FR2684401A1 - Method for producing a tubular construction and construction relating thereto - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé pour réaliser un ouvrage d'art tubulaire, tel qu'un tunnel, notamment dans le cadre d'une structure sous remblai. The present invention relates to a method for producing a tubular work of art, such as a tunnel, in particular within the framework of an embankment structure.
L'invention vise également l'ouvrage constitué par un assemblage d'éléments préfabriqués en béton et se rapportant à ce procédé. The invention also relates to the work consisting of an assembly of precast concrete elements and relating to this process.
L'ouvrage que permet d'obtenir ce procédé est du type comprenant une paroi tubulaire en béton armé dont la partie supérieure est constituée par une voûte et dont la partie inférieure comporte un radier. Dans ces ouvrages, la paroi tubulaire est généralement réalisée en éléments préfabriqués en béton, le radier pouvant luimême être préfabriqué ou coulé en place. The structure which this process allows is of the type comprising a tubular wall of reinforced concrete, the upper part of which is constituted by a vault and the lower part of which comprises a raft. In these structures, the tubular wall is generally made of prefabricated concrete elements, the slab being able to itself be prefabricated or cast in place.
Pour entourer un gabarit prédéterminé, les entrepreneurs utilisent souvent des éléments préfabriqués en béton réalisés à partir de moules dont ils disposent en stock. Ils minimisent ainsi l'investissement en matériel nécessaire à la réalisation de l'ouvrage. Mais cette méthode empirique ne garantit pas la bonne tenue mécanique de l'ouvrage réalisé, car le profil de l'ouvrage est plus déterminé par la forme des moules existants que par une adaptation de ce profil aux contraintes prévues pour l'ouvrage. To surround a predetermined template, contractors often use precast concrete elements made from molds they have in stock. They thus minimize the investment in material necessary for the completion of the work. However, this empirical method does not guarantee the good mechanical strength of the structure produced, because the profile of the structure is more determined by the shape of the existing molds than by an adaptation of this profile to the constraints provided for the structure.
D'autres procédés (voir EP-A-81402) proposent de déterminer la forme et l'épaisseur (généralement variable) des éléments à partir de calculs complets des contraintes auxquelles l'ouvrage devra résister. En pratique, la grande diversité des cas de charges à considérer dans les calculs et la disparité des résultats ainsi obtenus rendent ces procédés inapplicables de manière rigoureuse. En outre, en appliquant un tel procédé, un entrepreneur serait amené à réaliser des moules spécifiques pour chaque ouvrage, ce qui anéantirait sa compétitivité en matière de coût sur des marchés habituellement soumis à des appels d'offres. Other methods (see EP-A-81402) propose to determine the shape and the thickness (generally variable) of the elements from complete calculations of the stresses which the structure will have to resist. In practice, the great diversity of the load cases to be considered in the calculations and the disparity of the results thus obtained make these procedures inapplicable in a rigorous manner. In addition, by applying such a process, an entrepreneur would have to produce specific molds for each structure, which would destroy his cost competitiveness in markets usually subject to tenders.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients ci-dessus en proposant un procédé conciliant les impératifs de coût et de pérennité de l'ouvrage. The present invention aims to remedy the above drawbacks by proposing a method reconciling the imperatives of cost and sustainability of the work.
L'invention concerne ainsi un procédé pour réaliser un ouvrage d'art tubulaire, notamment sous remblai, comprenant un assemblage d'éléments préfabriqués en béton armé dont la partie supérieure est constituée par au moins une voûte et dont la partie inférieure est constituée par un radier, caractérisé en ce que, pour déterminer la forme de l'ouvrage tubulaire qui s'étend entre un niveau inférieur et un niveau supérieur prédéterminés et qui entoure un gabarit prédéterminé, on effectue un calcul de pression en fonction du niveau tenant compte du poids du remblai et des surcharges pouvant s'exercer sur l'ouvrage, on sélectionne un niveau de voûte correspondant sensiblement à une valeur optimale pour laquelle la pression calculée est minimale, on donne à au moins une partie du profil transversal de l'extrados de la voûte une forme d'arc de cercle tangent au niveau de voûte et s'étendant au-delà des lignes verticales passant par les extrémités latérales du gabarit, et on complète le profil transversal de l'ouvrage au moyen de parois latérales s'étendant entre ledit arc de cercle et le radier. The invention thus relates to a method for producing a tubular work of art, in particular under embankment, comprising an assembly of prefabricated elements of reinforced concrete, the upper part of which is constituted by at least one vault and the lower part of which consists of a slab, characterized in that, to determine the shape of the tubular structure which extends between a predetermined lower level and an upper level and which surrounds a predetermined template, a pressure calculation is carried out as a function of the level taking account of the weight of the embankment and of the overloads that can be exerted on the structure, a level of vault corresponding substantially to an optimal value is selected for which the calculated pressure is minimum, at least part of the transverse profile of the upper surface of the arch an arc shape tangent to the arch level and extending beyond the vertical lines passing through the lateral ends of the template, and the transverse profile of the structure is completed by means of side walls extending between the said arc of arc and the raft.
On peut ainsi déterminer la forme et la position de la voûte à partir d'un calcul d'optimisation de la pression en fonction du niveau, qui est d'une mise en oeuvre moins compliquée qu'un calcul complet ab initio des contraintes s'exerçant sur l'ouvrage, un tel calcul complet nécessitant des hypothèses initiales arbitraires sur la structure de l'ouvrage. Si l'entrepreneur dispose de moules répondant aux conditions retenues après le calcul d'optimisation, il peut les utiliser pour fabriquer la voûte dont le sommet sera situé sensiblement au niveau de voûte déterminé. L'épaisseur, le plus souvent constante, des éléments constituant la voûte est déterminée de manière classique par les méthodes de calcul connues et les réglementations en vigueur. Après la détermination de la forme de la voûte et du reste de l'ouvrage, on peut bien entendu vérifier la bonne tenue mécanique de l'ouvrage par un calcul classique de mécanique des sols et de résistance des matériaux et éventuellement modifier certains paramètres si cela s'avère nécessaire. We can thus determine the shape and the position of the vault from a pressure optimization calculation as a function of the level, which is of a less complicated implementation than a complete ab initio calculation of the constraints s' exerting on the structure, such a complete calculation requiring arbitrary initial assumptions on the structure of the structure. If the entrepreneur has molds that meet the conditions selected after the optimization calculation, he can use them to manufacture the vault, the top of which will be located substantially at the determined vault level. The thickness, most often constant, of the elements constituting the vault is conventionally determined by known calculation methods and the regulations in force. After determining the shape of the vault and the rest of the structure, we can of course check the good mechanical strength of the structure by a classical calculation of soil mechanics and material resistance and possibly modify certain parameters if this is necessary.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description cidessous d'exemples de réalisation non limitatifs, lue conjointement aux dessins annexés, dans lesquels:
- la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un ouvrage réalisé selon l'invention avant remblayage de la tranchée
- les figures 2 et 3 sont des schémas en coupe transversale d'ouvrages pouvant être obtenus par le procédé selon l'invention;
- la figure 4 est un graphique illustrant une étape du procédé selon l'invention;
- les figures 5 et 6 sont des schémas perspectifs montrant respectivement le moulage en préfabrication d'un piédroit et d'un élément de voûte;
- la figure 7 est un schéma analogue aux figures 2 ou 3 montrant des variantes du profil de l'ouvrage; et
- la figure 8 montre un mode de jonction d'un piédroit et du radier pour l'ouvrage de la figure 7.Other features and advantages of the present invention will appear in the description below of nonlimiting exemplary embodiments, read in conjunction with the appended drawings, in which:
- Figure 1 is a cross-sectional view of a structure produced according to the invention before backfilling the trench
- Figures 2 and 3 are diagrams in cross section of works obtainable by the method according to the invention;
- Figure 4 is a graph illustrating a step in the method according to the invention;
- Figures 5 and 6 are perspective diagrams respectively showing the molding in prefabrication of a pedestal and an arch element;
- Figure 7 is a diagram similar to Figures 2 or 3 showing variants of the profile of the structure; and
- Figure 8 shows a method of joining a pedestal and the slab for the structure of Figure 7.
Le procédé selon l'invention s'applique notamment à la construction d'ouvrages tubulaires tels que des tunnels sous remblai. L'ouvrage peut par exemple être destiné au croisement de deux voies routières à des niveaux différents, ou encore permettre le passage de piétons ou de bestiaux sous une voie routière, ou aussi assurer la circulation d'un liquide. The method according to the invention is particularly applicable to the construction of tubular structures such as embankment tunnels. The structure may for example be intended for the crossing of two road lanes at different levels, or even allow the passage of pedestrians or cattle under a road lane, or also ensure the circulation of a liquid.
Dans l'exemple représenté à la figure 1, l'ouvrage est posé dans une tranchée 1 creusée dans le sol et il est destiné à être recouvert d'un remblai dépassant ou non le niveau du sol. L'ouvrage peut aussi être posé directement sur le sol préalablement préparé, puis recouvert d'un remblai dont la partie supérieure est rendue plane pour réaliser la voie supérieure. In the example shown in Figure 1, the structure is laid in a trench 1 dug into the ground and it is intended to be covered with an embankment which may or may not exceed the level of the ground. The structure can also be laid directly on the ground previously prepared, then covered with an embankment, the upper part of which is made flat to make the upper track.
On décrira tout d'abord les éléments constitutifs de l'ouvrage dont le procédé selon l'invention permet la construction. We will first describe the constituent elements of the structure whose construction according to the invention.
L'ouvrage représenté à la figure 1 comprend une paroi tubulaire 2, 3, 4 en béton armé formant une structure monolithique, dont la partie supérieure est constitué par une voûte 2 qui, en section transversale comprend dans l'exemple décrit trois éléments préfabriqués 2b, 2a, 2b liés entre eux par deux joints longitudinaux monolithiques 5. Par joints monolithiques, aussi appelés joints clavés, on désigne des joints formés in situ par bétonnage autour d'armatures laissées en attente sur les rives de deux éléments préfabriqués en regard. The structure shown in FIG. 1 comprises a tubular wall 2, 3, 4 of reinforced concrete forming a monolithic structure, the upper part of which is constituted by a vault 2 which, in cross section comprises in the example described three prefabricated elements 2b , 2a, 2b linked together by two monolithic longitudinal joints 5. By monolithic joints, also called keyed joints, are meant joints formed in situ by concreting around reinforcements left waiting on the banks of two prefabricated elements facing each other.
La partie inférieure de l'ouvrage est constituée par un radier 4 soit préfabriqué, soit coulé sur place, et prolongé latéralement par les semelles de piédroits préfabriqués 3. Le profil des piédroits 3, tel qu'illustré sur la figure 1 est en L. Ce profil peut être également en T renversé comme on le verra plus loin. The lower part of the structure consists of a raft 4, either prefabricated or cast in place, and extended laterally by the footings of prefabricated legs 3. The profile of the legs 3, as illustrated in FIG. 1, is L-shaped. This profile can also be in inverted T as will be seen later.
La base des éléments de voûte 2b est rendue solidaire du sommet des piédroits 3 par des joints longitudinaux monolithiques 6. Les joints monolithiques 5, 6 peuvent être avantageusement du type décrit dans la demande de brevet français nO 91 12236 de la demanderesse, comme illustré sur la figure 1. The base of the arch elements 2b is made integral with the top of the piers 3 by monolithic longitudinal joints 6. The monolithic joints 5, 6 can advantageously be of the type described in French patent application No. 91 12236 of the applicant, as illustrated in Figure 1.
L'épaisseur E de la parci tubulaire, les propriétés du béton, et le dimensionnement des armatures des éléments sont déterminés en appliquant les méthodes classiques de la résistance des matériaux, sous réserve que le poids des éléments tubulaires et leurs dimensions restent respectivement compatibles avec les moyens de manutention et le gabarit routier acceptable pour le transport sur le site. The thickness E of the tubular section, the properties of the concrete, and the dimensioning of the reinforcements of the elements are determined by applying the conventional methods of the resistance of the materials, provided that the weight of the tubular elements and their dimensions remain respectively compatible with the means of handling and the acceptable road gauge for transport on site.
Habituellement, la paroi tubulaire doit remplir les conditions de s'étendre entre un niveau inférieur NO et un niveau supérieur NS prédéterminés, et d'entourer un gabarit ABCD prédéterminé. Les niveaux NO et NS et le gabarit ABCD sont généralement imposés par le cahier des charges de l'ouvrage. Usually, the tubular wall must fulfill the conditions to extend between a predetermined lower level NO and an upper level NS, and to surround a predetermined template ABCD. Levels NO and NS and the template ABCD are generally imposed by the specifications of the work.
Conformément à la présente invention, pour déterminer la forme de la paroi tubulaire 2, 3, 4, on sélectionne d'abord un niveau de voûte N1, destiné à devenir le niveau supérieur de l'extrados de la voûte 2. In accordance with the present invention, in order to determine the shape of the tubular wall 2, 3, 4, a level of arch N1 is first selected, intended to become the upper level of the upper surface of the arch 2.
Dans une première étape, on effectue un calcul de pression en fonction du niveau. Ce calcul tient compte de l'action combinée des charges d'exploitation qui comprennent:
- des actions permanentes traduisant le poids propre, la poussée des remblais et les charges verticales des remblais majorées par le coefficient de Marston (donné par des abaques connues, voir par exemple l'article "Iowa Engineering Experiment Station - The theory of External Loads on Closed Conduits in the Light of Latest Experiments", A. Marston, Iowa State College, 19 Février 1930, pages 1 à 17)
- des surcharges mobiles (telles que véhicules
Z, voir figure 2) auxquelles devra résister l'ouvrage.In a first step, a pressure calculation is carried out as a function of the level. This calculation takes into account the combined action of operating expenses which include:
- permanent actions reflecting the dead weight, the thrust of the embankments and the vertical loads of the embankments increased by the Marston coefficient (given by known abacuses, see for example the article "Iowa Engineering Experiment Station - The theory of External Loads on Closed Conduits in the Light of Latest Experiments ", A. Marston, Iowa State College, February 19, 1930, pages 1 to 17)
- mobile overloads (such as vehicles
Z, see figure 2) which the structure must resist.
Dans le cas où l'ouvrage est destiné à s'étendre sous une voie routière, les valeurs nominales de ces surcharges mobiles sont données par des réglementations. In the case where the structure is intended to extend under a road, the nominal values of these mobile overloads are given by regulations.
Dans le calcul, ces charges et surcharges sont affectées de coefficients de pondération prévus par les règlements en fonction de leur nature (permanente, aléatoire...), du mode de calcul et du type de la voie supérieure. On considère une facette horizontale G supposée indéformable placée à un niveau donné, repéré par sa profondeur H par rapport au niveau supérieur prédéterminé NS, la facette subissant les charges d'exploitation ci-dessus (voir figure 2). In the calculation, these loads and overloads are assigned weighting coefficients provided for by the regulations according to their nature (permanent, random, etc.), the calculation method and the type of upper track. We consider a horizontal facet G assumed to be undeformable placed at a given level, identified by its depth H with respect to the predetermined upper level NS, the facet undergoing the operating loads above (see FIG. 2).
Le graphique de la figure 4 donne un exemple typique de résultats du calcul, la pression calculée P en tonnes par mètre carré s'exerçant sur la facette G étant portée en abscisse et la hauteur H en mètres étant portée en ordonnée. La courbe 10 en trait continu représente la pression due à l'action permanente des remblais. Cette pression est croissante en fonction de la profondeur H. The graph in FIG. 4 gives a typical example of calculation results, the calculated pressure P in tonnes per square meter exerted on the facet G being plotted on the abscissa and the height H in meters being plotted on the ordinate. Curve 10 in solid lines represents the pressure due to the permanent action of the embankments. This pressure increases as a function of the depth H.
Les courbes 11 en tirets et 12 en trait mixte représentent la pression résultant des surcharges mobiles dans deux cas de charge différents. Cette pression est généralement décroissante en fonction de la profondeur H.Curves 11 in dashed lines and 12 in dashed lines represent the pressure resulting from mobile overloads in two different load cases. This pressure is generally decreasing as a function of the depth H.
Les courbes 13 et 14 représentent la pression totale obtenue dans les deux cas de charge donnant lieu respectivement aux courbes 11 et 12. Dans chaque cas de charge, la pression totale passe par un minimum. On retient pour fixer le niveau de voûte N1 une profondeur H1 correspondant sensiblement au minimum de la pression calculée. Si les minima calculés pour différents cas de charge présentent une certaine dispersion, on pourra retenir la profondeur HI correspondant à la plus grande valeur de pression parmi les différents minima (cas de charge le plus défavorable).Curves 13 and 14 represent the total pressure obtained in the two load cases giving rise to curves 11 and 12 respectively. In each load case, the total pressure passes through a minimum. To fix the level of arch N1, a depth H1 corresponding to the minimum of the calculated pressure is retained. If the minima calculated for different load cases have a certain dispersion, the depth HI corresponding to the greatest pressure value among the different minima (the most unfavorable load case) can be used.
Après avoir ainsi sélectionné la profondeur H1 donnant le niveau de voûte N1, on détermine la forme de la paroi tubulaire de l'ouvrage. On donne à une partie du profil transversal de l'extrados de la voûte 2 une forme d'arc de cercle 20 tangent au niveau de voûte N1 et s'étendant au-delà des lignes verticales L passant par les extrémités latérales du gabarit ABCD. Cet arc de cercle 20, de centre M2 et de rayon R2, correspondant à la partie centrale de la voûte 2, est représenté aux figures 1 et 2. I1 est constitué par l'arc TU qui s'étend entre deux rayons S1, S2. After having thus selected the depth H1 giving the level of arch N1, the shape of the tubular wall of the structure is determined. A part of the transverse profile of the upper surface of the vault 2 is given the shape of an arc of a circle 20 tangent to the level of the vault N1 and extending beyond the vertical lines L passing through the lateral ends of the template ABCD. This arc of a circle 20, of center M2 and of radius R2, corresponding to the central part of the vault 2, is represented in FIGS. 1 and 2. I1 is constituted by the arc TU which extends between two rays S1, S2 .
Les extrémités T et U de l'arc 20, comme indiqué plus haut, sont situées au-delà des verticales AB et CD du gabarit respectivement. Cette disposition correspond au cas général. Des cas limites seront examinés plus loin. The ends T and U of the arc 20, as indicated above, are located beyond the verticals AB and CD of the template respectively. This provision corresponds to the general case. Borderline cases will be discussed below.
Une certaine latitude est laissée au concepteur de l'ouvrage en ce qui concerne la valeur du rayon de courbure R2 de l'élément de voûte 20 et les positions latérales des points T et U. En particulier, on tiendra compte: du poids de l'élément 20, de son gabarit pour le transport et des moules existants pour les éléments de voûte préfabriqués, déjà en possession de l'entrepreneur et dont le rayon est voisin de celui du cercle de rayon
R2 passant au-dessus de B et de C et s'étendant au-delà de ces points, étant noté qu'il y a avantage à choisir un rayon R2, aussi faible que possible si l'on veut réduire le plus possible les efforts auxquels sera soumise la voûte.A certain latitude is left to the designer of the work as regards the value of the radius of curvature R2 of the arch element 20 and the lateral positions of the points T and U. In particular, account will be taken of: the weight of l element 20, of its template for transport and existing molds for the prefabricated vault elements, already in the contractor's possession and whose radius is close to that of the radius circle
R2 passing over B and C and extending beyond these points, it being noted that there is an advantage in choosing a radius R2, as small as possible if we want to reduce the efforts as much as possible to which the vault will be subjected.
Si l'on veut limiter le prix de revient de l'ouvrage, on prendra essentiellement en considération les coûts des postes "moules", "armatures", et "béton". If we want to limit the cost price of the structure, we will essentially take into consideration the costs of the items "molds", "reinforcements", and "concrete".
Le coût des moules étant particulièrement important, l'invention prévoit précisément de déterminer le rayon R2 en fonction de la reprise d'un moule préexistant. The cost of the molds being particularly high, the invention provides precisely for determining the radius R2 as a function of the recovery of a pre-existing mold.
Le profil transversal de la paroi tubulaire est complété en déterminant celui des parois latérales situées entre l'arc de cercle 20 et le radier 4. Dans exemple illustré aux figures 1 et 2, ces parties latérales comprennent les éléments de piédroit 3 et une partie inférieure de la voûte 2 ayant également une forme d'arc de cercle 21, 22 s'étendant au-delà des points T et
U précédemment définis et qui assurent le raccordement avec les extrémités des piédroits.The transverse profile of the tubular wall is completed by determining that of the lateral walls located between the arc of a circle 20 and the raft 4. In the example illustrated in FIGS. 1 and 2, these lateral parts include the pedestal elements 3 and a lower part of the vault 2 also having the shape of an arc of a circle 21, 22 extending beyond the points T and
U previously defined and which ensure the connection with the ends of the sides.
Plus précisément, le profil de ltextrados de la voûte 2 comprend le premier arc de cercle 20 (TU) et, de chaque côté du gabarit ABCD, un second arc de cercle 21, 22 (arcs VT et WU respectivement) qui se raccordent tangentiellement au premier arc de cercle 20 et à la rive supérieure de l'élément de piédroit 3 correspondant. Les centres Mll, M12 des seconds arcs de cercle 21, 22 sont ainsi situés sur les rayons S1, S2 délimitant le premier arc de cercle 20. More precisely, the profile of the text of the vault 2 comprises the first circular arc 20 (TU) and, on each side of the template ABCD, a second circular arc 21, 22 (arcs VT and WU respectively) which are tangentially connected to the first arc 20 and at the upper edge of the corresponding pedestal element 3. The centers M11, M12 of the second circular arcs 21, 22 are thus located on the radii S1, S2 delimiting the first circular arc 20.
La valeur du rayon R1 est de préférence au moins égale à quatre fois l'épaisseur E de la paroi tubulaire au voisinage de ce second arc de cercle 21, 22. The value of the radius R1 is preferably at least equal to four times the thickness E of the tubular wall in the vicinity of this second arc 21, 22.
Les seconds arcs de cercle 21, 22 de la voûte 2 s'étendent entre les rayons S1, S2 et d'autres rayons S3,
S4 passant par les centres Mli, M12 et perpendiculaires au sommet de l'élément de piédroit 3.The second circular arcs 21, 22 of the arch 2 extend between the rays S1, S2 and other rays S3,
S4 passing through the centers Mli, M12 and perpendicular to the top of the pedestal element 3.
De préférence, la valeur du rayon R1 est également déterminée en fonction des éléments de moules disponibles au sein de l'entreprise de manière à limiter l'investissement préalable à la réalisation de l'ouvrage. Preferably, the value of the radius R1 is also determined as a function of the mold elements available within the company so as to limit the investment prior to the completion of the work.
On choisira ainsi un élément de moule circulaire existant pouvant être aisément raccordé à l'élément de moule servant à réaliser les parties de voûte 20. Sous réserve que son rayon extérieur soit au moins égal à 4 fois l'épaisseur E de la paroi, qu'il n'implique pas un trop grand déport des points V et W par rapport aux lignes L, et enfin qu'il n'impose pas une courbure trop forte des armatures en acier.We will thus choose an existing circular mold element that can be easily connected to the mold element used to make the arch parts 20. Provided that its outside radius is at least equal to 4 times the thickness E of the wall, which 'it does not imply too great an offset of the points V and W with respect to the lines L, and finally that it does not impose too strong a curvature of the steel reinforcements.
Les éléments de piédroit 3 comprennent chacun une semelle 3a qui prolonge latéralement le radier 4 et un montant 3b qui, dans l'exemple représenté à la figure 1 est plan et vertical. La semelle 3a permet à l'élément de piédroit 3 d'être autostable lors de la pose de l'ouvrage. Les éléments de piédroit 3 seront généralement réalisables à partir de moules dont dispose l'entrepreneur. The pedestal elements 3 each comprise a sole 3a which extends laterally the raft 4 and an upright 3b which, in the example shown in Figure 1 is planar and vertical. The sole 3a allows the pedestal element 3 to be freestanding during the installation of the structure. The pedestal elements 3 will generally be feasible from molds available to the contractor.
L'angle K des montants 3a, 3b du piédroit, qui est droit sur la figure 1, peut dans la pratique dépasser 90 , compte tenu des positions respectives du point V (ou
W) et du sommet du dièdre formé par les faces du piédroit au fond de la tranchée 1. Des exemples correspondants seront donnés plus loin en référence aux figures 7 et 8.The angle K of the uprights 3a, 3b of the pedestal, which is straight in FIG. 1, can in practice exceed 90, taking into account the respective positions of point V (or
W) and from the top of the dihedral formed by the faces of the pedestal to the bottom of trench 1. Corresponding examples will be given below with reference to FIGS. 7 and 8.
Si l'élément de voûte supérieur 20 correspondant à l'arc TU est trop large pour le transport ou trop lourd pour les engins de levage sur le chantier, l'invention prévoit, comme représenté à la figure 1, de le scinder en plusieurs arcs circulaires 2a, 2b qui sont raccordés entre eux au niveau de joints monolithiques 5. If the upper arch element 20 corresponding to the arc TU is too wide for transport or too heavy for lifting equipment on site, the invention provides, as shown in FIG. 1, to split it into several arcs circular 2a, 2b which are connected together at the level of monolithic joints 5.
Ceux-ci comprennent une reprise en boucle des armatures et un bétonnage avec une face supérieure horizontale plane et un raccord arrondi pour faciliter l'écoulement des eaux de ruissellement. La position des joints 5 est indépendante de celle des points T, U délimitant l'arc 20 de rayon R2.These include reinforcement looping and concreting with a flat horizontal upper face and a rounded connection to facilitate the flow of runoff water. The position of the seals 5 is independent of that of the points T, U delimiting the arc 20 of radius R2.
Les éléments 2a, 2b seront en général réalisés à partir de moules dont dispose déjà l'entrepreneur et qui correspondent au plus petit rayon de courbure R2 du premier arc de cercle 20 permettant à cet arc de cercle 20 d'être tangent au niveau de voûte N1 et de dépasser les lignes verticales L. Si aucun moule disponible ne convient, l'entrepreneur peut faire réaliser de nouveaux moules, lesquels pourront être réutilisés pour réaliser d'autres ouvrages ultérieurement. The elements 2a, 2b will generally be made from molds which the contractor already has and which correspond to the smallest radius of curvature R2 of the first arc 20 allowing this arc 20 to be tangent to the level of the arch N1 and go beyond the vertical lines L. If no available mold is suitable, the contractor can have new molds made, which can be reused to make other works later.
Pour réaliser, comme montré sur la figure 1 des arcs tels que 2b constitués par deux arcs de cercle raccordés de rayons R1 et R2, correspondant respectivement à une partie du premier arc de cercle 20 et au second arc de cercle 21, 22, il est avantageusement prévu de souder entre eux deux éléments de moule 41, 42 (figure 5) de rayons correspondants R2 et R1, mis bout à bout. Ces éléments de moule sont placés de telle sorte, lors de la coulée du béton, que l'espace annulaire soit vertical. To make, as shown in FIG. 1, arcs such as 2b constituted by two circular arcs connected with radii R1 and R2, corresponding respectively to part of the first circular arc 20 and to the second circular arc 21, 22, it is advantageously provided to weld together two mold elements 41, 42 (Figure 5) of corresponding radii R2 and R1, placed end to end. These mold elements are placed so that, when the concrete is poured, the annular space is vertical.
D'autres formes possibles de la paroi tubulaire de l'ouvrage sont représentées aux figures 2 et 3, dans lesquelles des références identiques désignent des éléments identiques ou analogues. Other possible forms of the tubular wall of the structure are shown in Figures 2 and 3, in which identical references designate identical or analogous elements.
Dans l'exemple représenté à la figure 2, les montants 103b des éléments de piédroit 103, qui s'étendent entre la semelle 103 et la voûte, sont plans et inclinés vers l'extérieur par rapport à la verticale. In the example shown in Figure 2, the amounts 103b of the pedestal elements 103, which extend between the sole 103 and the arch, are planar and inclined outwardly relative to the vertical.
La semelle 103a des éléments de piédroit 103 se prolonge extérieurement au-delà des montants 103b pour que l'élément de piédroit 103 soit autostable. Le radier coulé en place 104 est légèrement concave pour permettre l'écoulement des eaux de ruissellement. En outre, dans l'exemple de la figure 2, la voûte 102 est réalisée en un seul élément préfabriqué incluant les trois portions en arc de cercle 21, 20, 22. Le choix d'une voûte en un seul élément ou en plusieurs éléments liés par des joints monolithiques dépendra essentiellement, comme indiqué, de critères d'encombrement et de poids lors du transport.The sole 103a of the pedestal elements 103 extends externally beyond the uprights 103b so that the pedestal element 103 is freestanding. The raft poured in place 104 is slightly concave to allow the flow of runoff water. Furthermore, in the example of FIG. 2, the vault 102 is produced in a single prefabricated element including the three portions in an arc 21, 20, 22. The choice of a vault in a single element or in several elements linked by monolithic joints will depend essentially, as indicated, on space and weight criteria during transport.
Dans l'exemple illustré à la figure 3, la voûte 202 est réalisée en un seul élément préfabriqué correspondant à l'arc de cercle 20 tangent au niveau de voûte N1 et s'étendant entre les points T et U. Les éléments de piédroit 203 ont des montants 203b incurvés. In the example illustrated in FIG. 3, the arch 202 is produced in a single prefabricated element corresponding to the arc of a circle 20 tangent to the level of arch N1 and extending between the points T and U. The pedestal elements 203 have 203b curved uprights.
Ces montants 203b ont un profil en arc de cercle de centre M3i, M32 et de rayon R3. Pour que la voûte 202 se raccorde tangentiellement au sommet des éléments de piédroit 203, les centres M31, M32 de ces arcs de cercle sont situés respectivement sur les rayons 51, S2 délimitant l'arc de cercle 20 de la voûte 202.These uprights 203b have a profile in an arc of a center M3i, M32 and of radius R3. So that the arch 202 is tangentially connected to the top of the pedestal elements 203, the centers M31, M32 of these arcs of a circle are situated respectively on the spokes 51, S2 delimiting the arc of a circle 20 of the arch 202.
Dans tous les cas, les piédroits sont moulés comme le montre la figure 6, le montant tel que 3b étant placé verticalement et la semelle 3a étant réservée à la partie supérieure entre les deux coquilles 51, 52 du moule placées en regard. Les piédroits préfabriqués peuvent aussi incorporer une partie des arcs de raccordement tels que 21, 22 avec la partie supérieure de la voûte. In all cases, the legs are molded as shown in Figure 6, the amount such as 3b being placed vertically and the sole 3a being reserved for the upper part between the two shells 51, 52 of the mold placed opposite. Prefabricated pedestals can also incorporate part of the connecting arches such as 21, 22 with the upper part of the arch.
Dans une autre variante, les deux piédroits de l'ouvrage peuvent être dissymétriques. Ainsi, à la figure 7, le rayon R4 du montant 303b du piédroit gauche 303 est plus petit que le rayon R3 du montant 203b du piédroit droit 203. Dans ce cas aussi, les montants circulaires des piédroits précités sont avantageusement obtenus à partir de moules existants et des joints monolithiques entre la semelle 303a et le montant 303b peuvent être réalisés . In another variant, the two legs of the structure can be asymmetrical. Thus, in FIG. 7, the radius R4 of the amount 303b of the left pedestal 303 is smaller than the radius R3 of the amount 203b of the right pedestal 203. In this case also, the circular amounts of the aforementioned pedestals are advantageously obtained from molds existing and monolithic joints between the sole 303a and the amount 303b can be made.
Comme montré à la figure 8, les armatures 304a, 304b des deux éléments à raccorder se chevauchent, l'armature 304b reposant sur une cale 53, elle-même posée sur un béton de propreté 54 du radier. As shown in FIG. 8, the reinforcements 304a, 304b of the two elements to be connected overlap, the reinforcement 304b resting on a wedge 53, itself placed on a concrete of cleanliness 54 of the raft.
Diverses autres formes de la paroi tubulaire peuvent encore être obtenues en appliquant le procédé selon l'invention. Various other shapes of the tubular wall can also be obtained by applying the method according to the invention.
Le procédé est également applicable à la réalisation d'ouvrages à arches multiples dans lesquelles plusieurs voûtes sont juxtaposées, les éléments de piédroit entre voûtes adjacentes pouvant alors être communs aux deux arches et de préférence orientés verticalement. Dans ce cas, un noeud est formé à la jonction des deux éléments de voûte. The method is also applicable to the production of structures with multiple arches in which several arches are juxtaposed, the pedestal elements between adjacent arches then being able to be common to the two arches and preferably oriented vertically. In this case, a knot is formed at the junction of the two arch elements.
Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre de façon relativement simple sans avoir à faire d'hypothèses initiales arbitraires quant à la structure de l'ouvrage. Il permet en général à l'entrepreneur d'utiliser des éléments préfabriqués facilement disponibles tout en assurant une bonne tenue mécanique de l'ouvrage, celle-ci pouvant être vérifiée par un calcul a posteriori effectué selon les méthodes classiques. Dans certains cas, le niveau optimal déterminé par le calcul de pression peut s'avérer très proche de la partie supérieure du gabarit, voire être situé en dessous de la partie supérieure du gabarit. Dans de tels cas, où la réalisation de l'ouvrage est de toute façon délicate, on donnera à la voûte une faible courbure de façon que l'intrados de la paroi tubulaire soit aussi proche que possible de la forme du gabarit. Dans d'autres cas, le niveau inférieur NO sera à une grande profondeur par rapport au niveau de voûte sélectionné N1. Dans de tels cas, on donnera à la voûte une forme pratiquement en plein cintre, laquelle lui permet de résister au mieux aux sollicitations du remblai et des charges mobiles. The method according to the invention can be implemented in a relatively simple manner without having to make arbitrary initial assumptions as to the structure of the structure. It generally allows the contractor to use easily available prefabricated elements while ensuring good mechanical strength of the structure, which can be verified by an a posteriori calculation carried out according to conventional methods. In some cases, the optimal level determined by the pressure calculation may prove to be very close to the upper part of the template, or even be located below the upper part of the template. In such cases, where the construction of the structure is in any case delicate, the vault will be given a slight curvature so that the underside of the tubular wall is as close as possible to the shape of the template. In other cases, the lower level NO will be at a great depth compared to the selected level of arch N1. In such cases, the vault will be given a practically semicircular shape, which allows it to withstand as best as possible the stresses of the embankment and mobile loads.
Mais dans la majorité des cas, on pourra utiliser le niveau de voûte sélectionné, pourvu que celui-ci ne soit pas à une profondeur Hî inférieure à une valeur minimale h (figures 2 et 3) pouvant être fixé par le cahier des charges (par exemple pour tenir compte d'une profondeur minimale des fondations d'une chaussée devant passer au-dessus de l'ouvrage). But in the majority of cases, it will be possible to use the selected level of vault, provided that it is not at a depth Hî less than a minimum value h (FIGS. 2 and 3) which can be fixed by the specifications (by example to take into account a minimum depth of the foundations of a roadway that must pass over the structure).
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