FR2980492A1 - Poutre metallique adaptee pour former un element constitutif d'une travee d'un pont - Google Patents

Abstract

Cette poutre (1) métallique est adaptée pour former un élément constitutif d'une travée d'un pont. Elle comporte deux semelles (7, 8) plates, rectangulaires, reliées par une âme (9) maintenant les semelles parallèles. L'âme (9) est également plate, rectangulaire, disposée de sorte à configurer la poutre (1) en H. Deux faces opposées de l'âme (9) sont pourvues de plusieurs nervures (20) reliant les faces en regard l'une de l'autre des semelles (7, 8).

Description

POUTRE METALLIQUE ADAPTEE POUR FORMER UN ELEMENT CONSTITUTIF D'UNE TRAVEE D'UN PONT L'invention a trait à une poutre métallique adaptée pour former un élément constitutif d'une travée d'un pont. Par « pont », on désigne ici toute construction métallique permettant à des piétons ou à des véhicules tels que des automobiles, des camions, des deux roues ou des trains, de franchir une zone donnée. Cette zone à franchir peut être naturelle ou non. Il s'agit, par exemple, d'un cours d'eau, d'une vallée, d'un autre ouvrage d'art, d'une étendue d'eau douce ou salée ou encore d'une voie de circulation routière ou ferroviaire. Le terme pont désigne donc indifféremment un pont, une passerelle, un viaduc ou une jetée. Ce pont comporte un ou plusieurs points d'appui intermédiaires, par exemple des piliers, selon les dimensions de la zone à franchir et/ou de la travée. Par « poutre métallique », on désigne ici une pièce allongée réalisée en acier ou en un alliage d'acier. On connaît des ponts métalliques réalisés à partir d'éléments préfabriqués. De tels ponts, apparus lors de la seconde guerre mondiale sous le nom de pont « bailey », comportent des éléments porteurs longitudinaux. Des éléments traversaux relient les éléments porteurs. L'ensemble participe à maintenir un platelage définissant une surface de roulement. FR-A-2 858 338 décrit la réalisation d'un pont de ce type, les éléments porteurs étant formés de plusieurs poutres fixées les unes à la suite des autres. Chacune de ces poutres comprend deux semelles parallèles dont l'une est orientée vers la zone à franchir et dont l'autre est destinée à supporter une partie du platelage. En d'autres termes, une des semelles participe à la face inférieure de la travée du pont et l'autre semelle participe à la face supérieure de cette même travée. Les semelles de chaque poutre sont parallèles et reliées par une âme dite en caisson, c'est-à-dire par un élément allongé, creux, à section transversale carrée ou rectangulaire. Chaque extrémité de ce caisson est pourvue, au voisinage de la semelle inférieure, d'une patte arrondie formant un organe de liaison mâle. Cette patte est adaptée pour venir en prise dans un logement ménagé entre deux pattes arrondies, similaires, fixées à une extrémité d'un caisson d'une autre poutre, lorsque les poutres sont aboutées. Ces deux pattes forment un organe de liaison femelle. Chaque extrémité du caisson comprend avantageusement un organe de liaison mâle et un organe de liaison femelle. Des goupilles insérées dans des orifices traversant les pattes assurent la liaison entre les poutres aboutées, lorsque leurs organes de liaison mâle et femelle respectifs sont en prise. La liaison entre les poutres est réalisée de manière à assurer le parallélisme des faces inférieure et supérieure des poutres reliées ensemble. De par leur conception, de telles poutres sont stables et résistantes à la torsion, notamment lors du montage de la travée du pont par la technique du lançage, connue en soi. En revanche, elles sont d'un poids et d'un encombrement relativement élevés, ce qui ne facilite ni leur fabrication, ni leur transport. Par ailleurs, leur fabrication nécessite plusieurs opérations de découpage, de soudage et d'usinage, ce qui induit un coût de production élevé. La réalisation en caisson nécessite également un traitement anticorrosion à l'intérieur des caissons. Une telle opération est malaisée à réaliser. C'est à ces inconvénients qu'entend plus particulièrement remédier l'invention en proposant des poutres plus légères, résistantes à la torsion, faciles à mettre en oeuvre et d'un coût de production compétitif.

A cet effet, l'invention a pour objet une poutre métallique, adaptée pour former un élément constitutif d'une travée d'un pont, comportant deux semelles, plates, rectangulaires, reliées par une âme maintenant les semelles parallèles, caractérisée en ce que l'âme est également plate, rectangulaire, disposée de sorte à configurer la poutre en H et en ce que deux faces opposées de l'âme sont pourvues de plusieurs nervures reliant les faces en regard l'une de l'autre des semelles. Une telle poutre, aisée à fabriquer, présente une configuration « légère » en H, tout en offrant une résistance à la torsion comparable à une poutre de l'état de l'art, grâce aux nervures. Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle poutre peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - les nervures sont parallèles et régulièrement réparties sur toute la longueur de l'âme. - Les nervures sont pourvues d'orifices adaptés pour permettre la fixation d'organes de liaison entre deux poutres parallèles et distantes l'une de l'autre. - Les nervures sont équipées d'organes de liaison adaptés pour permettre la fixation entre deux poutres parallèles et accolées. - Au moins une semelle est pourvue d'orifices permettant l'insertion d'une vis ou d'une goupille solidarisant au moins deux poutres superposées.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de côté d'une poutre conforme à un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1, à la même échelle, d'une poutre conforme à un second mode de réalisation, en l'occurrence une poutre destinée à être placée au niveau d'une rive de la travée du pont, - la figure 3 est une vue de dessus, à une autre échelle, de la poutre illustrée à la figure 1, - la figure 4 est une vue en perspective, à plus petite échelle, d'une portion d'une travée d'un pont réalisée avec des poutres illustrées à la figure 1 et - la figure 5 est une vue de face, à plus grande échelle, selon la flèche V, de la travée illustrée à la figure 4.

Une travée d'un pont, telle que partiellement illustrée aux figures 4 et 5, repose sur des éléments de maçonnerie, non représentés, fixés soit sur le sol soit sur le fond d'un cours d'eau ou d'un plan d'eau. Ces éléments de maçonnerie, connus en soi, supportent des éléments porteurs de la travée. Dans l'exemple illustré aux figures 4 et 5, deux éléments porteurs E1, E2, accolés parallèlement l'un à l'autre selon la largeur de la travée, sont visibles, au moins partiellement. Le nombre d'éléments porteurs aboutés et accolés est défini par les dimensions de la travée. Ces éléments porteurs E1, E2 sont orientés de sorte que leur plus grande dimension est parallèle à une direction de déplacement des usagers sur la travée du pont lors du franchissement du pont.

Les éléments porteurs E1, E2, comprennent, chacun, deux poutres 1 parallèles identiques. Les poutres 1 sont métalliques, soit en acier, soit en alliages d'acier. Des entretoises 2, également métalliques, maintiennent parallèles les poutres 1 constitutives d'un élément porteur El ou E2 qui assurent le support d'un platelage 3. Celui-ci est recouvert d'une surface de roulement 4, connue en soi, sur laquelle se déplacent des véhicules ou des piétons. La longueur L des entretoises 2 déterminent la largeur d'un élément porteur E1, E2. Cette longueur L est généralement comprise entre 1,50 m et 3 m. Dans l'exemple illustré aux figures 4 et 5, il s'agit d'une travée simple, c'est-à-dire avec deux voies de circulation, parallèles, empruntées par des usagers circulant en sens inverse. En variante, la travée peut être à voies de circulation multiples. Dans ce cas, le nombre d'éléments porteurs accolés est supérieur à 2. En variante, un seul élément porteur est prévu dans le cas d'une travée étroite. Dans d'autres modes de réalisation non illustrés, un ou plusieurs dispositifs équipent les éléments porteurs E1, E2. Il s'agit, par exemple, d'un dispositif de collecte et d'écoulement des eaux pluviales, d'un dispositif d'éclairage des voies de circulation, de feux de signalisation et/ou de barrières de sécurité. Il est possible de dissimuler en partie inférieure de la travée, c'est-à-dire sous le platelage 3, des organes de fonctionnement et/ou de commande de ces différents dispositifs. Dans l'exemple illustré aux figures 4 et 5, la travée comprend, sur sa largeur, deux éléments porteurs E1, E2 reliés par deux de leurs poutres 1, à une autre poutre 1 en position centrale. Ceci améliore la résistance et la rigidité de la travée sur sa largeur. Les éléments porteurs E1, E2 sont aboutés avec d'autres éléments porteurs identiques par liaison des extrémités 5, 6 de leurs poutres 1 respectives, étant entendu que selon la longueur de la travée, on aboute le nombre nécessaire d'éléments porteurs.

De même, le nombre et/ou la position des entretoises 2, ainsi qu'éventuellement la présence de piliers de soutien intermédiaires, sont adaptés aux dimensions du pont et/ou à la nature du terrain sur lequel il est bâti. Tous les éléments porteurs sont réalisés à partir de deux types de poutres 1 ou 10, ne différant l'une de l'autre que par la configuration d'une extrémité.

La figure 1 illustre un premier type de poutre 1. Ce type de poutre 1 est utilisé pour réaliser la majeure partie de la travée, à l'exclusion des éléments porteurs destinés à prendre appui sur les rives de la zone à franchir qui, eux, sont réalisés avec le deuxième type de poutre 10. Une poutre 1 comprend deux semelles 7 et 8 allongées, plates et rectangulaires, dont la longueur est généralement comprise entre 6 m et 12 m pour une largeur variant de 300 mm à 400 mm. Ces deux semelles 7, 8 sont, en l'espèce, identiques. En variante, elles peuvent être différentes. Les semelles 7, 8 sont maintenues parallèles, avec un écartement déterminé correspondant sensiblement à une dimension, dite hauteur H, de la poutre et qui est généralement compris entre 750 mm et 2000 mm.

Ce maintien est assuré par une pièce 9 allongée, plate et rectangulaire dont la longueur est sensiblement identique à la longueur des semelles 7, 8. Cette pièce 9 est couramment nommée âme. L'épaisseur de l'âme 9 est voisine de celle des semelles 7, 8. L'âme 9 est positionnée sensiblement en position médiane selon la largeur des semelles 7, 8. En d'autres termes, en section transversale, les poutres 1 sont configurées en H couché.

Au moins une 8 des semelles 7, 8, avantageusement les deux, est régulièrement percée d'au moins un orifice, avantageusement de plusieurs orifices 11, visibles à la figure 3 propres à assurer le passage d'organes permettant la fixation du platelage 3, par exemple des boulons ou de tiges filetées.

Comme illustré aux figures 1, 2 et 3, chaque extrémité 6 de la poutre 1 est équipée d'une patte 12, dite mâle, sensiblement de même épaisseur que l'âme 9. Le bord libre de cette patte 12 s'étend vers l'extérieur, au-delà des extrémités des semelles inférieure 7 et supérieure 8. La patte 12, configurée en goutte d'eau, prolonge ainsi l'âme 9 de la poutre, au-delà des semelles 7, 8.

Au moins un orifice 13 est disposé sur l'extrémité arrondie de la patte 12, sensiblement à l'aplomb du bord libre des semelles 7, 8. L'autre extrémité 5 de la poutre 1 est équipée de deux pattes 16, de forme identique à celle de la patte 12 montée sur l'extrémité 6, de la poutre 1. En variante, la forme des bords libres des pattes 12, 16 est différente.

Les deux pattes 16 s'étendent, comme la patte 12, au-delà de l'extrémité des semelles 7, 8. Ces pattes 16, dites femelles, ne sont pas situées dans le prolongement de l'âme 9 comme la patte 12 mâle. Les pattes 16 femelles sont fixées de part et d'autre du bord libre de l'âme 9. Ainsi, elles définissent entre elles un logement de réception adapté pour recevoir une patte mâle 12 équipant une extrémité 6 d'une autre poutre 1.

Les pattes 16 sont chacune, pourvues d'au moins un orifice 17, circulaire, positionné à l'aplomb des extrémités libres des semelles 7, 8. Les orifices 17 situés sur les pattes femelles 16 sont alignés selon une direction D1 perpendiculaire à l'axe longitudinal A de la poutre 1. L'orifice 13 ménagé dans la patte mâle 12 est circulaire et centré selon un axe D2 parallèle à la direction D1. En d'autres termes, chaque poutre 1 est équipée d'un organe de liaison 16 de type femelle propre à collaborer avec un organe de liaison 12 de type mâle d'une autre poutre 1 ou 10. La figure 2 illustre un second mode de réalisation d'une poutre 10 conforme à l'invention, cette poutre 10 est dite poutre d'extrémité. Elle comprend une extrémité 18 biseautée sur environ la moitié de la hauteur H de l'âme 9, à partir de la semelle inférieure. Cette extrémité 18 biseautée est dépourvue de patte mâle 12 ou femelle 16. L'extrémité opposée 19 de cette extrémité 18 est similaire à l'une ou l'autre des extrémités 5, 6 du premier type de poutre 1. Elle est donc équipée de pattes mâle 12 ou femelle 16. Une telle poutre 10, par son extrémité biseautée 18 est particulièrement destinée à fixer l'élément porteur situé en bout de la travée en appui sur des éléments de maçonnerie équipant les rives de la zone à franchir. En d'autres termes, les poutres 10, dites d'extrémité, ne peuvent être aboutées que par leur extrémité 19. Les âmes 9 des poutres 1, 10, que ce soient celles illustrées à la figure 1 ou à la figure 2, sont équipées sur au moins une face 90, 91, et avantageusement sur les deux faces opposées 90, 91, de nervures 20. Ces nervures 20 s'étendent perpendiculairement à l'axe longitudinal A de la poutre 1, 10 et sont configurées en forme de barre plate, rectangulaire. Les nervures 20 sont, par un de leur grand côté, en appui contre la face 90 ou 91 de l'âme 9 qui les supportent. Avantageusement, elles sont soudées à cette dernière. Les nervures 20 ont une épaisseur comprise entre 10 mm et 20 mm. Cette épaisseur est, dans tous les cas, inférieure à celles de l'âme 9 ou des semelles 7, 8 de la poutre 1, 10. Les extrémités 21, 22 des nervures 20 sont fixées respectivement aux semelles inférieure 7 et supérieure 8. Ici aussi on privilégie une solidarisation entre les semelles et les nervures par soudage plutôt que par boulonnage.

Les nervures 20 sont régulièrement espacées sur les faces 90, 91 opposées de l'âme 9 et disposées en regard de part et d'autre de l'âme 9. Les nervures 20 sont parallèles les unes aux autres. Des nervures peuvent également être disposées en croix. Ici, les nervures 20 sont disposées perpendiculairement à l'axe A de la poutre 1, 10. Les nervures 20, quelle que soit leur disposition, permettent de renforcer la résistance mécanique de la poutre 1, 10 notamment en améliorant la résistance à la torsion de l'âme 9 sans induire un surpoids important et sans modifier l'encombrement général de la poutre 1 ou 10. En effet, l'une des techniques employées pour réaliser un pont est celle du lançage, c'est-à-dire que des tronçons de la travée sont montés sur une des rives de la zone à franchir puis lancés, par poussage ou par tirage, en direction de la rive opposée. Au fur et à mesure de l'avance de la travée, on aboute le nombre nécessaire d'éléments porteurs. Une autre technique est le levage où les tronçons préfabriqués sont soulevés et mis directement en place sur la brèche à franchir. Dans ces deux cas, les poutres 1, 10 subissent des contraintes de flexion et/ou de torsion importantes, susceptibles d'altérer la résistance structurelle de la poutre et/ou de déformer cette dernière. La présence des nervures 20 sur les faces 90, 91 opposées de l'âme 9, en reliant les semelles 7, 8, permet de rigidifier la poutre 1, 10, en utilisant un minimum de matière. Ainsi reliées, on limite le fléchissement des poutres 1, 10 sans pièce supplémentaire, tout en diminuant le poids des poutres 1, 10, grâce à leur configuration en H.

Afin de fixer les entretoises 2 permettant de maintenir deux poutres 1, 10 parallèles entre elles, les nervures 20 sont régulièrement percées d'orifices 23 permettant l'insertion d'un organe de liaison, par exemple une goupille ou un boulon, entre la nervure 20 et l'entretoise 2.

Comme illustré à la figure 5 les entretoises 2 sont disposées perpendiculairement à l'axe longitudinal A des poutres 1, 10, c'est-à-dire qu'elles sont orientées selon la largeur de la travée. En variante, elles sont disposées angulairement. Avantageusement, entre deux entretoises 20 parallèles maintenant les poutres 1, 10, on réalise un renfort en croix par deux autres entretoises. En d'autres termes, on configure un élément porteur E1, E2, à section transversale rectangulaire ou carrée, à claire-voie formé de deux poutres 1 ou 10 reliées par des entretoises 2. Les orifices 23 des nervures 20 sont également adaptés pour recevoir au moins une plaque 24 de liaison métallique, mince et rectangulaire. Cette plaque 24 de liaison ou éclisse, illustrée à la figure 5, est fixée sur les nervures 20 en regard de deux poutres 7, 10 accolées. De manière similaire aux entretoises 2, elles permettent de maintenir deux poutres 1, 10 parallèles sur une autre partie 1, 10 de renfort, comme à la figure 5. En variante, elles relient directement deux poutres 1, 10 sans poutre intermédiaire de renfort. En d'autres termes, en jouant sur la longueur des entretoises 2 et/ou la présence de plaques 24 de liaison, on peut soit accoler deux poutres 1, 10 côte à côte, soit les maintenir parallèles et écartées. En fonction, de la largeur et de la longueur de la travée, on accole le nombre de poutres 1, 10 nécessaires pour assurer la résistance de la travée du pont au passage des usagers. Sur les semelles supérieures 8, on dispose un platelage 3. Celui-ci est soit orienté selon la largeur de la travée, soit selon la longueur de cette dernière, en fonction des contraintes de réalisation. Pour obtenir la longueur voulue du pont, il suffit d'abouter, comme illustré à la figure 4, le nombre nécessaire de poutres 1, 10. En fonction de la longueur totale de la travée, les extrémités aboutées de certaines poutres 1 peuvent reposer sur un pilier de soutènement intermédiaire.

Une telle configuration permet, à partir de poutres 1, 10 dont la longueur est avantageusement voisine de celle, d'un container normalisé de 20 pieds ou 40 pieds, réaliser tout type d'ouvrage en mettant côte à côte et/ou en superposant et/ou aboutant le nombre de poutres 1, 10 nécessaires. L'ensemble est aisé à monter et, si besoin, également facile à démonter.

Claims (1)

1. REVENDICATIONS1.- Poutre (1, 10) métallique, adaptée pour former un élément (4) constitutif d'une travée d'un pont, comportant deux semelles (7, 8), plates, rectangulaires, reliées par une âme (9) maintenant les semelles (7, 8) parallèles, caractérisée en ce que l'âme (9) est également plate, rectangulaire, disposée de sorte à configurer la poutre (1, 10) en H et en ce que deux faces (90, 91) opposées de l'âme (9) sont pourvues de plusieurs nervures (20) reliant les faces en regard l'une de l'autre des semelles (7, 8).

   2.-Poutre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les nervures (20) sont parallèles et régulièrement réparties sur toute la longueur de l'âme (9).

   3.- Poutre selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les nervures (20) sont pourvues d'orifices (23) adaptés pour permettre la fixation d'organes de liaison (2) entre deux poutres (1, 10) parallèles et distantes l'une de l'autre.

   4.- Poutre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les nervures (20) sont équipées d'organes de liaison (24) adaptés pour permettre la fixation entre deux poutres (1, 10) parallèles et accolés.

   5.- Poutre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins une semelle (7, 8) est pourvue d'orifices (11) permettant l'insertion d'une vis ou d'une goupille solidarisant au moins deux poutres (1, 10) superposées.20