FR2736372A1 - Structure de poutre et ouvrages l'utilisant - Google Patents
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Abstract
Structure de poutre destinée à être soumise au moins à un effort de flexion déterminant le long de celle-ci une courbe au moins des moments fléchissant, comportant notamment du béton, au moins un premier (11) corps dont la hauteur et la longueur définissent respectivement la hauteur et la longueur de la structure de poutre, cette dernière comprenant un deuxième (13) corps relié de manière latérale au premier corps sur la longueur du premier corps, suivant une position variable sur la hauteur (h) du premier corps, en fonction de la courbe des moments fléchissant, de façon que le deuxième corps soit positionné dans la zone comprimée d'une section transversale de la structure de poutre (10).
Description
STRUCTURE DE POUTRE ET OUVRAGES L'UTILISANT
La présente invention se rapporte aux structures de poutres destinées à être soumises au moins à un effort de flexion déterminant le long de ladite structure de poutre une courbe au moins des moments fléchissant, comportant notamment du béton, un premier corps dont la hauteur et la longueur définissent respectivement la hauteur et la longueur de ladite structure de poutre. Les domaines techniques concernés par l'invention comprennent le génie civil, no tamment les ouvrages d'art et les ouvrages hydrauliques, le miment, et plus largement tout domaine nécessitant l'utilisation de structures résistantes en flexion, réalisées en béton ou autre matériau moulable connu.
La présente invention se rapporte aux structures de poutres destinées à être soumises au moins à un effort de flexion déterminant le long de ladite structure de poutre une courbe au moins des moments fléchissant, comportant notamment du béton, un premier corps dont la hauteur et la longueur définissent respectivement la hauteur et la longueur de ladite structure de poutre. Les domaines techniques concernés par l'invention comprennent le génie civil, no tamment les ouvrages d'art et les ouvrages hydrauliques, le miment, et plus largement tout domaine nécessitant l'utilisation de structures résistantes en flexion, réalisées en béton ou autre matériau moulable connu.
L'art antérieur enseigne de nombreux ouvrages en béton ou en béton précontraint, comportant ou non une armature métallique. On connaît par exemple les ouvrages de type pont cadre comme représenté sur la Figure 1A, ou les ouvrages de type pont à poutres multiples reliées entre elles par un hourdis comme représenté sur la Figure 2A, ou encore les ouvrages de type pont avec mâts et haubans comme représente sur la Figure 3A.
Les dimensions de ces ouvrages et des poutres qui les composent le cas échéant, sont notamment déterminées en fonction des efforts auxquels ils doivent être soumis en fonctionnement, comprenant leur poids propre et les surcharges variables ou permanentes appliquées, permettant ainsi de déterminer la courbe enveloppe des moments fléchissant relative à l'ouvrage ou à une poutre composant cet ouvrage.
Pour chaque exemple d'ouvrage donné sur les Figures 1A, 2A, et 3A, on a représenté sur les Figures 1B, 2B, et 3B respectivement une ou les courbes représentatives des moments fléchissant correspondant par partie d'ouvrage, par exemple une courbe pour le tablier et une courbe pour la culée dans le cas de l'ouvrage représenté sur la Figure 3A. Dans un esprit de simplification, les surcharges variables n'ont pas été prises en considération dans les courbes des moments fléchissant relatives aux Figures 1A, 2A, et 3A.Dans la totalité du présent mémoire, par souci de simplification et de meilleure compréhension, l'axe des abscisses de toute courbe des moments fléchissant a été représenté dans une direction identique à celle de la partie de l'ouvrage à laquelle il se rapporte, la valeur 0 des moments fléchissant sur l'axe des ordonnées ayant été positionnée sur l'axe des abscisses, et les moments fléchissant ont été affectés d'un signe identique pour un même sens d'effort, c'est à dire essentiellement positifs entre appuis et négatifs ou nuls aux appuis ou à leurs abords.
Sur la Figure 1B, les quatre courbes 1', 2', 3', 4' des moments fléchissant correspondent aux quatre parois 1,2,3,4 composant le pont cadre à section constante représenté sur la
Figure 1A. On constate pour la paroi supérieure 1 par exemple que les moments fléchissant sur la courbe 1' sont maximum en valeur absolue et de signe opposé aux appuis et dans la partie centrale de la paroi la plus éloignée des appuis.La courbe 1' des moments fléchissant, qui permet le calcul des contraintes de flexion auxquelles la paroi 1 doit résister, entraîne une répartition des armatures principales métalliques comme suit: en partie extérieure du cadre dans la zone des appuis, et en partie inférieure de la paroi 1 dans la zone centrale la plus éloi- gnée des appuis, les armatures métalliques étant réparties dans les parties tendues d'une section de béton en raison d'une mauvaise résistance à la traction de ce dernier. Le même raisonnement peut être appliqué à la paroi horizontale 3 et aux parois verticales 2 et 4 composant le pont cadre entrainant une répartition des armatures principales métalliques comme représenté sur la Figure 1C.
Figure 1A. On constate pour la paroi supérieure 1 par exemple que les moments fléchissant sur la courbe 1' sont maximum en valeur absolue et de signe opposé aux appuis et dans la partie centrale de la paroi la plus éloignée des appuis.La courbe 1' des moments fléchissant, qui permet le calcul des contraintes de flexion auxquelles la paroi 1 doit résister, entraîne une répartition des armatures principales métalliques comme suit: en partie extérieure du cadre dans la zone des appuis, et en partie inférieure de la paroi 1 dans la zone centrale la plus éloi- gnée des appuis, les armatures métalliques étant réparties dans les parties tendues d'une section de béton en raison d'une mauvaise résistance à la traction de ce dernier. Le même raisonnement peut être appliqué à la paroi horizontale 3 et aux parois verticales 2 et 4 composant le pont cadre entrainant une répartition des armatures principales métalliques comme représenté sur la Figure 1C.
L'exemple représenté sur la Figure lA montre un ouvrage simple de conception mais dont la résistance est essentiellement issue des armatures métalliques placées principalement dans les zones tendues de l'ouvrage. Ce type d'ouvrage comporte en fait une grande quantité de béton qui n'entre pas dans la résistance de l'ouvrage, et dont l'objectif unique est d'enrober les armatures métalliques, entraînant ainsi des surcoûts relativement élevés.
L'ouvrage représenté sur les Figures 2A et 2C montre un tablier de pont de type à poutres multiples reliées entre elles par un hourdis, reposant sur deux culées et une pile centrale par l'intermédiaire d'appuis simples, et comportant de ce fait deux travées. La courbe des moments fléchissant relative au tablier est représentée sur la Figure 2B. Chaque poutre forme avec la partie du hourdis qu'elle soutient une structure de section en T résistant très bien en travées par l'intermédiaire du hourdis travaillant en compression, mais résistant relativement mal en appui continu, dans ce cas sur l'appui central où le hourdis est tendu.Une telle configuration impose de dimensionner les poutres par rapport à la résistance en compression nécessitée dans la zone d'appui central, de telles poutres possédant alors des dimensions inutiles dans des zones entre appuis, ou aux appuis simples extrêmes au niveau des culiées où le moment fléchissant est nul. En conséquence, un tel ouvrage comporte notamment une grande quantité de béton inutile qui n'entre quasiment pas dans le calcul de la résistance de l'ouvrage et qui de plus impose de surdimensionner les parties résistantes de l'ouvrage en raison de son poids.
L'ouvrage représenté sur la Figure 3A montre un pont de type à haubans, dont le tablier repose à une de ses extrémités sur un talus par l'intermédiaire d'un appui simple, en partie centrale sur une pile, et à son autre extrémité sur une culée par l'intermédiaire d'un appui encastré. Les deux travées ainsi formées sont haubanées en leurs centres. Les courbes des mb ments fléchissant relatives au tablier et à la culte sont représentées sur la Figure 3B. Les remarques formulées à l'égard des exemples précédents restent valables pour l'exemple de la
Figure 3A, l'effet des haubans étant assimilable à des appuis continus.
Figure 3A, l'effet des haubans étant assimilable à des appuis continus.
L'art antérieur enseigne également des structures de pont à poutres à moment d'inertie variable, notamment des poutres dont la hauteur est grande à proximité des appuis continus sur les piles par exemple, afin d'augmenter le moment d'inertie de la section de béton travaillant dans les zones en compression, et faible en partie centrale de travée dans les zones tendues. De telles structures qui permettent un travail du béton en compression dans la majeure partie des sections transversales des poutres, nécessitent cependant une grande quantité de béton dans la zone des appuis continus, et une hauteur importante d'ouvrage dans cette zone.
L'art antérieur enseigne encore des ouvrages en béton précontraint ou postcontraint dont l'objectif est de supprimer les parties tendues des sections transversales par la tension de câbles ayant pour effet de rejeter l'axe neutre hors de la section transversale. On notera que ces techniques qui permettent de faire travailler le béton uniquement en compression et entraînent de ce fait une diminution du poids de béton utilisé à égale résistance d'ouvrage par rapport à la technique du béton armé, sont très coûteuses par rapport à cette dernière et de ce fait employées seulement dans des ouvrages de relative irrnce
La présente invention a pour objectif essentiel de pallier les inconvénients précités.
La présente invention a pour objectif essentiel de pallier les inconvénients précités.
Lorsqu'on considère l'exemple représenté sur les Figures 2A et 2C qui montre un ouvrage comprenant une pluralité de poutres de section en T comme cela a été expliqué plus haut, le déposant a constaté que, par rapport à la courbe des moments fléchissant d'une poutre, la partie horizontale du T de la poutre devrait être idéalement placée en partie supéneure de la poutre entre appuis, lorsque le moment fléchissant donné par la courbe est maximum, et idéalement placée en partie inférieure de la poutre dans la zone de l'appui central continu lorsque le moment fléchissant donné par la courbe est de signe opposé et maximum en valeur absolue, de façon à ce que la partie horizontale du T soit positionnée dans la zone comprimée des sections transversales de la poutre.Entre les deux positions extrêmes citées ci-dessus, la partie horizontale du T peut adopter des positions intermédiaires fonction de la courbe des m ments fléchissant.
Plus précisément, la présente invention consiste en une structure de poutre destinée à être soumise au moins à un effort de flexion déterminant le long de ladite structure de poutre une courbe au moins des moments fléchissant, comportant notamment du béton, un premier corps dont la hauteur et la longueur définissent respectivement la hauteur et la longueur de ladite structure de poutre caractérisée en ce que ladite structure de poutre comprend un deux me corps relié de manière latérale au dit premier corps sur la longueur dudit premier corps, suivant une position variable sur ladite hauteur dudit premier corps, en fonction de ladite courbe des moments fléchissant, de façon que ledit deuxième corps soit positionné dans la zone comprimée d'une section transversale de ladite structure de poutre.
La détermination de la courbe des moments fléchissant ou de la courbe enveloppe des moments fléchissant applicable à la structure de poutre selon l'invention permet de connaître les valeurs extrêmes de ces derniers ainsi que leurs positions axiales sur la structure de poutre. Ainsi, la position du deuxième corps en hauteur par rapport au premier corps sera fonction des moments fléchissant sur la longueur de la structure de poutre de façon que le deuxième corps soit positionné dans la zone comprimée d'une section transversale de la structure de poutre.Plus particulièrement, lorsque les moments fléchissant positifs et négatifs sont maximum ou proche du maximum en valeur absolue respectivement, le deuxième corps sera en position extrême par rapport à la hauteur du premier corps, c'est à dire en partie haute ou basse de ce dernier comme cela sera expliqué plus loin avec l'aide des figures annexées.
Lorsque le moment fléchissant est faible en valeur absolue ou nul, le deuxième corps adoptera par exemple une position intermédiaire moyenne, les contraintes de flexion étant dans ce cas faibles ou nulles. Enfin, le deuxième corps adoptera avantageusement un profil continu, le long de la structure de poutre, reliant les différentes positions extrêmes et intenndiaioeL
La structure de poutre selon l'invention permet un positionnement optimisé du béton travaillant en compression, dans toute section transversale de la structure de poutre, et autorise de ce fait un allégement considérable en poids de béton par rapport à une poutre de l'art antérieur présentant une résistance équivalente, de l'ordre de 40 à 60 % dans le cas de dalles pleines par exemple.
La structure de poutre selon l'invention permet un positionnement optimisé du béton travaillant en compression, dans toute section transversale de la structure de poutre, et autorise de ce fait un allégement considérable en poids de béton par rapport à une poutre de l'art antérieur présentant une résistance équivalente, de l'ordre de 40 à 60 % dans le cas de dalles pleines par exemple.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui suit des exemples de mode de réalisation d'une structure de poutre selon l'invention, accompagnée des dessins annexés, exemples donnés à titre d'illustration et sans qu'aucune interprétation restrictive de l'invention ne puissent en être tiré.
La Figure 1A représente une vue en coupe transversale d'un ouvrage de l'art antérieur de type pont cadre.
La Figure 1B montre les courbes représentatives des moments fléchissant de l'ouvrage de la Figure lA.
La Figure 1C représente de manière schématique et en coupe transversale l'armature métallique principale de l'ouvrage de la Figure 1A.
La Figure 2A représente une vue en coupe longitudinale d'un ouvrage de l'art antérieur de type pont à poutres multiples reliées entre elles par un hourdis.
La Figure 2B montre de manière partielle des courbes représentatives des moments fléchissant de l'ouvrage de la Figure 2A.
La Figure 2C représente une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de l'ouvrage de la Figure 2A.
La Figure 3A représente une vue en coupe longitudinale d'un ouvrage de l'art antérieur de type pont avec mâts et haubans.
La Figure 3B montre les courbes représentatives des moments fléchissant de l'ouvrage de la Figure 3A.
La Figure 4A représente en coupe longitudinale un premier exemple de mode de réalisation d'une structure de poutre selon l'invention.
La Figure 4B montre une courbe enveloppe des moments fléchissant représentative applicable à l'exemple de la Figure 4A.
La Figure 4C montre une vue en coupe transversale suivant la ligne I-I de la Figure 4A.
La Figure 4D montre une vue en coupe transversale suivant la ligne II-II de la Figure 4A.
La Figure 4E est une vue en coupe transversale suivant la ligne m-m de la Figure 4A.
La Figure 5 représente l'exemple de la Figure 4A en perspective.
La Figure 6 représente une vue partielle en perspective d'un deuxième exemple de mode de réalisation d'une structure de poutre selon l'invention.
La Figure 7 représente une vue partielle en perspective d'un assemblage longitudinal de deux structures de poutre selon la Figure 6.
La Figure 8 représente en vue partielle et en perspective un premier mode d'assemblage latéral de deux structures de poutre selon l'invention.
La Figure 9A représente en coupe longitudinale un troisième mode de réalisation d'une structure de poutre selon l'invention.
La Figure 9B représente en perspective la structure de poutre de la Figure 9A.
La Figure 10A représente en coupe longitudinale un quatrième mode de réalisation d'une structure de poutre selon l'invention.
La Figure 10B représente en perspective la structure de poutre de la Figure 10A.
La Figure 1 1 représente en demi coupe transversale un premier exemple de mode de réalisation d'une structure horizontale selon l'invention formant un tablier de point.
La Figure 12A représente en perspective et en vue éclatée un exemple de mode d'assemblage de structures de poutre selon l'invention.
La Figure 12B représente en demi coupe transversale un deuxième exemple de mode de réalisation d'une structure horizontale selon l'invention formant un ouvrage de pont, obtenue par le mode d'assemblage représenté sur la Figure 12A.
La Figure 13A représente en perspective et en vue partielle un exemple de mode de réalisation d'une structure selon l'invention formant un ouvrage de point.
La Figure 13B représente en coupe transversale l'exemple de la Figure 13A.
La Figure 13C représente en perspective et en vue agrandie un détail de l'exemple de la
Figure 13A.
Figure 13A.
La Figure 14 représente en perspective et en vue partielle un cinquième exemple de mode de réalisation d'une structure de poutre selon l'invention.
La Figure 15A représente en vue de côté un sixième exemple de mode de réalisation d'une structure de poutre selon l'invention.
La Figure l5B représente en vue partielle et en perspective la structure de poutre de la
Figure l5A.
Figure l5A.
La Figure 16A représente en coupe longitudinale un exemple de mode de réalisation d'une structure verticale selon l'invention formant un mur de soutènement.
La Figure 16B montre une courbe représentative des moments fléchissant de la structure de la Figure 16A.
La Figure 17 représente en coupe transversale un septième exemple de mode de réalisation d'une structure de poutre selon l'invention.
La Figure 18 représente en perspective un exemple de mode de réalisation d'une structure verticale selon l'invention formant un réservoir.
La Figure l9A représente en vue partielle et en coupe transversale un deuxième mode d'assemblage latéral de deux structures de poutre selon l'invention.
La Figure l9B représente en vue partielle une coupe longitudinale selon la ligne I-I de la
Figure l9A.
Figure l9A.
La Figure 19C représente en perspective un premier élément particulier utilisé dans le mode d'assemblage représenté sur la Figure 19A.
La Figure 19D représente en perspective un deuxième élément particulier utilisé dans le mode d'assemblage représenté sur la Figure 19A.
La Figure 19E représente en coupe transversale un détail agrandi de la Figure 19A.
La structure de poutre 10 représentée sur la Figure 4A repose sur un appui simple 14 à une de ses extrémités, sur un appui simple 16 à l'autre extrémité et sur un appui simple 15 dans sa partie centrale, et comprend un premier corps 1 1 prismatique de section rectangulaire par exemple, un troisième corps 12 prismatique, par exemple de section rectangulaire, faisant face au premier corps 1 1 et parallèle à celuici comme représenté sur les Figures 4C, 4D, 4E.
Les premier et troisième corps possèdent une longueur définissant la longueur de la structure de poutre 10 et une hauteur h avantageusement constante sur la longueur de la structure de poutre 10 et définissant la hauteur de cette dernière. La structure de poutre 10 comprend un deuxième corps 13 qui relie les premier 1 1 et troisième 12 corps sur la longueur de ces derniers suivant une position variable en hauteur par rapport au premier ou troisième corps comme représenté sur la Figure 4A et les Figures 4C, 4D, 4E, en fonction de la courbe enveloppe des moments fléchissant représentée sur la Figure 4B, de façon que le deuxième corps 13 soit positionné dans la zone comprimée d'une section transversale de la structure de poutre 10.Les premier, deuxième, et troisième corps forment une structure de poutre 10 monobloc et sont constitués de béton armé, ou de toute autre matière moulée connue, dont les armatures (non représentées) seront avantageusement réparties dans le béton selon tout moyen connu.
La courbe enveloppe des moments fléchissant représentée sur la Figure 4B est élaborée à partir des efforts de flexion constants et variables applicables à la structure de poutre sur les trois appuis simples, selon tout moyen et toute méthode de calcul connus. Cette courbe prend en compte des charges permanentes, notamment le poids propre de la structure de poutre et des surcharges variables, par exemple un mobile se déplaçant sur la longueur de la structure de poutre. La courbe des moments fléchissant représentée sur la Figure 4B est donnée à titre d'exemple, et de ce fait l'axe des ordonnées des valeurs des moments n'a volontairement pas été gradué.
La courbe enveloppe des moments représentée sur la Figure 4B montre des moments positifs maximum en valeur absolue en travées, et des moments négatifs maximum en valeur absolue dans la zone de l'appui central 15. Pour chaque section transversale de la poutre, pa rallèle à l'axe des ordonnées sur la Figure 4B, la courbe enveloppe des moments indique les moments de flexion algébriques applicables, qui sont maximum sur la courbe C1 et minimum sur la courbe C2.
Lorsqu'on considère la travée entre les appuis 14 et 15, on constate que les moments sont toujours positifs dans une partie de la structure de poutre proche de l'appui 14; le deuxième corps 13 sera alors placé à l'extrémité haute des premier 11 et troisième 12 corps comme représenté sur la Figure 4C; il est à noter que les moments fléchissant étant dégressifs pour s'annuler à l'appui simple 14, le deuxième corps 13 pourrait être placé en tout point de la hauteur des premier et troisième corps, et sera placé l'extrémité haute de ces derniers pour en vue de simplifier la fabrication et d'en réduire les coûts. On constate également que les moments sont toujours négatifs dans une partie de la structure de poutre voisine de l'appui 15; le deuxième corps 13 sera alors placé à l'extrémité basse des premier 11 et troisième 12 corps comme représenté sur la Figure 4E.Entre les deux parties cidessus de la structure de poutre, soumises soit à des moments toujours positifs soit à des moments toujours négatifs, on constate une partie intermédiaire pour laquelle les moments seront positifs ou négatifs en fonction de la position des surcharges variables sur la structure de poutre; le deuxième corps 13 adoptera alors une position variable entre les positions extrêmes haute et basse définies cidessus, comme suit : le deuxième corps 13 sera placé au milieu de la hauteur des premier et troisième corps, comme représenté sur la Figure 4D, pour la section transversale où les moments algébriques maximum et minimum seront en moyenne faibles ou nuls, l'homme du métier devant alors s'assurer que les dimensions de cette section transversale sont suffisantes pour résister aux moments fléchissant maximum et minimum donnés par la courbe enveloppe des moments à l'abscisse correspondante; le deuxième corps 13 assurera une continuité longitudinale entre les positions extrêmes haute et basse en passant par la position intermédiaire définie ci-dessus de manière que chaque section transversale soit apte à résister aux moments fléchissant maximum et minimum définis par la courbe enveloppe des moments à l'abscisse correspondante. ll est à noter que le deuxième corps 13 peut être prolongé de manière axiale à l'extrémité haute ou basse des premier 1 1 et troisième 12 corps dans la partie intermédiaire pour laquelle les moments peuvent être positifs ou négatifs, et que inversement, la variation de position du deuxième corps peut débuter alors que les moments fléchissant sont tous positifs ou tous négatifs, toute section transversale de la structure de poutre devant toujours être apte à résister aux moments algébriques maximum et minimum donnés par la courbe enveloppe des moments à l'abscisse correspondante. Le deuxième corps 12 adoptera, dans sa partie à position variable, de préférence une pente de l'ordre de 20% sans dépasser 30%; si une pente supérieure à 3096 s'avérait nécessaire en fonction de la courbe enveloppe des moments, l'homme du métier choisira de préférence d'augmenter la hauteur h des premier et troisième corps par exemple. Les Figures 4C, 4D, 4E montrent que les premier 11, deuxième 13, et troisième 12 corps définissent une section transversale de la structure de poutre 10, variant d'une forme en H à une forme en U sur la travée comprise entre les appuis 14 et 15, en passant par une forme en H.
Dans la travée entre les appuis 15 et 16 de l'exemple de la Figure 4A, la position du deuxième corps 13 sur la structure de poutre est définie par symétrie par rapport à un plan transversal passant par l'appui continu 15.
La hauteur h et l'épaisseur des premier et troisième corps, avantageusement constantes dans l'exemple de la Figure 4A, seront définies de toute manière connue, en particulier en fonction de la flèche admissible. La largeur et l'épaisseur du deuxième corps 13 seront définies de toute manière connue, en particulier en fonction des moments d'inertie des premiers et troisième corps afin d'assurer la résistance de la structure de poutre aux moments de flexion applicables. On notera que les premier et troisième corps ont été représentés parallèles définissant une largeur constante du deuxième corps 12 sur la longueur de la structure de poutre, mais peuvent de manière alternative être non parallèles et former entre eux un angle de faible ouverture.Cet angle sera avantageusement fonction d'une largeur générale à donner à la structure de poutre, dépendant de l'architecture du projet à réaliser et qui peut imposer des largeurs différentes aux deux extrémités de la structure de poutre.
n est à noter que le deuxième corps, qui a été représenté avec un voile d'épaisseur constante tout au long de la structure de poutre, peut adopter un voile d'épaisseur variable en fonction de la courbe des efforts tranchant (non représentée) applicable à la structure de poutre 10. En effet, vers les appuis, l'effort tranchant est maximum et l'épaisseur du deuxième corps pourra y être plus importante qu'en travée où l'effort tranchant est plus faible. La variation d'épaisseur sur la longueur de la structure de poutre pourra avantageusement se faire de manière continue.
La structure de poutre selon l'invention représentée sur la Figure 4A comprend un premier, un deuxième et un troisième corps. Un autre exemple de mode de réalisation pourrait consister en une structure de poutre comprenant seulement un premier corps et un deuxième corps relié latéralement au premier corps, tel que défini ci-dessus. Le deuxième corps peut ou non s'étendre de manière symétrique latéralement de part et d'autre du premier corps.
La Figure 5 montre en perspective la structure de poutre selon l'invention représentée sur la Figure 4A, les appuis n'ayant pas été représentés.
On remarquera que la structure de poutre selon l'invention se présente avantageusement sous la forme d'une structure modulaire et peut comprendre des aciers en attente à l'extrémité d'un module en vue d'assurer la continuité de la partie tendue de sa section sur un appui continu avec un autre module, comme représenté par exemple sur les Figures 6 et 7. Sur les
Figures 6 et 7, les éléments remplissant des fonctions similaires à celles des éléments des
Figures 4A, 4C, 4D, 4E sont affectés des mêmes références. Sur la Figure 6, les premier 1 1 et troisième 12 corps d'un module 20 comprennent des aciers 18 en attente en vue d'une continuité du module 20 avec un autre module 20, comme représenté sur la Figure 7, par moulage de béton pour reprendre les moments fléchissant dans la partie tendue de la section à l'appui continu 15, les moments fléchissant dans la partie comprimée de la section transversale à l'appui 15 étant repris par le deuxième corps (non représenté) placé à l'extrémité basse des premier et troisième corps sur les modules 20.
Figures 6 et 7, les éléments remplissant des fonctions similaires à celles des éléments des
Figures 4A, 4C, 4D, 4E sont affectés des mêmes références. Sur la Figure 6, les premier 1 1 et troisième 12 corps d'un module 20 comprennent des aciers 18 en attente en vue d'une continuité du module 20 avec un autre module 20, comme représenté sur la Figure 7, par moulage de béton pour reprendre les moments fléchissant dans la partie tendue de la section à l'appui continu 15, les moments fléchissant dans la partie comprimée de la section transversale à l'appui 15 étant repris par le deuxième corps (non représenté) placé à l'extrémité basse des premier et troisième corps sur les modules 20.
La Figure 8 montre deux structures de poutre destins à être reliées de manière latérale afin de permettre une répartition des efforts dûs notamment aux surcharges, et assurant ainsi la construction d'un tablier de pont à poutres parallèles par exemple. Les structures de poutre formant le tablier sont placées parallèlement, et deux structures de poutre adjacentes sont reliées avantageusement par un coulage de béton, après la pose, au moyen de cadres latéraux 21 et de réservations 22 prévues à cet effet dans deux corps 1 1 et 12 adjacents respectivement, comme représenté sur la Figure 8, sur laquelle les aciers longitudinaux ne sont pas représentés. Les points de liaison latérale entre deux structures de poutre adjacentes seront avantageusement régulièrement répartis sur la longueur de celles-ci.Chaque structure de poutre composant une structure horizontale ou verticale comme décrit ci-après peut ainsi être reliée de manière latérale à deux structures de poutre adjacentes, le cas échéant.
Les Figures 9A et 9B représentent une structure de poutre selon l'invention formant un pont arche. La structure comprend un premier 11, un troisième 12, et un deuxième 13 corps, celle-ci définissant de manière monobloc le tablier et les culées du pont arche. Les premier 1 1 et troisième 12 corps comprennent respectivement, de manière perpendiculaire à un axe longitudinal du premier corps, une première extension à une extrémité et une deuxième extension à l'autre extrémité, le deuxième 13 corps étant relié de manière latérale aux première et deuxième extensions sur la longueur de celles-ci, suivant une position variable sur une hauteur h des première et deuxième extensions, en fonction de la courbe des moments fléchissant (non représentée), de façon que le deuxième corps soit positionné dans la zone comprimée d'une section transversale des première et deuxième extensions. On notera que le deuxième corps 13 possède en tablier une forme adaptée pour un appui central sur pilier selon la courbe des moments fléchissant (non représentée). On remarquera que sur les Figures 9A et 9B, le deuxième corps 13 pour les culées est représenté selon une position constante par rapport au premier et troisième corps en raison d'une faible hauteur des culées. Le deuxième corps peut avantageusement adopter une position variable sur les culées en fonction de la courbe des moments fléchissant pour celles-ci comme cela sera expliqué plus loin.
On notera que la structure de poutre représentée sur les Figures 9A et 9B peut ne comprendre qu'une extension perpendiculaire à une seule de ses extrémités le cas échéant, l'autre extrémité reposant alors sur tout autre type d'appui.
Les Figures 10A et 10B représentent une structure de poutre selon l'invention formant un pont arche, similaire à celle représentée sur les Figures 9A et 9B mais dont le deuxième corps 13 adopte une forme en tablier évitant l'utilisation d'un appui central.
La Figure 1 1 montre une structure horizontale formant un tablier de pont comportant une pluralité de structures de poutre 30, 31 selon l'invention placées de manière longitudinale et parallèle. Les structures de poutre soutiennent par exemple de manière connue comme le représente la Figure 11, une couche d'étanchéité 33 suivant notamment le profil du deuxième corps 13 permettant de former des point bas sur la couche d'étanchéité et ainsi de recueillir les eaux de drainage dans la zone des appuis continus, une couche de matériau isolant 32 avantageusement léger et peu compressible, par exemple de type polystyrène ou similaire, dont l'épaisseur sera avantageusement constante, et une couche de drainage 37 dont l'épais seur sera avantageusement variable pour former une couche sensiblement plate apte à recevoir une chaussée 34 d'épaisseur constante.Un trottoir 35 supportant un garde corps a également été représenté. Deux structures de poutre adjacentes composant le tablier peuvent avantageusement être reliées latéralement comme expliqué précedemment.
Les Figures 12A et 12B montrent un exemple de mode d'assemblage de structures de poutre selon l'invention permettant la réalisation d'une structure horizontale selon l'invention formant un ouvrage de pont. Le tablier comprend une pluralité de structures de poutre 40 selon l'invention placées parallèles et transversalement à l'axe longitudinal du tablier, qui est soutenue par deux poutres 41 et 42 selon l'invention placées de manière longitudinale, comme le représente la Figure 12A. I1 est à noter que seule une structure de poutre compo sant le tablier a été représentée. La structure de poutre 42 a été représentée reposant sur une culée 45. Les encorbellements 43 et 44 formés par les extrémités de la structure de poutre 40 sont avantageusement relevés comme le montre la Figure 12A.Ce type d'ouvrage est plus particulièrement destiné aux grandes portées. Sur la Figure 12B, on a représenté les différentes couches formant une chaussée de manière similaire à la figure 11.
Les Figures 13A et 13B montrent un exemple dc mode de réalisation d'une structure selon l'invention formant un pont cadre. La structure horizontale formant le tablier 50 comprend une pluralité de structures de poutre selon l'invention placées parallèles et transversalement à l'axe longitudinal du pont, dont les extrémités reposent par l'intermédiaire d'appuis encastrés 54, 55 sur des structures verticales selon l'invention formant les culées 51 et 52.
Les culées 51 et 52 sont formées chacune par une pluralité de structures de poutre selon l'invention placées parallèles et verticalement, comme représenté sur la Figure 13A. Les culées 51 et 52 reposent par l'intermédiaire d'appuis encastrés sur une dalle 53, reposant elle-même sur un béton de pose 58. Les courbes représentatives des moments fléchissant applicables au tablier et aux culées du pont cadre représenté sur la Figure 13A sont représentées sur la
Figure 1B. ll est à noter que ce type de courbes s'applique à des charges ou surcharges permanentes souvent prépondérantes.Les structures de poutre selon l'invention formant les culées 51 et 52 et le tablier 50 sont déterminées en fonction des courbes des moments fléchissant respectives comme expliqué plus haut Deux structures de poutre adjacentes composant le tablier ou les culées peuvent avantageusement être reliées latéralement comme expliqué plus haut. On remarquera que compte tenu de l'allégement des structures dû à une optimisation des sections de béton travaillant en compression, un tablier 50 ou une culée 51, 52 pourra avantageusement être préfabriqué d'une seule pièce, selon le cas, formant ainsi avantageusement un module de construction monobloc.
Figure 1B. ll est à noter que ce type de courbes s'applique à des charges ou surcharges permanentes souvent prépondérantes.Les structures de poutre selon l'invention formant les culées 51 et 52 et le tablier 50 sont déterminées en fonction des courbes des moments fléchissant respectives comme expliqué plus haut Deux structures de poutre adjacentes composant le tablier ou les culées peuvent avantageusement être reliées latéralement comme expliqué plus haut. On remarquera que compte tenu de l'allégement des structures dû à une optimisation des sections de béton travaillant en compression, un tablier 50 ou une culée 51, 52 pourra avantageusement être préfabriqué d'une seule pièce, selon le cas, formant ainsi avantageusement un module de construction monobloc.
Selon les besoins, notamment en fonction de l'emplacement disponible et pour des considérations d'esthétique, la structure de poutre selon l'invention formant l'extrémité frontale de l'ouvrage pour les culées ou pour le tablier, par exemple la structure de poutre 57 formant l'extrémité frontale de la culée 52 sur la Figure 13A, peut avantageusement comporter seulement un premier 1 1 corps et un deuxième 13 corps. Dans ce cas, le deuxième corps 13 formant l'extrémité de la culée 52 pourra être réalisé avec une largeur variable, ce qui permet d'adapter l'extrémité de l'ouvrage en fonction des dimensions architecturales imposées par le site.Le cas échéant, une liaison latérale entre la structure de poutre 57 et la structure de poutre adjacente devra avantageusement être réalisée pour assurer la stabilité au déversemenL
La Figure 13C montre le détail des aciers en attente de moulage à une extrémité des structures de poutre formant le tablier et à l'extrémité supérieure des structures de poutre formant une culée, de manière à assurer la réalisation d'un appui encastré reprenant les moments de flexion. On notera que l'extrémité supérieure des structures de poutre formant les culées comprend avantageusement une plate forme 56 afin de faciliter le coulage des appuis.
La Figure 13C montre le détail des aciers en attente de moulage à une extrémité des structures de poutre formant le tablier et à l'extrémité supérieure des structures de poutre formant une culée, de manière à assurer la réalisation d'un appui encastré reprenant les moments de flexion. On notera que l'extrémité supérieure des structures de poutre formant les culées comprend avantageusement une plate forme 56 afin de faciliter le coulage des appuis.
La Figure 14 montre un mode d'assemblage similaire à celui de la Figure 12A mais qui se différencie de ce dernier par des structures de poutre 61 et 62 longitudinales de soutien du tablier, dont les premier 1 1 et troisième 12 corps comprennent des ouvertures 63. Les ouvertures 63 sont avantageusement placées dans les zones tendues des premier et troisième corps de la structure de poutre, par exemple comme représenté sur la Figure 14, et permettent de ce fait d'alléger avantageusement toute structure de poutre selon l'invention sans modifier sa résistance propre.
Les Figures 15A et 15B, montrent un exemple de structure de poutre dans lequel les premier 1 1 et troisième 12 corps possèdent une section transversale variable permettant au deuxième corps 13 des variations de positions en hauteur plus importantes pour obtenir des moments d'inertie plus élevés. Ce type de structure de poutre est plus particulièrement adapté pour des grandes portées. On remarquera que le deuxième corps peut avantageusement s'étendre à l'extérieur du troisième corps 12, comme représenté sur la Figure l5B, en fonction des besoins, de l'emplacement disponible, de l'aspect esthétique, ou des contraintes de résistance, notamment pour augmenter la section travaillant en compression sans modifier l'écartement des premier et troisième corps.
La Figure 16A montre un ouvrage de soutènement comprenant une ou plusieurs structures de poutre selon l'invention placées parallèles et de manière verticale. La structure de poutre 70 formant le mur de soutènement est encastrée dans le sol par une extrémité, et peut avantageusement comprendre un appui en partie supérieure sous la forme d'un tirant 71 ancré dans le remblai et fixé sur la structure de poutre, comme représenté sur la figure 16A. La structure de poutre 70 selon l'invention comporte avantageusement un premier 11, un deuxième 13, et un troisième corps (non représenté), le deuxième corps 13 adoptant une position variable sur la hauteur h en fonction de la courbe des moments fléchissant applicable, notamment représentée sur la Figure 16B.La courbe des moments fléchissant représentée sur la
Figure 16B montre des zones de moments négatifs aux appuis, c'est à dire au tirant 71 ct à l'encastrement dans le sol, et une zone de moments positifs entre appuis dus principalement à la poussée du remblai. Le deuxième corps 13 variera en position sur la hauteur h de manière à ce qu'il soit positionné dans les zones comprimées d'une structure de poutre, comme décrit plus haut. n est à noter que selon la hauteur du mur de soutènement, une pluralité de tirants d'ancrage peuvent avantageusement être placés le long des structures de poutre le composant, ce qui détermine une courbe des moments fléchissant différente prenant en compte chaque tirant en tant qu'appui simple, et de ce fait une position du deuxième corps adaptée en fonction de cette courbe.On remarquera que, comme pour les culées de l'ouvrage représenté sur la
Figure 13A, le mur de soutènement selon l'invention pourra avantageusement être préfabriqué d'une seule pièce selon le cas.
Figure 16B montre des zones de moments négatifs aux appuis, c'est à dire au tirant 71 ct à l'encastrement dans le sol, et une zone de moments positifs entre appuis dus principalement à la poussée du remblai. Le deuxième corps 13 variera en position sur la hauteur h de manière à ce qu'il soit positionné dans les zones comprimées d'une structure de poutre, comme décrit plus haut. n est à noter que selon la hauteur du mur de soutènement, une pluralité de tirants d'ancrage peuvent avantageusement être placés le long des structures de poutre le composant, ce qui détermine une courbe des moments fléchissant différente prenant en compte chaque tirant en tant qu'appui simple, et de ce fait une position du deuxième corps adaptée en fonction de cette courbe.On remarquera que, comme pour les culées de l'ouvrage représenté sur la
Figure 13A, le mur de soutènement selon l'invention pourra avantageusement être préfabriqué d'une seule pièce selon le cas.
La Figure 17 montre une structure de poutre réalisée en béton précontraint ou postcontraint. A cet effet, des câbles (non représentés) peuvent avantageusement être placés de manière longitudinale à l'intérieur de logements 82 prévus dans les premier 1 1 et troisième 12 corps d'une structure de poutre 80, 81 selon l'invention, comme représenté sur la Figure 17 par exemple.La structure de poutre selon l'invention peut avantageusement comprendre des logements 83 transversaux dans le deuxième corps 13, munis ou non de gaines, aptes à assurer le passage de câbles de tension (non représentés) de manière transversale à travers une pluralité de structures de poutre 80, 81 parallèles formant un ouvrage de pont, comme représenté partiellement sur la Figure 17. I1 est à noter que les câbles de tension longitudinaux peuvent être placés de manière alternative dans des décn > chements longitudinaux formés à cet effet en partie extérieure des premier et troisième corps par exemple, cette technique étant dite de postoontrainte extérieure.
La structure verticale formant un réservoir ou une cheminée d'équilibre selon l'invention représentée sur la Figure 18 comprend des structures de poutre 91, 92, 93 selon l'invention placées horizontalement et empilées les unes sur les autres pour former les quatre parois d'un réservoir, comme représenté sur la Figure 18. Quatre piliers d'angles 94 aux quatre angles de la structure verticale assurent la liaison des parois entre elles. Le profil des deuxièmes corps de chacune des structures de poutre 91, 92, 93 est déterminé en fonction des courbes respectives des moments fléchissant comme expliqué plus haut, lesquelles sont établies, par exemple dans le cas d'un réservoir, principalement en fonction de la pression exercée par le contenu sur les parois du réservoir.Une fondation générale 95 assure l'étanchéité de l'ouvrage dans son fond, l'étanchéité des parois étant avantageusement assurée selon tout moyen connu entre les structures de poutre empilées, ou par tout revêtement étanche approprié disposé sur la surface intérieure des parois.
Les deux structures de poutre selon l'invention représentces sur la Figure 19A sont assemblées par l'intermédiaire de leurs troisième 12 corps et premier 1 1 corps respectifs. A cet effet et par point d'assemblage, comme représenté sur la Figure 19A, deux éléments tubulaires 100, avantageusement métalliques, seront fixés transversalement dans les troisième 12 et premier 1 1 corps par exemple des structures de poutre à assembler, respectivement. Les deux éléments tubulaires 100 devront être sensiblement alignés lorsque les structures de poutre sont en position d'assemblage, de manière à permettre le placement de façon axiale, à l'intérieur des structures tubulaires 100, d'une barre 106 métallique apte à résister à des efforts de cisaillement transversaux et de longueur légèrement inférieure à l'épaisseur des pre mier et troisième corps et du joint 110 entre ces derniers.La barre 106 sera avantageusement maintenue à l'intérieur des éléments 100 au moyen de l'injection d'un agent de liaison 109, constitué de mortier par exemple, afin de permettre par l'intermédiaire de la section transversale ainsi obtenue composée de la barre 106 et de l'agent de liaison 109, la répartition sur les deux structures de poutre ainsi assemblées, notamment des effets d'une surcharge variable appliquée sur l'une ou l'autre des structures de poutre.L'agent de liaison 109 liant ainsi de manière rigide la barre 106, le premier corps 1 1 et le troisième corps 12, sera avantageusement injecté sur la longueur totale définie par l'épaisseur des corps 11 et 12, et afin qu'il ne s'écoule pas dans le joint 110 entre les premier 11 et troisième 12 corps, on placera avant l'injection un élément d'étanchéité 111 à l'intérieur des et à cheval entre les deux éléments tubulaires 100.
La Figure 19D représente un exemple de mode de réalisation de l'élément d'étanchéité 111 qui comprend une partie centrale 108 tubulaire souple, par exemple un tube de caoutchouc, afin d'absorber un éventuel défaut d'alignement des deux éléments tubulaires 100, comme représenté en détail sur la Figure 19E, et un anneau élastique 107 fixé à chaque extré mité axiale de la partie centrale 108 tubulaire, de manière assurer le maintien en contact et l'étanchéité de l'élément 111 avec chacun des deux éléments tubulaires 100.
La Figure 19C montre un exemple de mode de réalisation d'un élément tubulaire 100 qui comprend un tube métallique de longueur sensiblement égale à l'épaisseur du premier ou troisième corps dans lequel il est inséré, sur lequel sont fixées, par exemple par soudage, deux platines 101 horizontales et une platine 102 verticale, chaque platine 101 et 102 comprenant un trou 103 destiné à permettre le passage d'armatures métalliques de renfort, verticales 105 et horizontales 104 respectivement comme représenté sur la Figure 19B. Le but des armatures 104 et 105 et des platines 101 et 102 est de permettre une meilleure répartition des efforts dans les zones de liaison latérale des structures de poutre assemblées.
On notera que le point de liaison latérale tel que décrit ci-dessus à l'appui des Figures l9A à 19E pourra avantageusement être multiplié sur la longueur de deux structures de poutres adjacentes afin d'assurer une répartition des efforts sur la longueur de celles-ci. Par ailleurs, chaque structure de poutre composant une structure horizontale ou verticale peut ainsi être reliée de manière latérale à deux structures de poutre adjacentes, le cas échéant.
On remarquera que la structure de poutre selon l'invention peut trouver de nombreuses applications notamment suivant les exemples de modes de réalisation et combinaisons d'assemblage décrits ciZessus et suivant d'autres combinaisons que l'homme de l'art pourra facilement mettre en application, en particulier dans le bâtiment pour la construction de plancher (structures horizontales) et la construction de mur de soutènement, de mur de soutien, ou de cloison (structures verticales) par exemple.
Claims (10)
- 2. Structure de poutre selon la Revendication 1, caractérisée en ce que ledit au moins premier corps (11) comprend, de manière perpendiculaire à un axe longitudinal dudit premier corps, au moins une première extension à une extrémité, et en ce que ledit deuxième (13) corps est relié de manière latérale à ladite première extension sur la longueur de celle-ti, suivant une position variable sur une hauteur (h) de ladite première extension, en fonction de ladite courbe des moments fléchissant, de façon que ledit deuxième corps soit positionné dans la zone comprimée d'une section transversale de ladite première extension.
- 3. Structure de poutre selon la Revendication 2, caractérisée en ce que ledit au moins premier corps (11) comprend de manière perpendiculaire à un axe longitudinal dudit premier (11) corps, au moins une deuxième extension à l'autre extrémité, et en ce que ledit deuxième (13) corps est relié de manière latérale à ladite deuxième extension sur la longueur de celle, suivant une position variable sur une hauteur (h) de ladite deuxième extension, en fonction de ladite courbe des moments fléchissant, de façon que ledit deuxième corps soit po- sitionné dans la zone comprimée d'une section transversale de ladite deuxième extension.4. Structure de poutre selon l'une quelconque des Revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comprend un troisième (12) corps similaire et faisant face au dit premier corps, ledit troisième corps étant relié au dit deuxième corps (13).S. Structure de poutre selon la Revendication 4, caractérisée en ce que lesdits premier (11), deuxième (13), et troisième (12) corps définissent une section transversale de ladite structure de poutre, variant d'une forme en H à une forme en U sur la longueur de ladite structure de poutre, en passant par une forme en H.
- 6. Structure de poutre selon la Revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que ledit deuxième (13) corps s'étend à l'extérieur desdits premier (11) etlou troisième (12) corps.
- 7. Structure de poutre selon l'une quelconque des Revendications 4 à 6, caractérisée en ce que lesdits premier (11) et troisième (12) corps sont parallèles.
- 8. Structure de poutre selon l'une quelconque des Revendications 1 à 7, caractérisée en ce que lesdits premier (11) et/ou troisième (12) corps comprennent des ouvertures (63).Structure de poutre selon l'une quelconque des Revendications 1 à 8, caractérisée en ce que ledit deuxième (13) corps comprend un voile d'épaisseur variable.
- 10. Module de construction, caractérisé en ce qu 'il comprend une pluralité de structures de poutre selon l'une quelconque des Revendications 1 à 9, lesdites structures de poutre étant positionnées de manière parallèle et constituées d'une seule pièce.il. Structure horizontale, caracténsée en ce qu 'elle comprend au moins une pluralité de structures de poutre selon l'une quelconque des Revendications 1 à 9, lesdites structures de poutre étant positionnées de manière parallèle.12. Structure horizontale selon la Revendication 11, caracténsee en ce qu'ellecom- prend des moyens de liaison pour relier de manière latérale au moins deux structures de poutre adjacentes.13. Structure horizontale selon la Revendication 11 ou 12, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une structure de poutre selon l'une quelconque des Revendications 1 à 9 positionnée perpendiculairement à ladite pluralité de structures de poutre et dans un plan parallèle à elles
- 14. Structure verticale, caracténsée en ce qu 'elle comprend au moins une pluralité de structures de poutre selon l'une quelconque des Revendications 1 à 9, lesdites structures de poutre étant positionnées de manière parallèle.
- 15. Structure verticale selon la Revendication 14, caracténsée en ce qu 'elle comprend des moyens de liaison pour relier de manière latérale au moins deux structures de poutre adjacentes.
- 16. Structure selon la Revendication 12 ou 15, caractérisée en ce que lesdits moyens de liaison comprennent au moins, un premier élément tubulaire (100) fixé de manière transversale dans le premier (11) corps d'une structure de poutre, un deuxième élément tubulaire (100) fixé de manière transversale dans le premier (11) ou troisième (12) corps de ladite structure de poutre adjacente, une barre (106) apte à résister à des efforts de cisaillement, placée à l'intérieur desdits premier et deuxième éléments tubulaires, un agent de liaison (109) permettant de lier de manière rigide ladite barre, ledit premier corps d'une structure de poutre, et le premier ou troisième corps de ladite structure de poutre adjacente.
- 17. Ouvrage, caractérisé en ce qu'il comprend une structure horizontale selon l'une quelconque des Revendications 11 à 13, 16, et au moins une structure verticale selon l'une quelconque des Revendications 14 à 16.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| ST | Notification of lapse | ||
| RN | Application for restoration | ||
| FC | Decision of inpi director general to approve request for restoration | ||
| ST | Notification of lapse |