FR2732045A1 - Infrastructure for rails supporting travelling gantry cranes lifting heavy loads - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention se rapporte à l'infrastructure qui supporte les rails pour la circulation de portiques de levage à très forte charge. Pour de telles applications, il est essentiel que l'alignement et le niveau des rails soient réglés et maintenus dans le temps avec une très grande précision. Bien entendu, chaque voie doit avoir une résistance mécanique suffisante pour supporter les charges prévues. The present invention relates to the infrastructure which supports the rails for the circulation of gantry cranes at very high load. For such applications, it is essential that the alignment and level of the rails are adjusted and maintained over time with very high precision. Of course, each track must have sufficient mechanical strength to support the expected loads.
La technique de construction de telles voies ferrées est différente de celle des voies ferrées classiques de chemin de fer où les rails sont supportés par un ballast non aggloméré. Jusqu'à présent pour construire une voie ferrée qui doit être très fortement chargée, on dispose de deux solutions. The construction technique of such railway tracks is different from that of conventional railway tracks where the rails are supported by non-agglomerated ballast. So far, to build a railroad which must be very heavily loaded, we have two solutions.
Pour réaliser un premier type de soubassement on établit d'abord une fondation rigide constituée d'un bloc en béton de ciment d'épaisseur variable, mais d'au moins 0,15 r et de 1,20 a de largeur. Une longrine fortement armée est ensuite réalisée sur cette fondation. Cette longrine est de 0,60 a de largeur pour une épaisseur variant entre 0,60 et 0,80 a. Dans ce type de réalisation, les rails sont posés sur une structure telle que décrite précédemment. To make a first type of base, a rigid foundation is first established consisting of a cement concrete block of variable thickness, but at least 0.15 r and 1.20 a wide. A heavily reinforced sill is then built on this foundation. This sill is 0.60 a wide for a thickness varying between 0.60 and 0.80 a. In this type of embodiment, the rails are placed on a structure as described above.
Cependant, la construction de la longrine nécessite des délais importants liés aux travaux de coffrage, de ferraillage et de bétonnage. De plus, pendant l'exploitation, le passage répété des charges roulantes sur la longrine provoque l'affouillement par effet dynamique et il en résulte l'apparition de tassements importants incompatibles avec les exigences fonctionnelles de circulation des portiques. However, the construction of the sill requires significant delays related to the formwork, reinforcement and concreting work. In addition, during operation, the repeated passage of rolling loads on the sill causes scouring by dynamic effect and this results in the appearance of significant settlements incompatible with the functional requirements of gantry circulation.
Pour y remédier, il est procédé périodiquement au recalage des rails par la mise en place de platines en acier entre les rails et le béton, afin d'assurer l'horizontabilité du chemin de roulement. Toutefois, cette réfection n'est plus applicable lorsque les tassements sont supérieurs à 3 cm. To remedy this, the rails are periodically recalibrated by placing steel plates between the rails and the concrete, in order to ensure the horizontality of the raceway. However, this repair is no longer applicable when the settlements are greater than 3 cm.
Dans un deuxième type de construction les rails sont placés sur des traverses en bois disposées sur une couche de fondation très épaisse d'au moins 0,60 m en matériaux traités aux liants hydrauliques. Ces matériaux traités aux liants hydrauliques sont par exemple des graves-laitier, des gravesciment, des graves cendres volantes, des graves pouzzolanes chaux, du béton compacté ou maigre. Ils sont liés et présentent une certaine cohérence après solidification. In a second type of construction, the rails are placed on wooden sleepers placed on a very thick foundation layer of at least 0.60 m made of materials treated with hydraulic binders. These materials treated with hydraulic binders are for example gravels-slag, gravels, serious fly ash, severe lime pozzolans, compacted or lean concrete. They are linked and present a certain coherence after solidification.
Cette solution est coûteuse car elle impose la mise en oeuvre d'une fondation large et épaisse, donc fortement consommatrice en matériaux traités. Par ailleurs, le respect des exigences de compacité suppose une réalisation en plusieurs couches et, malgré cette disposition constructive, il n'est pas possible de satisfaire actuellement les exigences altimétriques de 2 à 3 mmo imposées à la surface. De plus, dans le cas des matériaux traités aux liants hydrauliques, la fissuration incontournable due au retrait hydraulique et thermique de ces matériaux a pour effet de provoquer une discontinuité, se traduisant par de légers affaissements consécutivement à l'érodabilité des bords. This solution is costly because it requires the implementation of a wide and thick foundation, which therefore consumes a lot of treated materials. Furthermore, compliance with the compactness requirements presupposes construction in several layers and, despite this constructive arrangement, it is not currently possible to satisfy the altimetric requirements of 2 to 3 mmo imposed on the surface. In addition, in the case of materials treated with hydraulic binders, the inevitable cracking due to the hydraulic and thermal shrinkage of these materials has the effect of causing a discontinuity, resulting in slight sagging consecutive to the erodibility of the edges.
Cette solution ne permet donc pas de remplir toutes les exigences auxquelles doit satisfaire le chemin de roulement. This solution therefore does not make it possible to fulfill all the requirements which the raceway must meet.
La présente invention s'est fixée pour but de trouver un moyen économique et sûr de réaliser un chemin de roulement pour une voie ferrée destinée à supporter des engins de tràs fort poids et n'ayant pas les inconvénients mentionnés cidessus. The present invention has set itself the goal of finding an economical and safe means of producing a raceway for a railroad intended to support vehicles of very heavy weight and not having the drawbacks mentioned above.
A cette fin, l'invention concerne un chemin de roulement comprenant des rails qui reposent sur des traverses, lesdites traverses étant disposées perpendiculairement aux rails avec un espacement régulier et reposant elles mêmes sur une fondation massive parallèle aux rails. To this end, the invention relates to a raceway comprising rails which rest on crosspieces, said crosspieces being arranged perpendicular to the rails with regular spacing and themselves resting on a massive foundation parallel to the rails.
Selon l'invention, l'ensemble est supporté par un berceau de confinement continu dont la section transversale est en forme de U, la couche de fondation reposant sur le fond plan du berceau. According to the invention, the assembly is supported by a continuous confinement cradle whose cross section is U-shaped, the foundation layer resting on the flat bottom of the cradle.
I1 est possible d'améliorer la structure du chemin de roulement telle que présentée par l'invention en isolant la fondation du berceau avec une couche résiliente. It is possible to improve the structure of the raceway as presented by the invention by isolating the foundation of the cradle with a resilient layer.
En substance, le berceau possédera, de préférence, une forte inertie grâce à sa forme caractéristique en U, s'inscrivant dans un rectangle d'environ 1,10 mètre de largeur et d'une hauteur de 0,65 mètre, et ayant une épaisseur minimale de 0,15 mètre. In essence, the cradle will preferably have a high inertia thanks to its characteristic U-shape, forming a rectangle of about 1.10 meters in width and 0.65 meters in height, and having a minimum thickness of 0.15 meter.
Dans un mode de réalisation privilégiée la fondation est constituée d'un bloc de béton maigre, et les traverses sont en bois. In a preferred embodiment, the foundation consists of a block of lean concrete, and the crosspieces are made of wood.
Selon une variante de réalisation de l'invention, la fondation est constituée par des matériaux non traités, c'està-dire non liés. Dans ce cas la forme en U du berceau est particulièrement adaptée pour permettre le confinement des matériaux non traités (du type ballast). Dans ce cas, les matériaux non liés viendront s'appuyer sur les deux côtés du
U, la fondation ainsi constituée s'ajustant au fond du berceau à l'endroit où les côtés rejoignent l'embrase du berceau.According to an alternative embodiment of the invention, the foundation consists of untreated materials, that is to say unbound materials. In this case the U-shape of the cradle is particularly suitable for allowing the confinement of untreated materials (of the ballast type). In this case, unbound materials will come to rest on both sides of the
U, the foundation thus formed adjusting to the bottom of the cradle where the sides meet the base of the cradle.
Une variante équivalente consiste à augmenter l'épaisseur de l'embase du berceau et à supprimer la couche de fondation. An equivalent variant consists in increasing the thickness of the base of the cradle and in removing the foundation layer.
Dans une forme de réalisation de l'invention, le berceau est réalisé en béton coulé en place et comporte des aciers filants disposés à sa périphérie pour tenir compte des reprises de bétonnage; ces aciers filants peuvent être au nombre de 8 par section transversale du berceau et être de diamètre de 10 mm. Ces aciers filants participent passivement à la résistance de l'ensemble de la structure. In one embodiment of the invention, the cradle is made of concrete poured in place and comprises threading steels arranged at its periphery to take account of the resumption of concreting; these threading steels can be 8 in number per cross section of the cradle and be 10 mm in diameter. These spinning steels participate passively in the resistance of the entire structure.
L'utilisation d'un berceau en béton coulé en place permet ainsi le confinement des matériaux de répartition des charges sous le chemin de roulement. The use of a concrete cradle cast in place thus allows the containment of load distribution materials under the raceway.
Le chemin de roulement de l'invention comprend trois parties:
- la voie ferrée comprend un berceau en béton coulé en place qui supporte une fondation constituée par un bloc massif de béton maigre. Ces deux éléments forment une bande parallèle aux rails et continue.The raceway of the invention comprises three parts:
- the railway includes a concrete cradle cast in place which supports a foundation made up of a massive block of lean concrete. These two elements form a strip parallel to the rails and continuous.
- la fondation est surmontée de traverses qui soutiennent les rails à espaces réguliers et qui sont disposées perpendiculairement à la voie de roulement. - the foundation is surmounted by crosspieces which support the rails at regular spaces and which are arranged perpendicular to the track.
L'espacement des traverses, lié à l'intensité de la charge, est le plus souvent défini selon les normes SNCF.The spacing of the crosspieces, linked to the intensity of the load, is most often defined according to SNCF standards.
Généralement, les traverses sont en bois, mais elles peuvent aussi être réalisées dans un autre matériau, en béton par exemple;
- le berceau a, en coupe transversale, une forme de U qui peut dépasser verticalement les traverses. I1 n'est pas indispensable que les deux côtés, de la forme en U du berceau, dépassent le niveau supérieur des traverses. Cette construction dépend des exigences de raccordement avec la plate-forme. Les deux côtés de la forme en U du berceau peuvent être construits à des niveaux variables selon les cas.Generally, the sleepers are made of wood, but they can also be made of another material, concrete for example;
- The cradle has, in cross section, a U shape which can vertically protrude from the sleepers. It is not essential that the two sides, of the U shape of the cradle, exceed the upper level of the crosspieces. This construction depends on the connection requirements with the platform. The two sides of the U-shape of the cradle can be built at varying levels depending on the case.
L'un des rôles de cette forme en U est de créer une augmentation du moment d'inertie par rapport à une section rectangulaire, ceci permettant d'obtenir une plus grande résistance à la flexion du berceau. One of the roles of this U-shape is to create an increase in the moment of inertia compared to a rectangular section, this making it possible to obtain greater resistance to bending of the cradle.
D'autre part, grâce au volume imposant du berceau, on obtient un élément à forte inertie qui permet de diminuer la pression sur le sol et ainsi éviter un affouillement par effet dynamique provoqué par le passage répété des portiques à forts tonnages sur le chemin de roulement. On the other hand, thanks to the imposing volume of the cradle, an element with high inertia is obtained which makes it possible to reduce the pressure on the ground and thus avoid scouring by dynamic effect caused by the repeated passage of gantry cranes with high tonnages on the way to rolling.
Dans une forme de réalisation de l'invention, l'ensemble comprend une couche résiliente qui isole la fondation en béton maigre du support en forme de berceau et permet ainsi d'absorber une partie des chocs. In one embodiment of the invention, the assembly comprises a resilient layer which isolates the lean concrete foundation from the cradle-shaped support and thus makes it possible to absorb part of the shocks.
L'ensemble peut également comporter des dispositifs de réglage et de mise à niveau des rails et des éléments d'ancrage des rails après ce réglage. The assembly may also include devices for adjusting and leveling the rails and elements for anchoring the rails after this adjustment.
Cette disposition permet de conjuguer les propriétés fonctionnelles de chaque constituant et la structure composite résultante offre des avantages par rapport aux constructions utilisées antérieurement. This arrangement makes it possible to combine the functional properties of each constituent and the resulting composite structure offers advantages over the constructions used previously.
Le berceau contient des aciers filants à la périphérie de la pièce pour tenir compte des reprises de bétonnage. Il en résulte une structure de géométrie optimisée très peu ferraillée qui est d'autant plus économique qu'elle est facile à construire et rapide à réaliser. The cradle contains continuous steels at the periphery of the part to take account of the concreting occasions. This results in an optimized geometry structure with very little scrap which is all the more economical as it is easy to build and quick to produce.
L'ensemble est durable, du fait de l'absence d'affouillement en raison de la diminution de la pression sur le sol, de la réduction des vibrations liée à l'utilisation de matériau amortissant (bois) et de matériau moins rigide (béton maigre) et aux conditions de contact entre les différentes couches. The assembly is durable, due to the absence of scouring due to the reduction of the pressure on the ground, the reduction of vibrations linked to the use of damping material (wood) and less rigid material (concrete lean) and the contact conditions between the different layers.
D'autre part, cette structure permet une remise à niveau aisée du chemin de roulement, la possibilité de réaliser des travaux de modification liés à l'utilisation de nouveaux matériels ainsi que, en fin de durée de vie, des travaux de réparation et de renforcement. On the other hand, this structure allows easy upgrading of the raceway, the possibility of carrying out modification work related to the use of new equipment as well as, at the end of its service life, repair and repair work. enhancement.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple nullement limitatif:
La Figure 1 est une coupe transversale illustrant l'installation d'un chemin de roulement pour la circulation de portiques de très forte charge.Other characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given solely by way of non-limiting example:
Figure 1 is a cross section illustrating the installation of a raceway for the circulation of very heavy gantry cranes.
La Figure 2 est une coupe longitudinale selon Il-Il. Figure 2 is a longitudinal section along Il-Il.
La Figure 3 est une coupe transversale d'une forme de réalisation préférée. Figure 3 is a cross section of a preferred embodiment.
Dans l'exemple de réalisation représenté sur les
Figures 1 et 3, on a retenu une structure en forme de U, forte inertie sans ferraillage actif.In the embodiment shown on the
Figures 1 and 3, we retained a U-shaped structure, high inertia without active reinforcement.
L'utilisation de machines à coffrage glissant permet de réaliser facilement un berceau 11, en béton coulé en place, en forme de U. The use of sliding formwork machines makes it easy to make a cradle 11, made of concrete poured in place, in the shape of a U.
La construction du berceau 11 est réalisée par la succession des étapes suivantes:
- terrassement en tenant compte d'une sur-largeur de 0,15 m de chaque côté du berceau. La largeur totale y compris la zone d'évolution du matériel du coffrage glissant est de 4 nr;
- compactage dynamique du fond de forme;
- mise en place d'une couche de réglage de 0,15 m en grave non traitée et son compactage, ou 0,10 m en béton de propreté;
- pose des aciers filants soudés par la couche de réglage;
- mise en oeuvre du béton du berceau à l'aide de la machine à coffrage glissant en avalant les aciers par l'avant du coffrage pour bien les positionner dans la section du béton;
- réalisation de la couche de fondation sous les traverses pour assurer le niveau de finition admissible exigé par la SNCF.Cette couche n'est pas nécessaire lorsque l'ouvrage est conçu et dimensionné avec une semelle d'épaisseur plus élevée.The construction of the cradle 11 is carried out by the succession of the following stages:
- earthworks taking into account an extra width of 0.15 m on each side of the cradle. The total width including the evolution area of the sliding formwork material is 4 nr;
- dynamic compaction of the bottom form;
- installation of an adjustment layer of 0.15 m in untreated gravel and its compaction, or 0.10 m in clean concrete;
- laying of continuous steel welded by the adjustment layer;
- Implementation of the concrete of the cradle using the sliding formwork machine by swallowing the steels from the front of the formwork to properly position them in the concrete section;
- realization of the foundation layer under the sleepers to ensure the admissible level of finish required by the SNCF.This layer is not necessary when the structure is designed and dimensioned with a sole of thicker thickness.
- réalisation d'un système de drainage lorsque l'étanchéité de la surface n'est pas assurée. - creation of a drainage system when the surface is not sealed.
Le béton utilisé doit avoir une résistance minimale conforme à la norme NF P 18-305. La résistance caractéristique minimale requise à la compression à l'âge de 28 jours étant de 25 mégaPascals (fc 28 = 25 MPa). The concrete used must have a minimum resistance in accordance with standard NF P 18-305. The minimum characteristic compressive strength required at 28 days of age is 25 megaPascals (fc 28 = 25 MPa).
On peut utiliser des bétons à haute performance. Le ciment utilisé est par exemple de type Portland CPJ ou CPA de classe 45, 45R, 55 ou 55R, conforme aux normes NF P 15-300 et
NF P 15-301. Le sable et les granulats sont conformes aux normes NF P 18-101 et NF P 18-301. L'eau de gâchage utilisée est conforme au type 1 défini dans la norme NF P 98-100, des adjuvants de type entraîneur d'air ou plastifiant, définis dans la norme NF P 18-103, peuvent être utilisés. High performance concrete can be used. The cement used is, for example, of the Portland CPJ or CPA type, class 45, 45R, 55 or 55R, in accordance with standards NF P 15-300 and
NF P 15-301. The sand and aggregates comply with standards NF P 18-101 and NF P 18-301. The mixing water used conforms to type 1 defined in standard NF P 98-100, adjuvants of the air entraining or plasticizer type, defined in standard NF P 18-103, can be used.
on peut diviser schématiquement la section transversale du berceau en deux parties, la partie basse du berceau forme une embase épaisse rectangulaire qui se prolonge verticalement par des parois formant côtés. La face extérieure de ces côtés est pratiquement verticale alors que leur face intérieure, tournée vers les rails forme un angle légèrement obtus avec la face supérieure de l'embase qui est également le fond du berceau sur lequel vont venir reposer les autres éléments de la présente invention. we can schematically divide the cross section of the cradle into two parts, the lower part of the cradle forms a thick rectangular base which extends vertically by walls forming sides. The external face of these sides is practically vertical while their internal face, turned towards the rails forms a slightly obtuse angle with the upper face of the base which is also the bottom of the cradle on which the other elements of the present will come to rest. invention.
L'angle optimal entre l'embase et les côtés du berceau est de 85%. I1 résulte du mode de construction du berceau par la technique du béton coulé en place, de la maniabilité du béton à l'état frais et de la résistance de celui-ci. The optimal angle between the base and the sides of the cradle is 85%. It results from the method of construction of the cradle by the technique of concrete poured in place, from the workability of the concrete in the fresh state and from the strength thereof.
Les aciers filants 12 de diamètre 10 mm, par exemple, ici représentés au nombre de 8, sont présents à la périphérie de la pièce pour tenir compte des reprises de bétonnage. The shooting steels 12 with a diameter of 10 mm, for example, here represented 8 in number, are present at the periphery of the part to take account of the concreting occasions.
On peut utiliser des aciers filants à haute adhérence du type HA 10 ou HA 12, de norme F c 400, conforme à la norme
NF P 98-730.It is possible to use high adherence drawing steels of the HA 10 or HA 12 type, of standard F c 400, conforming to the standard.
NF P 98-730.
Puis on dispose une fondation 13 sur le fond du berceau. Cette fondation peut être réalisée avec des matériaux traités aux liants hydrauliques, un béton maigre par exemple, ou des matériaux non traités du type ballast. Dans ce second cas, la fondation se cale sur le fond du berceau grâce à un ajustement latéral 16 entre les arêtes latérales inférieures de la fondation et l'intérieur du berceau, à l'endroit où les côtés rejoignent l'embase du berceau. La fondation est surmontée de traverses en bois 14 placées perpendiculairement à la voie de roulement à des espaces régulièrement espacés. Then there is a foundation 13 on the bottom of the cradle. This foundation can be made with materials treated with hydraulic binders, lean concrete for example, or untreated materials of the ballast type. In this second case, the foundation is wedged on the bottom of the cradle by means of a lateral adjustment 16 between the lower lateral edges of the foundation and the interior of the cradle, where the sides join the base of the cradle. The foundation is surmounted by wooden crosspieces 14 placed perpendicular to the track at regularly spaced spaces.
Ces traverses supportent les rails 17, maintiennent leur écartement et permettent également d'amortir une partie des chocs dus à la circulation et au maniement des portiques à très fortes charges utilisés sur le chemin de roulement de la présente invention. These crosspieces support the rails 17, maintain their spacing and also make it possible to absorb a portion of the shocks due to the circulation and to the handling of the gantry cranes at very high loads used on the raceway of the present invention.
La méthode de dimensionnement issue d'un calcul par modélisation avec éléments finis prend en compte tous les paramètres liés à l'intensité et à la fréquence des charges, aux caractéristiques du sol, aux performances des matériaux ainsi qu'aux conditions de contact entre les trois matériaux. The dimensioning method resulting from a calculation by modeling with finite elements takes into account all the parameters related to the intensity and the frequency of the loads, the characteristics of the ground, the performances of the materials as well as the conditions of contact between the three materials.
Les dimensions suivantes permettent généralement l'obtention de bonnes performances:
- largeur du berceau: 1,10 m
- hauteur du berceau: 0,65m
- épaisseur des côtés: 0,15 m minimum.The following dimensions generally allow good performance to be obtained:
- cradle width: 1.10 m
- cradle height: 0.65m
- side thickness: 0.15 m minimum.
I1 n'est pas toujours nécessaire que les côtés du berceau atteignent le niveau supérieur des rails. It is not always necessary for the sides of the cradle to reach the upper level of the rails.
La disposition illustrée par la Figure 3 est une forme améliorée de l'invention dans laquelle le fond du berceau est revêtu, sur sa face supérieure, d'une couche en matériau résilient 15. The arrangement illustrated in FIG. 3 is an improved form of the invention in which the bottom of the cradle is coated, on its upper face, with a layer of resilient material 15.
Cette couche permet une meilleure absorption des chocs provenant de la circulation répétée ainsi que de l'utilisation des portiques de levage à très fortes charges qui circulent sur les chemins de roulement tels que décrits par l'invention, qui pourraient endommager, à la longue, la structure du berceau. This layer allows better absorption of shocks from repeated circulation as well as the use of gantry cranes with very heavy loads which circulate on the raceways as described by the invention, which could damage, in the long run, the structure of the cradle.
Cette disposition concerne tous les avantages de l'invention et contribue à former une structure plus durable. This arrangement relates to all the advantages of the invention and contributes to forming a more durable structure.
I1 va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux éléments décrits ci-dessus, sans sortir du cadre de l'invention. It goes without saying that numerous modifications can be made to the elements described above, without going beyond the ambit of the invention.
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1995
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Legal Events
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