WO1992007144A1 - Procede de construction d'ouvrages d'art comprenant une voute et elements prefabriques pour la mise en ×uvre de ce procede - Google Patents

Procede de construction d'ouvrages d'art comprenant une voute et elements prefabriques pour la mise en ×uvre de ce procede Download PDF

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    • E02D29/00Independent underground or underwater structures; Retaining walls
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01FADDITIONAL WORK, SUCH AS EQUIPPING ROADS OR THE CONSTRUCTION OF PLATFORMS, HELICOPTER LANDING STAGES, SIGNS, SNOW FENCES, OR THE LIKE
    • E01F5/00Draining the sub-base, i.e. subgrade or ground-work, e.g. embankment of roads or of the ballastway of railways or draining-off road surface or ballastway drainage by trenches, culverts, or conduits or other specially adapted means
    • E01F5/005Culverts ; Head-structures for culverts, or for drainage-conduit outlets in slopes

Abstract

Ce procédé consiste à utiliser des voussoirs (5a) correspondant chacun à un segment de la paroi voûtée (5) de l'ouvrage, à placer ces voussoirs (5a) sur la paroi d'un gabarit approprié (23) reproduisant la courbure de la voûte, à disposer des câbles le long de la paroi voûtée (5) perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'ouvrage, à ancrer au moins une des extrémités de ces câbles sur ou à proximité des extrémités inférieures de ladite paroi voûtée (5) et à tendre les câbles de manière à exercer un serrage radial des voussoirs (5a).

Description

PROCEDE DE CONSTRUCTION D'OUVRAGES D'ART COMPRENANT
UNE VOUTE ET ELEMENTS PREFABRIQUES POUR LA
MISE EN OEUVRE DE CE PROCEDE
La présente invention concerne un procédé de construction d' ouvrages d'art comprenant une voûte, qui servent généralement à délimiter un conduit pour le passage d'un cours d'eau, de divers effluents, ou d'une voie de circulation piétonnière ou destinée à des véhicules légers, ou encore à constituer une galerie technique. Elle concerne également les éléments préfabriqués permettant la mise en oeuvre de ce procédé. Ce genre d'ouvrages est actuellement fréquemment réalisé par coffrage et coulage de béton sur le site, ce qui est à la fois complexe et long à mettre en oeuvre.
Pour remédier à ces inconvénients, il est connu de réaliser ces ouvrages au moyen d'éléments préfabriqués assemblés les uns aux autres pour former des tronçons d'ouvrages, mis bout à bout et assemblés entre eux pour constituer l'ouvrage lui-même.
Ces ouvrages sont parfois amenés à subir des contraintes impor¬ tantes et répétées, générées soit par le poids des matériaux de remblai qui les recouvrent ou par le passage des véhicules sur une voie de circula- tion qu'ils supportent, soit par divers tassements ou mouvements de ter¬ rain. II peut en résulter, pour peu que l'ouvrage ait une certaine longueur, un déplacement des tronçons les uns par rapport aux autres et une fatigue prématurée des points d'assemblage des différents éléments, pouvant conduire à l'apparition de fissures pouvant être préjudiciables à la solidité de l'ouvrage dans le temps, et, en tout cas, à son aspect visuel.
Par ailleurs, il est connu par le brevet GB 1 188 280 de constituer des ouvrages d'art au moyen d'éléments de voûte, appelés "voussoirs", correspondant chacun à un segment de la paroi voûtée de l'ouvrage. L'assemblage de ces éléments requiert l'emploi de gabarits appropriés complexes et de matériaux de remblai pour soutenir les éléments. Cet assemblage est donc plutôt complexe à réaliser. En outre, bien que les faces d'appui de deux éléments consécutifs présentent des profils d'assem¬ blage complémentaires s'emboîtant l'un dans l'autre de manière à assurer une certaine liaison entre les éléments, la résistance dans le temps de cette liaison aux contraintes précitées est pour le moins incertaine.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients en fournissant un procédé de construction d'ouvrages d'art comprenant une voûte, particulièrement simple et rapide à mettre en oeuvre et permettant la construction d'ouvrages parfaitement résistants dans le temps aux contraintes qu'ils peuvent être amenés à subir.
A cette fin, le procédé qu'elle concerne, dans lequel, de manière connue, on emploie des éléments préfabriqués aptes à être assemblés entre eux pour constituer des tronçons d'ouvrage, eux-mêmes destinés à être disposés bout à bout et à être assemblés pour constituer l'ouvrage lui-même, consiste à utiliser des voussoirs correspondant chacun à un segment de la paroi voûtée de l'ouvrage, à placer ces voussoirs sur la paroi d'un gabarit approprié reproduisant la courbure de la voûte, à dispo¬ ser des câbles le long de la paroi voûtée perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'ouvrage, à ancrer au moins une des extrémités de ces câbles sur ou à proximité des extrémités inférieures de ladite paroi voûtée et à tendre les câbles de manière à exercer un serrage radial des voussoirs. Ce procédé permet de construire des ouvrages d'art de manière simple, rapide et sans utiliser de gabarits complexes ni du matériau de remblai pour soutenir les éléments. En outre, la paroi voûtée obtenue est particulièrement rigide et apte à résister à des contraintes importantes et répétées, même avec l'emploi de voussoirs relativement légers et de faible épaisseur.
De préférence, le procédé comprend la réalisation de deux semel¬ les d'appui indépendantes l'une de l'autre, supportant chacune l'une des extrémités inférieures de la paroi voûtée. Ces semelles évitent la longue coupure de la chaussée qu'implique le coulage d'un radier et la nécessité, lorsque l'ouvrage enjambe un cours d'eau, d'ass cher ou de détourner ledit cours d'eau. Les câbles peuvent être ancrés sur ces semelles afin d'assurer l'assemblage de la paroi voûtée aux semelles. Avantageusement, les éléments employés pour la réalisation des semelles comprennent plu¬ sieurs conduits disposés longitudinalement et venant en face les uns des autres lorsque les éléments sont alignés, et des câbles sont destinés à être engagés au travers de ces conduits, ces câbles étant ancrés aux éléments d'extrémité de chaque semelle et pouvant être mis en tension. Les semelles ainsi constituées rigidifient longitudinalement l'ouvrage, de manière à empêcher tout déplacement des tronçons d'ouvrage les uns par rapport aux autres.
De manière analogue, les voussoirs peuvent comprendre chacun plusieurs conduits disposés longitudinalement et venant en face les uns des autres lorsque les tronçons d'ouvrage sont alignés, et des câbles destinés à être engagés à travers ces conduits et à être ancrés aux élé¬ ments d'extrémité de chaque tronçon, ces câbles pouvant être mis en tension. L'invention concerne également les éléments préfabriqués permet¬ tant la mise en oeuvre du procédé.
Les voussoirs peuvent comprendre des gorges ménagées dans leur paroi extérieure ou des conduits internes pour recevoir les câbles transversaux perpendiculaires à l'axe longitudinal de l'ouvrage. Le fait de faire passer ces câbles à l'intérieur des voussoirs assure une parfaite liaison entre ceux-ci. Dans la mesure où des câbles longitudinaux de rigidification sont prévus, les voussoirs comprennent des conduits internes longitudinaux dans lesquels ces câbles sont destinés à être engagés puis tendus. En outre, les voussoirs comprennent de préférence des profils d'assemblage complémentaires ménagés dans leur face d'appui ainsi que des nervures extérieures de renforcement augmentant lesdites surfaces d'appui, pour une meilleure liaison entre eux. Selon une autre possibilité, les voussoirs comprennent des fers en attente formant des boucles venant à proximité les unes des autres ou s' entrecroisant quand les voussoirs sont mis en place sur le gabarit, des éléments métalliques longitudinaux étant destinés à être engagés à l'intérieur des boucles de manière à les lier les unes avec les autres pour constituer un clavetage noyé ensuite dans du béton coulé. Les éléments destinés à constituer les semelles comprennent quant à eux des conduits longitudinaux dans lesquels des câbles peuvent être engagés et être tendus. En outre, la face supérieure de ces semelles peut recevoir, le long de leur bord tourné vers l'intérieur de l'ouvrage, des rails sur lesquels coulisse un chariot portant le gabarit. Le dépla- cernent de ce gabarit est ainsi particulièrement aisé à réaliser.
De toute façon, l'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représen¬ tant, à titre d'exemple non limitatif, une forme de réalisation préférée d'un ouvrage d'art obtenu selon le procédé qu'elle concerne. Figure 1 en est une vue en perspective ;
Figures 2 et 3 en sont des vues en bout au cours de deux phases différentes de sa construction ; Figure 4 en est une vue en coupe selon IV-IV de figure 1 ; Figure 5 en est une vue en coupe selon V-V de figure 1 ; Figures 6 et 7 en sont des vues en bout selon deux variantes de réalisation ; et Figures 8 à 11 sont des vues à échelle agrandie de variantes de réalisation de certains de ses éléments constitutifs.
La figure 1 représente un ouvrage d'art 2 comprenant une voûte et servant généralement à délimiter un conduit 3 pour le passage d'un cours d'eau, de divers effluents, ou d'une voie de circulation piétonnière ou destinée à des véhicules légers, ou servant à constituer une galerie technique.
L'ouvrage 2 est constitué au moyen d'éléments préfabriqués aptes à être assemblés entre eux pour constituer des tronçons d'ouvrage, eux-mêmes destinés à être disposés bout à bout et à être assemblés pour constituer l'ouvrage 2 lui-même.
Parmi ces éléments, certains, ha», servent à constituer deux semelles d'appui 4, indépendantes l'une de l'autre, supportant chacune l'une des extrémités inférieures de la paroi voûtée 5. Les éléments a comprennent plusieurs conduits 6 disposés longitudinalement et venant en face les uns des autres lorsque les éléments 4a sont alignés, destinés à recevoir des câbles 7 engagés au travers d'eux, ces câbles 7 étant ancrés aux éléments 4a d'extrémité de chaque semelle 4 et pouvant être mis en tension. Cet ancrage peut par exemple être réalisé, à l'une des extrémités de chaque câble 7, au moyen d'un embout solidaire de cette extrémité, de section supérieure à celle du conduit 6, venant en appui contre un épaulement ménagé dans la paroi de l'élément 4a d'extré¬ mité. La mise en tension peut, quant à elle, être réalisée au moyen d'un tirant, pouvant par exemple être constitué par une tige filetée coaxiale et solidaire au câble, sur laquelle est engagée une rondelle de diamètre supérieur à celui du conduit et sur laquelle est vissé un écrou de serrage. La paroi 5 est constituée, d'une part, au moyen de voussoirs longitudinaux 5a, correspondant chacun à un segment de sa longueur, et, d'autre part, par un élément 8 formant clé de voûte.
En outre, des câbles 10 sont disposés le long de la face extérieure de la paroi voûtée 5 perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'ouvrage
2. Les extrémités de chacun de ces câbles 10 sont ancrées sur les semelles
4 à proximité des extrémités inférieures de ladite paroi voûtée 5, et chacun de ces câbles 10 est équipé d'un dispositif pour sa mise en tension, tel qu'un tirant ou un ridoir. La figure 5 représente l'un des points d' ancrage de chaque câble 10. L'extrémité du câble 10 comporte un embout serti 11, comprenant une paroi l ia de forme tronconique en appui contre un épaulement conique 12 ménagé dans la paroi délimitant un alésage 13 creusé dans l'élément 4a, cet alésage 13 servant à l'introduction du câble 10 et de l'embout 11 à travers l'élément 4a.
Ainsi que le montrent les figures 2 et 3, la face supérieure des semelles 4 peut recevoir, le long de leur bord tourné vers l'intérieur de l'ouvrage 2, des rails 20 sur lesquels coulisse un chariot 21 équipé de galets 22, portant un gabarit 23 qui sert à la construction de la paroi voûtée 5. Le gabarit 23 comprend deux éléments mobiles 24, articulés en 25 sur le châssis 21, dont les faces extérieures 24a sont courbées de manière à reproduire la courbure de la voûte de la paroi 5. Les faces intérieures 24b des éléments mobiles 24 comportent des pattes d'accro¬ chage 26 permettant l'articulation d'un vérin 27 apte à rapprocher ou à écarter simultanément les éléments 24 l'un de l'autre selon un mouve¬ ment de pivotement autour des charnières d'articulation 25.
La construction de l'ouvrage 2 est réalisée de la manière décrite ci-après. Les éléments 4a, au travers desquels sont engagées les extrémités des câbles 10 comportant les embouts 11, sont mis bout à bout pour constituer les semelles 4. Les câbles 7 sont ensuite mis en place et tendus. Les câbles 7 permettent de rigidifier longitudinalement les semelles 4 et assurent le maintien à niveau des éléments 4a. L'ouvrage 2 pourra ainsi résister à des contraintes importantes et répétées, sans risque de déplacement des éléments les uns par rapport aux autres ou des tronçons d'ouvrage 2 les uns par rapport aux autres.
Les rails 20 sont ensuite mis en place sur les semelles 4 et les galets 22 du châssis 21 du gabarit 23 sont engagés sur eux. Les vous- soirs 5a ainsi que la clé de voûte 8 sont alors placés sur la paroi 24a des éléments 24 du gabarit 23. Le vérin 27 est alors actionné de manière à rapprocher les éléments 24 du gabarit 23 afin d'amener les deux parties de la paroi 5 au contact l'une de l'autre. Les câbles 10 sont alors disposés le long de la paroi voûtée 5 perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'ouvrage 2 et reliés chacun au dispositif prévu pour sa mise en tension, ces dispositifs, bien connus en soi, n'étant pas représentés au dessin. Les câbles 10 sont ensuite tendus de manière à exercer un serrage radial des voussoirs 5a et de l'élément 8 formant clé de voûte. Le vérin 27 est alors actionné afin d'amener les éléments mobiles 24 dans la posi¬ tion représentée par la figure 3 permettant le retrait du gabarit 23 hors du passage 3.
La figure 4 montre que les voussoirs 5a ainsi que l'élément formant clé de voûte 8 peuvent comprendre des gorges 30 de section semi-circulaire disposées transversalement par rapport à leur axe longitu¬ dinal et venant en face les unes des autres lorsque les voussoirs 5a et l'élément 8 sont mis en place pour constituer la paroi voûtée 5. Ces gorges 30 sont destinées à loger les câbles 10, ce qui permet de faciliter la pose du revêtement d'étanchéité 31.
Les figures 6 et 7 montrent que les câbles 10 peuvent passer soit à l'intérieur des voussoirs 5a, qui comprennent dès lors des conduits intérieurs prévus à cet effet, disposés transversalement par rapport à l'axe longitudinal des voussoirs 5a et qui viennent en face les uns des autres lorsque les éléments 5a sont disposés de manière à constituer la paroi voûtée 5, soit à l'extérieur des voussoirs 5a. Les câbles 10 débou¬ chent des voussoirs 5a au travers de bossages 35, qui comportent les dispositifs prévus pour leur mise en tension. La figure 7 montre que les câbles peuvent être ancrés sur les semelles 4 à l'intérieur du conduit 3, les câbles 10 traversant alors les voussoirs 5a reposant sur les semelles 4.
Les figures 8,9 et 10 représentent différents moyens d'assem¬ blage des voussoirs 5a. La figure 8 montre que les faces d'appui des voussoirs 5a peuvent comprendre des profils d'assemblage complémentaires, et notamment une languette 51 destinée à être engagée dans une rainure correspondante 52. La figure 9 montre que les éléments 5a peuvent com¬ prendre des nervures extérieures 50 de renforcement, augmentant leur surface d'appui. La figure 10 montre que les voussoirs 5a peuvent com¬ prendre des fers en attente 53 formant des boucles venant à proximité les unes des autres ou s' entrecroisant lorsque les voussoirs 5a sont mis en place sur le gabarit 23, des éléments métalliques longitudinaux 54 étant destinés à être engagés à l'intérieur des boucles 53 de manière à les lier les unes avec les autres pour constituer un clavetage noyé ensuite dans du béton coulé 55. La figure 11 montre, quant à elle, que les embases 4 peuvent avoir une section en T inversé et comporter une paroi longitudinale verti- cale destinée à supporter les extrémités inférieures de la paroi 5. Une même embase peut d'ailleurs recevoir les extrémités inférieures adjacentes de deux parois 5 voisines.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé de construction d'ouvrages d'art comprenant une voûte dans lequel, de manière connue, on emploie des éléments préfabri¬ qués aptes à être assemblés entre eux pour constituer des tronçons d' ouvrage, eux-mêmes destinés à être disposés bout à bout et à être assem¬ blés pour constituer l'ouvrage lui-même, caractérisé en ce qu'il consiste à utiliser des voussoirs (5a) correspondant chacun à un segment de la paroi voûtée (5) de l'ouvrage (2), à placer ces voussoirs (5a) sur la paroi d'un gabarit approprié (23) reproduisant la courbure de la voûte, à disposer des câbles (10) le long de la paroi voûtée (5) perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'ouvrage (2), à ancrer au moins une des extrémités de ces câbles (10) sur ou à proximité des extrémités inférieures de ladite paroi voûtée (5) et à tendre les câbles (10) de manière à exercer un serra¬ ge radial des voussoirs (5a). 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise, pour chaque tronçon d'ouvrage (2), un élément sommital (8) formant clé de voûte.
3 - Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, carac¬ térisé en ce qu'il comprend la réalisation de deux semelles d'appui (4) indépendantes l'une de l'autre, supportant chacune l'une des extrémités inférieures de la paroi voûtée (5).
4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments (4a) employés pour la réalisation des semelles (4) comprennent plusieurs conduits (6) disposés longitudinalement et venant en face les uns des autres lorsque les éléments (4a) sont alignés, et des câbles (7) sont destinés à être engagés au travers de ces conduits (6), ces câbles (7) étant ancrés aux éléments (4a) d'extrémité de chaque semelle (4) et pouvant être mis en tension.
5 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les voussoirs (5a) employés comprennent chacun plusieurs con¬ duits disposés longitudinalement et venant en face les uns des autres lorsque les tronçons d'ouvrage sont alignés, et des câbles destinés à être engagés à travers ces conduits et à être ancrés aux éléments d'extrémité de chaque tronçon, ces câbles pouvant être mis en tension. 6 - Voussoirs pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisés en ce qu'ils comprennent des gorges (30) ménagées dans leur paroi extérieure. 7 - Voussoirs pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisés en ce qu'ils comprennent des con¬ duits internes pour recevoir les câbles transversaux (10) perpendiculaires à l'axe longitudinal de l'ouvrage (2). 8 - Voussoirs selon la revendication 6 ou la revendication 7, caractérisés en ce qu'ils comprennent des conduits internes longitudinaux dans lesquels des câbles de rigidification sont destinés à être engagés puis tendus.
9 - Voussoirs selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisés en ce qu'ils comprennent des profils d'assemblage complémentaires (51,52) ménagés dans leur face d'appui.
10 - Voussoirs selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisés en ce qu'ils comprennent des nervures extérieures de renforcement (52) augmentant leurs surfaces d'appui. H - Voussoirs selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisés en ce qu'ils comprennent des fers en attente (53) formant des boucles venant à proximité les unes des autres ou s'entrecroisant quand les vous¬ soirs (5a) sont mis en place sur le gabarit (23), des éléments métalliques longitudinaux (54) étant destinés à être engagés à l'intérieur des boucles de manière à les lier les unes avec les autres pour constituer un clavetage noyé ensuite dans du béton coulé (55).
12 - Eléments pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisés en ce qu'ils comprennent plusieurs conduits (6) disposés longitudinalement et venant en face les uns des autres lorsque les éléments (4a) sont alignés, et en ce que des câbles (7) sont destinés à être engagés au travers de ces conduits (6), ces câbles (7) étant ancrés aux éléments (4a) d'extrémité de chaque semelle (4) et pouvant être mis en tension.
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