FR3004737A1 - Pont en beton - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un pont comprenant une dalle (12) de support en béton comportant une face supérieure agencée pour supporter une voie de circulation (1) et une face inférieure opposée à la face supérieure. Le pont (10) est remarquable en ce que ladite dalle de support (12) comprend une proportion de béton fibré à ultra-hautes performances et en ce que le pont (10) comprend des moyens de renfort (20) solidarisés à ladite face inférieure de la dalle (12) de sorte à en améliorer la résistance mécanique.

Description

PONT EN BETON DOMAINE TECHNIQUE La présente invention concerne le domaine des ponts, notamment ferroviaires, et plus particulièrement celui des ponts en béton. L'invention se rapporte ainsi à un pont et à un procédé de fabrication d'un tel pont. ETAT DE LA TECHNIQUE Une voie ferrée comprend de manière connue deux rails parallèles longitudinaux fixés sur une pluralité de traverses disposées perpendiculairement aux rails. Les traverses reposent elles-mêmes sur le sol ou bien sur du ballast de support de la voie ferrée.

Afin d'assurer la continuité de la voie au-dessus d'obstacles, tels que, par exemple, des trous, des affaissements, des cours d'eau..., il est connu de disposer à ces endroits des ponts ferroviaires pour supporter la voie. De tels ponts peuvent être réalisés en métal et/ou en béton. Un pont ferroviaire comprend de manière connue une dalle de support en béton agencée pour supporter une portion de voie ferrée. La dalle est agencée pour recevoir et supporter la pluralité de traverses ou du ballast sur lequel repose la pluralité de traverses. Les ponts ferroviaires sont généralement conçus avec des dimensions importantes, notamment l'épaisseur de la dalle qui détermine leur capacité de résistance au passage d'un train. Lorsque la hauteur disponible autour de la voie pour disposer la dalle est trop faible, il est nécessaire de réaliser des travaux d'aménagements le long de la voie pour pouvoir dégager une hauteur suffisante. De tels travaux, qui peuvent être, par exemple, la modification du profil en long de la voie ferrée, des caténaires, des ouvrages d'art et/ou de soutènements présents à proximité de la voie, sont chronophages et onéreux, ce qui présente un inconvénient important.

La hauteur disponible est un critère essentiel pour le choix du type de pont qui sera utilisé. Ainsi, un pont métallique, de faible épaisseur, pourra être prévu lorsque la hauteur disponible est faible, par exemple moins de 94 cm (pour une portée de 8 m). Un pont de 8 m de portée en poutrelles enrobées pourra être prévu lorsque la hauteur disponible est moyenne, par exemple comprise entre 94 et 111 cm. Enfin un pont de 8 m de portée en béton armé pourra être prévu lorsque la hauteur disponible est importante, par exemple supérieure à 111 cm. La problématique liée à la hauteur disponible conduit les concepteurs de pont à rechercher de nouvelles structures ou de nouveaux matériaux permettant de réduire l'épaisseur des dalles de ponts. Pour répondre à ce besoin, on connaît le béton fibré qui est un béton dont les performances de résistance sont très élevées et dans lequel sont incorporées des fibres métalliques permettant d'éviter ou de réduire la mise en oeuvre d'armatures. Le béton fibré, plus dense que le béton ordinaire, offre de surcroit une durabilité plus importante.

Cependant, lorsque la dalle du pont est réalisée en béton fibré, les fibres se trouvant dans les zones dites « tendues » risquent de se déstructurer et/ou se détacher au bout de quelques mois ou de quelques années puisqu'elles sont soumises régulièrement à de fortes vibrations, provoquées par le passage régulier de véhicules ferroviaires sur la portion de voie ferrée supportée par le pont. Par les termes « zones tendues », on entend une portion inférieure de la dalle subissant des efforts de traction. En effet, lorsqu'on applique un chargement sur une dalle, celle-ci se déforme vers le bas, ce qui conduit à un raccourcissement de la partie supérieure de la dalle, qui est soumise à des efforts de compression, et à un allongement de la partie inférieure de la dalle, qui est soumise à des efforts de traction. Les fibres métalliques se trouvant dans les zones tendues sont donc étendues de manière variable, ce qui peut entraîner leur déstructuration dans le béton et des fissures dans la portion inférieure de la dalle. Les règles de conception de ces ponts imposent donc de respecter des critères de limitation de contraintes et d'ouverture de fissures pour éviter tout risque de rupture. L'application de ces règles contraint notamment à mettre en oeuvre des armatures en complément des fibres métalliques et à adopter une épaisseur de dalle plus importante. Une solution connue pour remédier à ces inconvénients consiste à pré-contraindre le béton grâce à des câbles incorporés dans la dalle et ancrés aux extrémités de la structure. Un tel agencement présente les inconvénients de nécessiter un dégagement suffisant autour de la structure pour ancrer les câbles et d'être onéreux, aussi bien du point de vue de la fabrication et de l'installation de la structure que de la maintenance des câbles et des ancrages.

PRESENTATION GENERALE DE L'INVENTION La présente invention a pour but de remédier au moins en partie à ces inconvénients en proposant un pont, notamment ferroviaire, qui soit suffisamment solide pour résister, par exemple, au passage d'un véhicule ferroviaire, même lorsqu'il est de petites dimensions et qui soit aisé à fabriquer et à installer. A cet effet, l'invention a pour objet un pont comprenant une dalle de support en béton comportant une face supérieure agencée pour supporter une voie de circulation, notamment une voie ferrée, et une face inférieure opposée à la face supérieure, le pont étant remarquable en ce que la dalle de support comprend une proportion de béton fibré à ultra-hautes performances et en ce que le pont comprend des moyens de renfort solidarisés à ladite face inférieure de la dalle de sorte à en améliorer la résistance mécanique. Un tel pont est résistant et permet, notamment grâce aux moyens de renfort, une reprise d'efforts sur sa longueur, par exemple lors du passage d'un véhicule ferroviaire sur une portion de voie ferrée reposant sur le pont. Le pont selon l'invention est en outre aisé à fabriquer dans de petites dimensions, par exemple d'une longueur inférieure à 15 mètres et d'une hauteur inférieure à 120 cm, et peut donc être particulièrement adapté pour être disposé sous une voie ferrée dans des endroits étroits. En outre, l'utilisation d'un béton comprenant une proportion de béton fibré à ultra-hautes performances et de moyens de renfort solidarisés à la face inférieure de la dalle permet la réalisation d'une dalle de faible épaisseur, de préférence inférieure à 15 cm, qui est à la fois suffisamment solide pour résister, par exemple, au passage d'un véhicule ferroviaire et d'une épaisseur suffisamment faible pour éviter de réaliser d'importants travaux d'aménagements sur une voie ferrée tels que, par exemple, la modification du profil en long de la voie ferrée, des caténaires, des ouvrages d'art et/ou de soutènements présents à proximité de la voie etc. Autrement dit, l'utilisation de moyens de renfort permet de diminuer l'épaisseur de béton, ce qui est avantageux compte tenu du coût élevé du béton fibré à ultra-hautes performances. De préférence, la dalle de support est réalisée entièrement en béton fibré à ultra hautes performances. Le béton fibré à ultra-hautes performances, connu de l'homme de métier sous l'acronyme BFUP, n'est notamment pas utilisé dans le domaine des ponts ferroviaires car il est couteux et n'est pas assez résistant pour supporter seul le passage d'un véhicule ferroviaire. En effet, ce type de béton résiste mal à la traction lorsqu'il est utilisé en compression et ne répond donc pas aux normes en vigueur dans le domaine lorsqu'il est utilisé seul. Le choix d'utiliser ce type de béton pour réaliser la dalle du pont selon l'invention est donc une preuve de l'activité inventive exercée par la Demanderesse, notamment pour les ponts de petites dimensions, par exemple, dont la longueur est inférieure à 15 mètres, la largeur inférieure à 3,5 m, la hauteur inférieure à 120 cm et l'épaisseur inférieure à 15 cm. De manière avantageuse, les moyens de renfort comprennent au moins une plaque de renfort.

De préférence, les moyens de renfort se présentent sous la forme d'une unique plaque, par exemple de forme rectangulaire et par exemple d'environ 30 mm d'épaisseur, s'étendant sous l'intégralité de la face inférieure de la dalle de support. De préférence encore, la plaque est une tôle en acier. Selon une caractéristique de l'invention, la plaque comprend au moins une ouverture de sorte à autoriser l'introduction de béton. Le pont peut ainsi, par exemple, être construit à l'envers pour en faciliter la fabrication. Le pont comprend en outre des moyens d'accroche des moyens de renfort sur la face inférieure de la dalle de support, les moyens d'accroche étant noyés dans le béton de la dalle de support.

De tels moyens d'accroche permettent d'augmenter la surface de contact avec le béton et d'autoriser ainsi une meilleure imbrication et donc une meilleure solidarisation du béton et des moyens de renfort. De tels moyens d'accroche peuvent être issus de matière des moyens de renfort, ce qui diminue le temps d'assemblage, ou bien rapportés sur les moyens de renfort.

De manière préférée, les moyens d'accroche se présentent sous la forme d'une pluralité de protubérances en saillie réparties à l'interface des moyens de renfort et de la dalle de support. De manière avantageuse, les moyens d'accroche comprennent une pluralité de goujons montés sur les moyens de renfort, par exemple sur la face supérieure d'une tôle en acier, et noyés dans le béton de la dalle de support. Lorsqu'ils sont rapportés, de tels goujons peuvent être soudés, vissés ou boulonnés sur les moyens de renfort. Alternativement ou bien en combinaison, les moyens d'accroche comprennent au moins une portion crénelée noyée dans le béton de la dalle de support.

Alternativement ou bien en combinaison, les moyens d'accroche comprennent au moins un ensemble de fils d'armatures fixés sur les moyens de renfort et noyées dans le béton de la dalle de support. Par exemple, les moyens d'accroche peuvent comprendre un premier ensemble de fils d'armatures, parallèles entre eux, fixées sur les moyens de renfort et un second ensemble de fils d'armatures, fixées sensiblement perpendiculairement aux fils du premier ensemble et noyées dans le béton de la dalle de support. De préférence, le pont comprend deux parois latérales de renfort s'étendant de chaque côté de la dalle de support de sorte que la section du pont est sensiblement en forme de U. Une telle forme permet à la fois d'augmenter la résistance du pont tout en en réduisant la hauteur utile, ce qui permet notamment d'éviter la réalisation d'importants travaux d'aménagements autour de la voie. De manière préférée, les deux parois latérales de renfort sont issues de même matière que la dalle de support, c'est-à-dire du béton constituant la dalle. L'invention concerne aussi un procédé de fabrication d'un pont, tel que défini ci- dessus, comprenant : une étape de disposition des moyens de renfort, une étape de mise en place d'un coffrage autour desdits moyens de renfort, une étape de dépôt d'un béton comprenant une proportion de béton fibré à ultra-hautes performances dans ledit coffrage pour former la dalle de support et la solidariser aux moyens de renfort. De préférence, le béton est déposé de sorte que l'épaisseur de la dalle de support soit inférieure à 15 cm.

De préférence encore, le béton est déposé sur l'intégralité des moyens de renfort, par exemple, sur l'intégralité d'une tôle en acier de forme rectangulaire. Avantageusement, le béton est déposé par coulage. Selon un mode de réalisation du procédé selon l'invention, le procédé comprend, entre l'étape de disposition et l'étape de mise en place, une étape de montage des moyens d'accroche sur les moyens de renfort. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables. DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une vue en coupe transversale d'un pont ferroviaire supportant une voie ferrée selon une forme de réalisation de l'invention. La figure 2 est une vue partielle en perspective d'un pont ferroviaire supportant une voie ferrée selon une forme de réalisation de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Description du système selon l'invention Le pont décrit ci-après permet le support d'une voie ferrée autorisant la circulation de véhicules ferroviaires mais il va de soi que l'invention n'est pas limitée au domaine ferroviaire mais s'applique à tout type de pont destiné à recevoir une voie de circulation. Comme illustré par les figures 1 et 2, la voie ferrée 1 comprend deux rails 3 parallèles longitudinaux fixés sur une pluralité de traverses 5 disposées perpendiculairement aux rails. Les traverses 5 reposent sur du ballast 7 qui permet de supporter et de stabiliser la voie ferrée. Bien entendu, les traverses 5 pourraient reposer directement sur le pont ferroviaire 10. Par souci de clarté, le ballast n'a pas été représenté sur la figure 2.

Comme illustré sur les figures 1 et 2, le pont ferroviaire 10 comprend une dalle horizontale 12 de support en béton comportant une face supérieure agencée pour supporter une portion de la voie ferrée 1 et une face inférieure opposée à la face supérieure. Par exemple, la dalle peut avoir une longueur de 15 m, une largeur de 3,5 m et une épaisseur de 15 cm. Le pont ferroviaire 10 comprend deux parois latérales 14 de renfort, dans cet exemple d'une hauteur de 120 cm, s'étendant sensiblement perpendiculairement à la dalle 12 de sorte que la section du pont est sensiblement en forme de U. Une telle forme permet de réduire notablement la hauteur du pont tout en conservant une structure solide. Le pont peut ainsi être disposé dans un endroit étroit sans qu'il soit nécessaire de faire des aménagements importants sur la voie. Dans cet exemple, la dalle 12 et les parois latérales 14 sont coulées dans le même matériau et sont donc issues de la même matière. Alternativement, les parois latérales 14 pourraient être rapportées sur la dalle de support 12.

Comme illustré à la figure 1, l'ensemble formé par la dalle de support 12 et les deux parois latérales 14 comprend des épaulements 16 et 17 aménagés à la jonction de la dalle 12 et de chaque paroi latérale 14, de part et d'autre de celle-ci. Ces épaulements 16 et 17 permettent de renforcer le pont 10 de sorte à résister au passage de véhicules ferroviaires sur la voie. Chaque paroi latérale 14 comprend en outre, au niveau de sa partie supérieure, une zone épaissie 18 permettant également de renforcer la structure du pont 10. Selon l'invention, la dalle de support 12 est réalisée en un béton comprenant une proportion de béton fibré à ultra-hautes performances (BFUP). Un BFUP présente de manière connue une résistance allant de 130 à 250 MPa en compression et de 20 à 50 MPa en traction par flexion. Dans cet exemple, la dalle de support 12 est réalisée entièrement en béton fibré à ultra-hautes performances, par exemple du type BSI®, connu de la marque commerciale EIFFAGE TP, ou bien du type DUCTAL®, connu de la marque commerciale BOUYGUES.

Il va de soi que la dalle de support 12 pourrait être constituée d'un mélange de béton comprenant, par exemple, du BFUP et du béton ordinaire. Selon l'invention, le pont 10 comprend des moyens de renfort solidarisés à la face inférieure de la dalle de support 12 en béton de sorte à en améliorer la résistance mécanique. Dans cet exemple, les moyens de renfort se présentent sous la forme d'une plaque en acier 20. La plaque 20 s'étend sur toute la face inférieure de la dalle 12 et est solidarisée à celle-ci lors du dépôt du béton, par exemple par coulage ou par projection sur la plaque. La plaque 20 possède dans cet exemple une forme rectangulaire d'environ 15 m de long, 3,5 m de large et 30 mm d'épaisseur. Afin de renforcer la solidarisation du béton sur la plaque 20, des moyens d'accroche constitués dans cet exemple par des goujons 22 sont disposés, sur la face supérieure de la plaque 20 de sorte à augmenter la surface d'accroche du béton de la dalle 12 sur la plaque 20. La quantité de goujons peut être plus importante au niveau des zones d'appui du pont. La plaque 20 associée aux moyens d'accroche constitue un tirant permettant d'augmenter la capacité de résistance de la structure vis-à-vis des efforts de flexion. La tôle métallique disposée sur la face inférieure du pont a un rôle mécanique de reprise de la majeure partie des efforts de traction dus à la flexion de la dalle, le reste étant repris par le BFUP, notamment les fibres métalliques. Elle permet de mieux maîtriser le comportement en fatigue de la structure dû à des sollicitations variables sur la voie de circulation pour lui conférer une durabilité satisfaisante. Dans une forme de réalisation alternative, les moyens d'accroche peuvent se présenter sous la forme d'une surface crénelée de la face supérieure de la plaque de renfort 20 ou bien de fibres fixées sur la face supérieure de la de la plaque sur lesquelles le béton de la dalle est déposé lors de la fabrication du pont. De manière alternative encore, la plaque de renfort peut comprendre une pluralité de poutres sur lesquelles est déposé le béton lors de la fabrication du pont.

Procédé de fabrication du pont selon l'invention Lors de la fabrication du pont ferroviaire 10 selon l'invention, la plaque en acier 20 est tout d'abord disposée, par exemple, à plat sur le sol de sorte que les goujons 22 soient tournés vers le haut. Un coffrage, délimitant les contours de la dalle de support 12 et des parois latérales 14, est ensuite mis en place autour de la plaque en acier. On coule alors du béton comprenant une proportion de béton fibré à ultra-hautes performances dans le coffrage de sorte à recouvrir la plaque en acier 20 et former la dalle de support en béton 12. De préférence, le béton qui est utilisé est intégralement du béton fibré à ultra- 1 0 hautes performances. De préférence encore, le béton est coulé de sorte que la dalle de support 12 atteigne une épaisseur comprise entre 10 cm et 20 cm. Utilisation Le pont selon l'invention est aisé à fabriquer et à installer et peut être fabriqué 15 notamment dans de petites dimensions et à faible coût. En particulier, il peut être fabriqué avec une dalle de support de faible épaisseur. Un tel pont permet donc un remplacement aisé d'un pont existant d'autant qu'il peut être fabriqué à proximité voire à l'endroit du pont à remplacer. En outre, un tel pont nécessite peu de maintenance voire aucune maintenance. 20

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Pont comprenant une dalle (12) de support en béton comportant une face supérieure agencée pour supporter une voie de circulation (1) et une face inférieure opposée à la face supérieure, pont (10) caractérisé en ce que ladite dalle de support (12) comprend une proportion de béton fibré à ultra-hautes performances et en ce que le pont (10) comprend des moyens de renfort (20) solidarisés à ladite face inférieure de la dalle (12) de sorte à en améliorer la résistance mécanique.
2. 2. Pont selon la revendication 1, dans laquelle la dalle de support (12) est réalisée entièrement en béton fibré à ultra-hautes performances.
3. 3. Pont selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les moyens de renfort comprennent au moins une plaque de renfort (20).
4. 4. Pont selon la revendication 3, ledit pont comprenant une unique plaque (20) s'étendant sous l'intégralité de la face inférieure de la dalle de support (12).
5. 5. Pont selon l'une des revendications précédentes, ledit pont (10) comprenant en outre des moyens d'accroche (22) des moyens de renfort (20) sur la face inférieure de la dalle de support (12), les moyens d'accroche (22) étant noyés dans le béton de la dalle de support (12).
6. 6. Pont selon la revendication 5, dans lequel les moyens d'accroche (22) sont rapportés sur les moyens de renfort (20).
7. 7. Pont selon l'une des revendications Set 6, dans lequel les moyens d'accroche (22) sont issus de matière des moyens de renfort (20).
8. 8. Pont selon l'une des revendications 5 à 7, dans lequel les moyens d'accroche comprennent une pluralité de goujons (22) montés sur les moyens de renfort (20).
9. 9. Pont selon l'une des revendications précédentes, ledit pont (10) comprenant deux parois latérales (14) de renfort s'étendant de chaque côté de la dalle de support (12) de sorte que la section du pont (10) est sensiblement en forme de U.
10. 10. Procédé de fabrication d'un pont, selon l'une des revendications précédentes, comprenant une dalle (12) de support en béton agencée pour supporter une voie decirculation (1) et des moyens de renfort (20) solidarisés à la face inférieure de la dalle (12) de sorte à en améliorer la résistance mécanique, le procédé comprenant : une étape de disposition des moyens de renfort (20), une étape de mise en place d'un coffrage autour desdits moyens de renfort (20), une étape de dépôt d'un béton comprenant une proportion de béton fibré à ultra-hautes performances dans ledit coffrage pour former la dalle de support (12) et la solidariser aux moyens de renfort (20).