge according to the invention.
  • Figures 8 and 9 are alternative decks according to the invention in which the deck is respectively merged with the lower bars and at the level of the upper bars.
  • FIG. 10 represents a variant of a bridge according to the invention.
  • Figure 11 shows the anchoring of a connecting means to a bar or an apron element, and comprising a vibration damping means.
  • Figures 12, 13 and 14 are respectively side, top, and perspective views of a bridge made with a truss beam according to the invention.
  • Figure 1 shows a lattice beam according to the prior art 1 comprising a set of bars 2,3,4 joining in nodes 5.
  • a lattice beam usually consists of triangles 6 isosceles, and more particularly equilateral.
  • the dimensions of said triangles 6 are usually identical over the entire range of the lattice beam according to the prior art 1.
  • the beam 1 shown rests on a support point 7 constituting a roller support, and a support point 8 constituting a ball joint.
  • a force applied to this beam 1 is represented by the arrows 9.
  • the upper bars 3 of the beam 1 will be subjected to a compression force. These bars 3 are then liable to undergo buckling deformation, and must therefore be dimensioned so as to resist them, with sufficient security. This dimensioning must be carried out for all the types of stresses to which the beam 1 can be subjected.
  • FIG. 2 is a variant of FIG. 1 in which a distributed load 9 applies to the lower bars 4. This situation arises in particular in the case of a bridge, in which the deck 10 is confused with the lower bars 4, which also work in bending.
  • FIG. 3 represents a bridge comprising a truss beam according to the prior art in which the deck 10 is situated at an intermediate height between the lower bars 4 and the upper bars 3.
  • the deck 10 must be dimensioned to resist the loads which are applied and have the ability to resist bending.
  • FIG. 4 shows a first embodiment of a truss beam according to the invention 11, which comprises, like the beam according to the prior art 1, a set of bars 2,3,4 joining at nodes 5.
  • These nodes can be articulated, in which case the bars work exclusively in traction and compression. They can also be rigid, in which case the bars also work in bending.
  • the upper bars 3, subjected mainly to a compressive force, are bent, the center of curvature being located on the side of the nodes 5 of the triangles 6 of which they are part.
  • These bars 3 are connected by a connecting means 12 to the opposite nodes 5 of the triangles 6 of which they are part. Thanks to this connecting means 12, the risk of buckling of the upper bars 3 in the plane of the corresponding triangles 6 is reduced.
  • a buckling deformation of an upper bar 3 is limited by the tension arising in the connecting means 12.
  • the said bars 3 can therefore be of lighter construction.
  • the calculation shows that it is possible to produce a truss beam according to the invention 11 whose total weight, comprising the weight of the bars 2,3,4 and the connecting means 12 is less than the total weight of a truss beam according to prior art 1, for identical external dimensions.
  • the morphology of the truss beam according to the invention 11 is therefore more efficient than that of a truss beam according to the prior art 1, all other things being equal.
  • the connecting means 12 may be a bar or a rod capable of taking up a tensile or compressive force. It can also be a set of cables 13, constituting a fan, as shown in FIG. 4. Other connecting means 12 able to take up a tensile force can be envisaged without departing from the scope of the invention, such as thin sheet or structural textile.
  • FIG. 5 shows a second embodiment of a truss beam according to the invention 11, where distributed loads apply to the lower bars 4.
  • a range of cables 13 or rods connects the upper nodes 5 at distributed points along the lower bars 4. These cables 13 or rods take up, in whole or in part, the distributed load. As a result, the cross section of the lower bars 4 can be reduced.
  • the first embodiment aimed at avoiding buckling of a bar under the effect of a compressive force
  • the second embodiment aimed at avoiding bending of a bar under the effect of applied loads or resulting from torques of a rigid knot, can of course be combined in a single truss beam 11 according to the invention.
  • FIG. 6 is a side view of a next bridge invention 16, comprising a truss beam 11 according to the invention.
  • the apron 10 is supported by cables 17, 18 or rods.
  • the cables or rods 17 connecting an upper bar 3 to a portion of the deck 10 can be oriented, like the cables 13, towards a lower node 5. This avoids the crossing of these cables 13 and 17 and gives the whole an aesthetic appearance.
  • the cables or rods 18 connect a node 5 above to points of the deck located below.
  • FIG. 7 illustrates another mode of suspension of the apron 10.
  • the apron 10 is supported there by cables 18 connecting a node 5 above to points of the apron situated both in the triangle 6 immediately below the node 5 and in the triangles 6 neighbors.
  • the connecting means 12 have not been shown.
  • Figures 6 and 7 show the case where the deck is located substantially halfway up the truss beam 11. In this case, the buckling length of the inclined bars 2 is reduced by more than half. It is however possible, without departing from the scope of the invention, to produce a bridge 16 in which the deck 10 is located substantially at the level of the lower bars 4, or at the level of the upper bars 3.
  • the support cables 17 from an upper bar 3 may be omitted.
  • the support cables 18 from an upper node 5 can be omitted.
  • FIG. 10 is a side view of an example of a bridge according to the invention 16 in which the triangles 6 whose bases constitute the lower bars 4 are subdivided, by means of additional bars 19, into a triangular mesh of reduced size. Cables or rods 18 connect the nodes 5 of this reduced-size mesh to the lower bars 4.
  • Figures 1 to 10 are block diagrams, in the case of a planar structure. The considerations that apply to it also apply to beams made up of two or more parallel planar structures, connected by crosspieces, or to three-dimensional structures, made up of tetrahedra or pyramids.
  • connection means 12 are secured to the upper 3 and lower 4 bars, as well as to the deck 10 can be made rigidly. However, it can advantageously be carried out in such a way that vibration damping is obtained.
  • the connection means 12 passes through a wedging means 14, a visco-elastic seal 15, a lower bar 4, a second visco-elastic seal 15, and a second means wedging 14.
  • the wedging means 14 may consist for example of a bolt, tightened on a threaded end of the connecting means 12.
  • the visco-elastic seal may for example be made of Neoprene. It is thus possible to absorb the relative movements of the connecting means 12 and of the lower bar 4 in the directions of said connecting means 12.
  • FIGS. 12, 13 and 14 show an exemplary embodiment of a bridge according to the invention 16, comprising a beam according to the invention 11.
  • the structure of the beam consists of 5 meshes each comprising a pyramid 20 with a base substantially rectangular, on their tip, and connected by a bar constituting an edge 21 of their base. Bracing crosses 22 ensure the triangulation of said bases. Lower bars 4 connect the vertices of pyramids 20.
  • the longitudinal dimensions of each of the meshes of the structure are not identical.
  • the meshes situated in the center of the span have a greater longitudinal dimension than the meshes situated in the vicinity of the ends.
  • the upper bars 3 of these end meshes are bent towards the bottom, under the effect of the traction of the cables or rods 17 for supporting the ramps for access to the deck 10.
  • the deck can be straight. It can also be bent, as can be seen in FIG. 12, the arc and cable effect thus making it possible to reduce the section and avoid the risk of alternating compression of the cables or rods 17 and 18.
  • the upper surface can advantageously constitute a roof 23, in order to protect the users of the bridge from the weather. This roof also fulfills the function of connecting means 12, by preventing the buckling of the upper bars 3 in a horizontal direction. Longitudinal 24 and lateral 25 holding cables or rods ensure the stability of the entire bridge structure.
  • Bridges according to the invention can comprise several decks, superimposed or juxtaposed, and reserved each one has a type of circulation, for example automobile, railway or pedestrian.

Landscapes

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Abstract

L'invention concerne une poutre en treillis (11) constituée d'un assemblage de barres (2;3;4), reliées en des noeuds (5) articulés ou rigides, formant des triangles (6) dans laquelle des barres (3;4) sont reliées par des moyens de liaison (12) aux noeuds (5) opposés du ou des triangles (6) dont elles font partie. Les moyens de liaison (12) peuvent être constitués de câbles (13) ou de tiges formant un éventail. L'invention concerne également un pont (16) comportant au moins une poutre en treillis (11) suivant l'invention et au moins un tablier (10). Le tablier (10) peut être supporté par un éventail de câbles ou de tiges (18) reliant les noeuds (5) supérieurs de la poutre en treillis (11) au dit tablier (10). Il peut également être supporté par un ensemble de câbles ou de tiges (17) reliant les barres supérieures (3) de la poutre en treillis (11) au dit tablier (10). <IMAGE>

Description

    Domaine technique
  • La présente invention concerne les structures de construction appelées poutres. Une poutre a pour fonction de transférer à des points d'appui les efforts qui lui sont appliqués. On fait usage d'une poutre lorsque des charges doivent être supportées sur une certaine portée, par exemple pour la construction d'un pont ou d'une ferme de charpente.
  • L'invention concerne en particulier une amélioration apportée aux poutres dites "poutres en treillis". Elle concerne également les ponts comportant de telles poutres.
    • Art antérieur et critique de cet art antérieur
  • Les structures de poutres en treillis sont bien connues en construction, et mises en oeuvre dans de nombreuses applications.
  • Une variante à deux dimensions d'une poutre en treillis est constituée d'un assemblage de barres se rejoignant en des noeuds, et formant des triangles. Des variantes à trois dimensions sont obtenues par assemblage de barres pour former des triangles, eux-mêmes assemblés en polyèdres (tétraèdre, pyramide, etc.). La poutre ainsi constituée s'appuie en deux ou plusieurs points d'appui, qui peuvent être des encastrements, des rotules ou des appuis à rouleau. Une telle poutre est soumise à des efforts statiques et/ou dynamiques, qui s'appliquent sur les noeuds de la structure ou sont répartis sur celle-ci, orientés verticalement ou suivant des directions quelconques. Lorsque des charges sont réparties sur les barres, ces barres doivent en assurer le report aux noeuds de la poutre en treillis. Chacune de ces barres doit donc être dimensionnée pour résister aux charges réparties qui peuvent lui être appliquées. Les efforts peuvent provenir par exemple du poids propre de la structure, d'une charge permanente appliquée à celle-ci, de charges mobiles circulant sur celle-ci, du vent , de la neige, ou de secousses sismiques, mais aussi d'une combinaison de ces différentes forces.
  • Les méthodes de calcul et de dimensionnement d'une telle structure sont bien connues de l'art de l'ingénieur. Par exemple, dans le cas de noeuds articulés (treillis articulés), ces méthodes comprennent le calcul de l'effort de traction ou de compression qui s'applique à chacune des barres. La résistance à la traction ne pose en général pas de problèmes. Par contre, lorsqu'une barre est soumise à un effort de compression, celle-ci doit être dimensionnée de manière à éviter son flambage. En vue d'éviter le flambage, il faut généralement donner à chaque barre une section plus importante que celle strictement nécessaire pour reprendre l'effort de compression, ce qui a une incidence défavorable sur le poids et le coût de la structure obtenue. En outre, dans le cas de charges réparties, typiques dans la construction de ponts, les barres doivent être dimensionnées pour résister non seulement aux efforts de traction et de compression, mais également aux efforts de flexion. Il faut donc également prévoir pour ces barres une section plus importante que celle nécessaire pour reprendre l'effort de traction ou de compression. Des efforts de flexion peuvent également se développer dans les barres, lorsque les noeuds du treillis sont rigides.
  • Dans le cas des poutres en treillis, comme pour beaucoup d'autres structures, il s'impose parfois de donner un surcroît de raideur, pour éviter que les fréquences propres de vibration de la poutre ne se situent dans la zone des fréquences des diverses sollicitations dynamiques auxquelles elle est soumise. Ceci conduit également à une augmentation du poids et du coût de la structure obtenue. L'apparition de vibrations dangereuses peut être évitée en augmentant la raideur de la poutre ou du pont. Elle peut également être évitée en amortissant les mouvements, c'est-à-dire en dissipant l'énergie des oscillations. La mise en place d'un tel mécanisme d'amortissement dans les structures de poutres et de ponts suivant l'art antérieur n'est cependant pas aisée.
  • Le document DE 926 730 décrit un pont comportant une poutre en treillis, et un moyen particulier de solidarisation du tablier et de la poutre en treillis.
  • Le document DE 662 321 décrit également un pont comportant une poutre en treillis, et en particulier une plaque d'éclissage pour l'assemblage des noeuds. La plaque d'éclissage décrite dans ce document facilite l'assemblage du pont, et confère à celui-ci une meilleure rigidité latérale.
  • Le document DE 975 280 décrit encore un pont semblable. Une caractéristique essentielle de ce dernier est que l'ensemble des barres inférieures de la poutre est remplacé par une plaque en béton armé. Cette plaque sert donc à la fois de tablier du pont, pour la circulation de véhicules, et fait partie de la structure de la poutre.
  • Tant dans le document DE 662 321 que dans le document DE 975 280, le maillage de triangles sensiblement isocèles est complété, pour certains triangles, par une barre additionnelle sensiblement verticale, divisant le triangle en deux triangles rectangles. Grâce à ces barres additionnelles, la structure du pont est rendue plus rigide.
  • Ces barres additionnelles ne permettent cependant pas d'obtenir une structure en treillis plus légère.
    • But de Invention
  • La présente invention a pour but de fournir une poutre en treillis qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Elle a pour but de fournir une poutre en treillis capable de résister à des efforts importants et présentant une bonne rigidité, tout en étant légère donc moins coûteuse qu'une structure classique. Elle vise à augmenter la résistance sans apport de matière, par une structure ou une morphologie plus appropriée de la construction. Elle vise également la réalisation d'ouvrages tels que des ponts bénéficiant des avantages précités.
  • Ceci est atteint par l'objet de la revendication 1 indépendante.
    • Description
  • L'invention a pour objet une poutre en treillis constituée d'un assemblage de barres, reliées en des noeuds articulés ou rigides, et formant des triangles.
  • Des barres sont reliées par des moyens de liaison, distincts des barres constituant les triangles, aux noeuds opposés du ou des triangles dont elles font partie. Ces moyens de liaison sont constitués de câbles ou de tiges formant un éventail.
  • Cet éventail peut également être constitués autrement, par exemple d'un textile structurel ou d'une tôle mince. Ces moyens de liaison sont avantageusement solidarisés aux barres par des moyens aptes à amortir les vibrations.
  • Les barres supérieures, soumises principalement à un effort de compression, sont cintrées, le centre de courbure étant situé du coté du noeud opposé d'un triangle dont elles font partie. Les dits moyens de liaison sont alors mis en traction, et limitent ainsi le risque de flambage des barres supérieures.
  • L'invention a également pour objet un pont comportant une poutre en treillis suivant l'invention et un tablier. Le tablier peut être confondu avec les barres inférieures de la poutre en treillis, et un moyen de liaison, reliant les barres inférieures aux sommets opposés des triangles dont elles font partie, reprend alors en tout ou en partie la charge portée par le dit tablier. Le tablier peut également être situé à une hauteur intermédiaire entre les barres inférieures et les barres supérieures de la poutre en treillis.
  • Le support du tablier peut être assuré par un éventail de câbles ou de tiges reliant les noeuds supérieurs de la poutre en treillis au dit tablier. Il peut également être assuré par un ensemble de câbles ou de tiges reliant les barres supérieures de la poutre en treillis au dit tablier. Les câbles ou tiges de support du tablier peuvent également être munis de moyens aptes à amortir les vibrations.
    • Description des figures
  • D'autres avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit, relative à un exemple non limitatif, référence étant faite aux figures annexées.
  • La figure 1 est une vue latérale schématique d'une poutre en treillis suivant l'art antérieur.
  • La figure 2 est une vue semblable à la figure 1 dans laquelle une charge répartie s'applique aux barres inférieures de la poutre en treillis.
  • La figure 3 est une vue latérale schématique d'un pont comportant une poutre en treillis suivant l'art antérieur et un tablier.
  • La figure 4 est une vue latérale schématique d'un mode de réalisation de poutre en treillis suivant l'invention.
  • La figure 5 est une vue latérale schématique d'un autre mode de réalisation de poutre en treillis suivant l'invention.
  • La figure 6 est une vue latérale schématique d'un pont comportant une poutre en treillis suivant l'invention.
  • La figure 7 illustre un mode de support d'un tablier dans un pont suivant l'invention.
  • Les figures 8 et 9 sont des variantes de pont suivant l'invention dans lesquelles le tablier est respectivement confondu avec les barres inférieures et au niveau des barres supérieures.
  • La figure 10 représente une variante de pont suivant l'invention.
  • La figure 11 montre l'ancrage d'un moyen de liaison à une barre ou un élément de tablier, et comportant un moyen d'amortissement des vibrations.
  • Les figures 12, 13 et 14 sont respectivement des vues latérale, de dessus, et en perspective d'un pont réalisé avec une poutre en treillis suivant l'invention.
    • Description détaillée de modes de réalisation
  • La figure 1 montre une poutre en treillis suivant l'art antérieur 1 comportant un ensemble de barres 2,3,4 se rejoignant en des noeuds 5. Une telle poutre en treillis est habituellement constituée de triangles 6 isocèles, et plus particulièrement équilatéraux. Les dimensions des dits triangles 6 sont habituellement identiques sur toute la portée de la poutre en treillis suivant l'art antérieur 1. La poutre 1 représentée repose sur un point d'appui 7 constituant un appui à rouleau, et un point d'appui 8 constituant une rotule. Un effort appliqué à cette poutre 1 est représenté par les flèches 9. Pour une telle répartition de contraintes, les barres supérieures 3 de la poutre 1 seront soumises à un effort de compression. Ces barres 3 sont alors susceptibles de subir une déformation de flambage, et doivent donc être dimensionnées de manière à y résister, avec une sécurité suffisante. Ce dimensionnement doit être effectué pour tous les types de contraintes auxquels la poutre 1 peut être soumise.
  • La figure 2 est une variante de la figure 1 dans laquelle une charge 9 répartie s'applique aux barres inférieures 4. Cette situation se présente en particulier dans le cas d'un pont, dans lequel le tablier 10 est confondu avec les barres inférieures 4, qui travaillent également en flexion.
  • Tant dans l'exemple de la figure 1 de charges appliquées aux noeuds 5 que dans l'exemple de la figure 2 de charges réparties, et lorsque les charges sont verticales ou sensiblement verticales, et dirigées vers le bas, les barres supérieures 3 travaillent en compression, et les barres inférieures 4 travaillent en traction.
  • La figure 3 représente un pont comportant une poutre en treillis suivant l'art antérieur dans lequel le tablier 10 est situé à une hauteur intermédiaire entre les barres inférieures 4 et les barres supérieures 3. Le tablier 10 doit être dimensionné pour résister aux charges qui lui sont appliquées et avoir la capacité de résister en flexion.
  • La figure 4 montre un premier mode de réalisation d'une poutre en treillis suivant l'invention 11, qui comporte, comme la poutre suivant l'art antérieur 1, un ensemble de barres 2,3,4 se rejoignant en des noeuds 5. Ces noeuds peuvent être articulés, auquel cas les barres travaillent exclusivement en traction et en compression. Ils peuvent également être rigides, auquel cas les barres travaillent également en flexion. Les barres supérieures 3, soumises principalement à un effort de compression, sont cintrées, le centre de courbure étant situé du coté des noeuds 5 des triangles 6 dont elles font partie. Ces barres 3 sont reliées par un moyen de liaison 12 aux noeuds 5 opposés des triangles 6 dont elles font partie. Grâce à ce moyen de liaison 12, le risque de flambage des barres supérieures 3 dans le plan des triangles 6 correspondants est réduit. En effet, une déformation de flambage d'une barre supérieure 3 est limitée par la traction naissant dans les moyens de liaison 12. Les dites barres 3 peuvent donc être de construction plus légère. Le calcul montre que l'on peut réaliser une poutre en treillis suivant l'invention 11 dont le poids total, comprenant le poids des barres 2,3,4 et des moyens de liaison 12 est inférieur au poids total d'une poutre en treillis suivant l'art antérieur 1, pour des dimensions extérieures identiques. La morphologie de la poutre en treillis suivant l'invention 11 est donc plus performante que celle d'une poutre en treillis suivant l'art antérieur 1, toutes choses étant égales par ailleurs.
  • Le moyen de liaison 12 peut être une barre ou une tige susceptible de reprendre un effort de traction ou de compression. Il peut également être un ensemble de câbles 13, constituant un éventail, comme représenté à la figure 4. D'autre moyens de liaison 12 aptes à reprendre un effort de traction peuvent être envisagés sans sortir du cadre de l'invention, tels qu'une tôle mince ou un textile structurel.
  • La figure 5 montre un second mode de réalisation d'une poutre en treillis suivant l'invention 11, où des charges réparties s'appliquent aux barres inférieures 4. Un éventail de câbles 13 ou de tiges relie les noeuds 5 supérieurs en des points répartis le long des barres inférieures 4. Ces câbles 13 ou tiges reprennent, en tout ou en partie, la charge répartie. Il en résulte que l'on peut réduire la section des barres inférieures 4.
  • Les composantes suivant les barres 4 des efforts dans deux câbles 13 symétriques induisent une compression dans ces barres 4, réduisant ainsi l'effort total de traction auquel elles sont soumises. Le calcul montre que le poids total des barres et des moyens de liaison 12 d'une telle poutre en treillis suivant l'invention 11 est inférieur au poids total d'une poutre en treillis suivant l'art antérieur 1, toutes choses étant égales par ailleurs.
  • Le premier mode de réalisation, visant à éviter le flambage d'une barre sous l'effet d'un effort de compression, et le second mode de réalisation, visant à éviter la flexion d'une barre sous l'effet de charges appliquées ou résultant de couples de torsion d'un noeud rigide, pourront bien sûr être combinés dans une seule et même poutre en treillis 11 suivant l'invention.
  • La figure 6 est une vue latérale d'un pont suivant l'invention 16, comportant une poutre en treillis 11 suivant l'invention. Le tablier 10 est supporté par des câbles 17, 18 ou des tiges. Les câbles ou les tiges 17 reliant une barre supérieure 3 à une portion du tablier 10 peuvent être orientés, de même que les câbles 13, vers un noeud 5 inférieur. Ceci permet d'éviter les croisements de ces câbles 13 et 17 et donne à l'ensemble un aspect esthétique. Les câbles ou les tiges 18 relient un noeud 5 supérieur à des points du tablier situés en-dessous.
  • La figure 7 illustre un autre mode de suspension du tablier 10. Le tablier 10 y est supporté par des câbles 18 reliant un noeud 5 supérieur à des points du tablier situés tant dans le triangle 6 immédiatement en-dessous du noeud 5 que dans les triangles 6 voisins. Pour la clarté de la figure, les moyens de liaison 12 n'y ont pas été représentés.
  • Les figures 6 et 7 représentent le cas où le tablier est situé sensiblement à mi-hauteur de la poutre en treillis 11. Dans ce cas, la longueur de flambage des barres 2 inclinées est réduite de plus de sa moitié. On peut cependant, sans sortir du cadre de l'invention, réaliser un pont 16 dans lequel le tablier 10 se trouve sensiblement au niveau des barres inférieures 4, ou au niveau des barres supérieures 3. Dans le premier des cas précités, représenté à la figure 8, les câbles 17 de support à partir d'une barre supérieure 3 pourront être omis. Dans le second des cas précités, représenté à la figure 9, les câbles 18 de support à partir d'un noeud 5 supérieur pourront être omis.
  • La figure 10 est une vue latérale d'un exemple de pont suivant l'invention 16 dans laquelle les triangles 6 dont les bases constituent les barres inférieures 4 sont subdivisés, au moyen de barres additionnelles 19, en un maillage triangulaire de dimension réduite. Des câbles ou des tiges 18 relient les noeuds 5 de ce maillage de dimensions réduite aux barres inférieures 4.
  • Les figures 1 à 10 sont des schémas de principe, dans le cas d'une structure plane. Les considérations qui s'y appliquent s'appliquent également aux poutres constituées de deux ou plusieurs structures planes parallèles, reliées par des traverses, ou à des structures tridimensionnelles, constituées de tétraèdres ou de pyramides.
  • La solidarisation des moyens de liaison 12 aux barres supérieures 3 et inférieures 4, ainsi qu'au tablier 10 peut être réalisée de manière rigide. Elle peut cependant avantageusement être réalisée d'une manière telle qu'un amortissement des vibrations est obtenu. Comme représenté à titre d'exemple à la figure 11, le moyen de liaison 12 passe à travers un moyen de calage 14, un joint visco-élastique 15, une barre inférieure 4, un second joint visco-élastique 15, et un second moyen de calage 14. Les moyens de calage 14 peuvent être constitués par exemple d'un boulon, serré sur une extrémité filetée du moyen de liaison 12. Le joint visco-élastique peut par exemple être réalisé en Néoprène. On peut ainsi amortir les mouvements relatifs du moyen de liaison 12 et de la barre inférieure 4 suivant la directions du dit moyen de liaison 12.
  • On a représenté aux figures 12,13 et 14 une exemple de réalisation d'un pont suivant l'invention 16, comportant une poutre suivant l'invention 11. La structure de la poutre est constituée de 5 mailles comportant chacune une pyramide 20 à base sensiblement rectangulaire, sur leur pointe, et reliées par une barre constituant une arête 21 de leur base. Des croix de contreventement 22 assurent la triangulation des dites bases. Des barres inférieures 4 relient les sommets de pyramides 20. Comme on peut le voir aux figures 12,13 et 14, les dimensions longitudinales de chacune des mailles de la structure ne sont pas identiques. Les mailles situées au centre de la portée ont une dimension longitudinale plus importante que les mailles situées au voisinage des extrémités. Ceci permet de réaliser un pont plus léger qu'un pont à mailles de dimensions constantes et de même portée et de même rigidité, ainsi que cela est exposé dans la référence "Proceedings of the ASIA-PACIFIC CONFERENCE ON SHELL AND SPATIAL STRUCTURES, CCESS-IASS '96 - May 21-25,1996 Beijing - China. Ph Samyn et L. Kaisin : 'Harmonic Structures : The Case of an isostatic Truss Beam'; pp. 255-262; (CN)". Les mailles situées aux extrémités du pont 16 ne font pas partie intégrante de la structure de la poutre 11, mais ont pour fonction de supporter les rampes d'accès au tablier 10. Les barres supérieures 3 de ces mailles d'extrémité sont cintrées vers le bas, sous l'effet de la traction des câbles ou des tiges 17 de support des rampes d'accès au tablier 10. Le tablier peut être rectiligne. On peut également le cintrer, ainsi qu'on peut le voir à la figure 12, l'effet d'arc et de câble permettant ainsi de réduire la section et d'éviter le risque de mise en compression alternée des câbles ou tiges 17 et 18. La surface supérieure peut avantageusement constituer un toit 23, afin de mettre les usagers du pont à l'abri des intempéries. Ce toit remplit également la fonction de moyen de liaison 12, en empêchant le flambage des barres supérieures 3 dans une direction horizontale. Des câbles ou tiges de maintien longitudinaux 24 et latéraux 25 assurent la stabilité de l'ensemble de la structure du pont.
  • On comprendra que les exemples ci-dessus ne sont pas limitatifs, et que de nombreuses variantes de poutres 11 ou de ponts 16 peuvent être conçues sans sortir du cadre de la présente invention dans la mesure où elles sont décrites dans les revendications. En particulier, d'autres subdivisons du maillage des triangles 6 que celui donné à titre d'exemple à la figure 10 sont envisageables. Les exemples illustrés par les figures représentent des triangles isocèles, et constituent des poutres dites "WARREN" ou "NEVILLE", mais l'invention s'applique également aux cas où le maillage est constitué de rectangles stabilisés par une diagonale, dans les poutres dites "PRATT" ou "HOWE". Elle peut s'appliquer également à des poutres et des ponts où les barres supérieures ne sont pas parallèles aux barres inférieures.
  • Des ponts suivant l'invention peuvent comprendre plusieurs tabliers, superposés ou juxtaposés, et réservés chacun à un type de circulation, par exemple automobile, ferroviaire ou piétonne.

Claims (9)

  1. Poutre en treillis (11) constituée d'un assemblage de barres (2;3;4), reliées en des noeuds (5) articulés ou rigides, formant des triangles (6),
    des barres (3;4) étant reliées par des moyens de liaison (12) distincts des barres constituant ledit triangle aux noeuds (5) opposés du ou des triangles (6) dont elles font partie,
    caractérisée en ce que
    lesdits moyens de liaison (12) sont choisis parmi les câbles (13), les câbles (13) formant un éventail, les tiges formant un éventail, les textiles structurels et les tôles minces.
  2. Poutre en treillis (11) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de liaison (12) sont solidarisés aux barres (3;4) par des moyens aptes à amortir les vibrations.
  3. Poutre en treillis (11) suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les barres supérieures (3), soumises principalement à un effort de compression, sont cintrées, le centre de courbure étant situé du coté du noeud (5) opposé d'un triangle (6) dont elles font partie.
  4. Pont (16) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une poutre en treillis (11) suivant l'une quelconque des revendications précédentes et au moins un tablier (10).
  5. Pont (16) suivant la revendication 4 caractérisé en ce qu'il comprend un tablier (10) confondu avec les barres inférieures (4) de la poutre en treillis, et qu'un moyen de liaison reliant les dites barres inférieures (4) aux sommets opposés des triangles (6) dont elles font partie reprend en tout ou en partie la charge (9) portée par le dit tablier (10).
  6. Pont (16) suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5 caractérisé en ce qu'il comporte un tablier (10) situé à une hauteur intermédiaire entre les barres inférieures (4) et les barres supérieures (3) de la poutre en treillis (11).
  7. Pont (16) suivant la revendication 6 caractérisé en ce que le tablier (10) est supporté par un éventail de câbles ou des tiges (18) reliant les noeuds (5) supérieurs de la poutre en treillis (11) au dit tablier (10).
  8. Pont (16) suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7 caractérisé en ce que le tablier (10) est supporté par un ensemble de câbles ou des tiges (17) reliant les barres supérieures (3) de la poutre en treillis (11) au dit tablier (10).
  9. Pont (16) suivant l'une quelconque des revendication 7 ou 8 caractérisé en ce que les câbles ou les tiges (17;18) sont solidarisés au tablier (10) par des moyens aptes à amortir les vibrations.
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