BE1025239B1 - Une poutre à caisson dotée d'âmes en grille - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne le domaine technique des structures de ponts, et fournit une poutre à caisson dotée d'âmes en grille. Ladite poutre à caisson comprend un tablier, un plancher, une première âme et une deuxième âme agencées de façon opposée, la première âme comprenant une première poutre supérieure enchâssé dans le tablier, une première poutre inférieure enchâssée dans le plancher et une pluralité de premières entretoises agencées de façon espacée entre la première poutre supérieure et la première poutre inférieure; la deuxième âme comprend une deuxième poutre supérieure enchâssée dans le tablier, une deuxième poutre inférieure enchâssée dans le plancher et des deuxièmes entretoises correspondant une à une aux premières entretoises, les deux extrémités de chaque deuxième barre de soutènement étant respectivement reliées à la deuxième poutre supérieure et à la deuxième poutre inférieure.
Description
Domaine technique
La présente invention concerne le domaine technique des structures de ponts et en particulier une poutre à caisson dotée d’âmes en grille.
État de la technique
Les poutres à caisson composites à âmes en acier ondulé sont un nouveau type de poutre à caisson apparu au vingtième siècle dans les années 80, c’est un nouveau type de structure composite acier-béton dont les plaques en acier ondulé ont remplacé les âmes en béton.
Cependant, les parties combinant âmes en acier ondulé avec le tablier et le plancher étant nombreuses et complexes, le béton coulé sur place dans ces parties n’est pas assez compact ; par ailleurs, du fait que l’intérieur du caisson des poutres à caisson composites à âmes en acier ondulé sont des espaces fermés, les performances de résistance du caisson au vent sont assez mauvaises et les contraintes thermiques importantes.
Contenu de l’invention
La présente invention doit résoudre le problème technique de mauvaise résistance au vent et de contraintes thermiques importantes des poutres à caisson composites à âmes en acier ondulé ainsi que de mauvaise coulée du béton dans les parties combinant âmes avec tablier et plancher dans les techniques actuelles.
Afin de résoudre les problèmes susmentionnés, la présente invention fournit une poutre à caisson dotée d’âmes en grille, ladite poutre à caisson comprenant un tablier, un plancher, une première âme et une deuxième âme agencées de façon opposée, ladite première âme comprenant une première poutre supérieure enchâssée dans ledit tablier, une première poutre inférieure enchâssée dans ledit plancher et une pluralité de premières entretoises agencées de façon espacée entre ladite première poutre supérieure et ladite première poutre inférieure, les deux extrémités desdites premières entretoises étant respectivement reliées à ladite première poutre supérieure et à ladite première poutre inférieure ; ladite deuxième âme comprenant une deuxième poutre supérieure enchâssée dans ledit tablier, une deuxième
BE2018/5100 poutre inférieure enchâssée dans ledit plancher et des deuxièmes entretoises correspondant une à une auxdites premières entretoises, les deux extrémités desdites deuxièmes entretoises étant respectivement reliées à ladite deuxième poutre supérieure et à ladite deuxième poutre inférieure.
Dans laquelle, lesdites première poutre supérieure, première poutre inférieure, deuxième poutre supérieure et deuxième poutre inférieure sont toutes des profilés en I.
Dans laquelle, lesdites premières entretoises et lesdites deuxièmes entretoises sont toutes des plaques d’acier en T.
Dans laquelle, elle comprend en outre des éléments de précontrainte, une poutre à précontrainte transversale et une barre de pression, ladite barre de pression est agencée audessus de la partie médiane de ladite poutre à précontrainte transversale, ladite poutre à précontrainte transversale comprend une pluralité de poutres à précontrainte agencées audessus dudit plancher, les deux extrémités de chaque poutre à précontrainte sont reliées respectivement auxdites premières entretoises et auxdites deuxièmes entretoises correspondantes, ladite barre de pression et lesdites poutres à précontrainte étant orthogonales, lesdits éléments de précontrainte servant à agencer ladite barre de pression par pression sur lesdites poutres à précontrainte.
Dans laquelle, ladite barre de pression est en acier et à double creux.
Dans laquelle, la quantité desdits éléments de précontrainte est une pluralité, une pluralité desdits éléments de précontrainte est agencée par espacement dans le sens de la longueur le long de ladite barre de pression.
Dans laquelle, lesdits éléments de précontrainte comprennent des barres d’acier filetées et des écrous, une extrémité desdites barres d’acier filetées est enchâssée dans ledit plancher, l’autre extrémité traverse ladite barre de pression et est reliée auxdits écrous.
Dans laquelle, lesdites poutres à précontrainte traversent des cornières et sont reliées auxdites premières entretoises et auxdites deuxièmes entretoises.
La présente invention est de structure simple, facile et pratique à mettre en œuvre, l’utilisation de la pluralité de premières entretoises comme corps principal de première âme et l’utilisation de la pluralité de deuxièmes entretoises comme corps principal de deuxième âme, permet non seulement de réduire le poids de la poutre à caisson, mais accroît de façon considérable les effets d’étirement de précontrainte transversale du tablier et du plancher,
BE2018/5100 augmentant les performances de résistance au vent et réduisant les contraintes thermiques.
Description des Dessins annexes
Le Dessin 1 représente une vue axiale latérale de la poutre à caisson dotée d’âmes en grille du mode de réalisation de la présente invention ;
Le Dessin 2 représente une vue de face de la poutre à caisson dotée d’âmes en grille du mode de réalisation de la présente invention ;
Le Dessin 3 représente une vue agrandie partielle du Dessin 1 dans le sens A ;
Le Dessin 4 représente une vue axiale latérale de la première âme (deuxième âme) de la poutre à caisson dotée d’âmes en grille du mode de réalisation de la présente invention ;
Le Dessin 5 représente le schéma partiel de la poutre à précontrainte transversale dans la poutre à caisson dotée d’âmes en grille du mode de réalisation de la présente invention ;
Le Dessin 6 représente les schémas de déformation du plancher de la poutre à caisson dotée d’âmes en grille du mode de réalisation de la présente invention lorsque les éléments de précontrainte sont utilisés et lorsqu’ils ne sont pas utilisés ; dans lequel 6 (a) représente le schéma déformation du plancher de la poutre à caisson dotée d’âmes en grille lorsque les éléments de précontrainte sont utilisés ; 6 (b) représente schéma déformation du plancher de la poutre à caisson dotée d’âmes en grille lorsque les éléments de précontrainte ne sont pas utilisés ;
Le Dessin 7 représente les schémas de la poutre à caisson dotée d’âmes en grille du mode de réalisation de la présente invention et des poutres à caisson à âmes en acier ondulé actuelles sous l’effet de charge du vent ; dans lesquels le Dessin 7 (a) représente le schéma de la poutre à caisson de la présente invention sous l’effet de charge du vent ; le Dessin 7 (b) représente le schéma des poutres à caisson à âmes en acier ondulé actuelles sous l’effet de charge du vent ;
Le Dessin 8 représente les schémas des échanges thermiques des parties internes et externes de la poutre à caisson dotée d’âmes en grille du mode de réalisation de la présente invention et des poutres à caisson à âmes en acier ondulé actuelles ; dans lesquels le Dessin 8 (a) représente le schéma des échanges thermiques des parties internes et externes de la poutre à caisson de la présente invention ; le Dessin 8 (b) représente le schéma des échanges thermiques des parties internes et externes des poutres à caisson à âmes en acier ondulé
BE2018/5100 actuelles ;
Repères sur les dessins:
1. Tablier ; 2. Plancher ; 3. Première âme ; 3-1. Première barre de soutènement ; 3-2. Première poutre supérieure ; 3-3. Première poutre inférieure ; 4. Deuxième âme ; 4-1. Deuxièmes entretoises ; 4-2. Deuxième poutre supérieure ; 4-3. Deuxième poutre inférieure ; 5. Poutre à précontrainte transversale ; 5-1. Poutre à précontrainte; 6. Barre de pression ; 7. Eléments de précontrainte.
Mode de réalisation
Afin de clarifier les buts, le plan technique et les avantages de la présente invention, une description claire du plan technique de la présente invention combinée aux Dessins annexes est donnée ci-après, bien entendu le mode de réalisation décrit constitue uniquement une partie des modes de réalisation de la présente invention et non la totalité des modes de réalisation. Tous les autres modes de réalisation réalisés par l’homme du métier et basés sur le mode de réalisation de la présente invention, à la condition de ne pas fournir de travail créatif, sont couverts par l’étendue de protection de la présente invention.
Dans la description de la présente invention, outre lorsque spécifié autrement, les orientations ou rapports de position désignés par les expressions « supérieur » et « inférieur » sont fondés sur les orientations et rapports de position représentés sur les Dessins annexes, ils sont uniquement destinés à simplifier la description de la présente invention, et n’indiquent pas ou ne suggèrent pas une orientation spécifique nécessaire du dispositif ou de l’élément décrit, ni une structure ou opération orientée spécifiquement, c’est pourquoi ils ne peuvent être appréhendés comme des limitations à la présente invention.
Il faut noter que, outre lorsque spécifié et déterminé autrement, le terme « relié » est à comprendre au sens large, par exemple, il peut s’agir d’une connexion fixe, mais également d’une connexion détachable, ou encore d’une connexion monobloc ; il peut s’agir d’une connexion directe ou d’une connexion indirecte via un vecteur intermédiaire. L’homme du métier, peut comprendre le sens concret des expressions susmentionnées en situation dans la présente invention.
En référence aux Dessins 1 à 4, la présente invention fournit une poutre à caisson dotée
BE2018/5100 d’âmes en grille, ladite poutre à caisson comprenant un tablier 1, un plancher 2, une première âme 3 et une deuxième âme 4 agencées de façon opposée, ladite première âme 3 comprenant une première poutre supérieure 3-2 enchâssée dans ledit tablier 1, une première poutre inférieure 3-3 enchâssée dans ledit plancher 2 et une pluralité de premières entretoises 3-1 agencées de façon espacée entre ladite première poutre supérieure 3-2 et ladite première poutre inférieure 3-3 ; les deux extrémités desdites premières entretoises 3-1 étant respectivement reliées à ladite première poutre supérieure 3-2 et à ladite première poutre inférieure 3-3 ; ladite deuxième âme 4 comprend une deuxième poutre supérieure 4-2 enchâssée dans ledit tablier 1, une deuxième poutre inférieure 4-3 enchâssée dans ledit plancher 2 et des deuxièmes entretoises 4-1 correspondant une à une auxdites premières entretoises 3-1, les deux extrémités desdites deuxièmes entretoises 4-1 étant respectivement reliées à ladite deuxième poutre supérieure 4-2 et à ladite deuxième poutre inférieure 4-3.
Lors des travaux concrets, tout d’abord la première âme 3 et la deuxième âme 4 peuvent être pré assemblées en usine : toutes les premières entretoises 3-1 sont soudées de façon espacée sur la première poutre supérieure 3-2 et la première poutre inférieure 3-3, simultanément toutes les deuxièmes entretoises 4-1 sont soudées de façon espacée sur la deuxième poutre supérieure 4-2 et la deuxième poutre inférieure 4-3 ; une fois que la première âme 3 et la deuxième âme 4 sont ensuite transportées sur site, le plancher est réalisé : le coffrage du plancher est monté, la première poutre inférieure 3-3 et la deuxième poutre inférieure 4-3 sont enchâssées et le béton est coulé afin de former le plancher 2 ; enfin, une fois que le plancher 2 a atteint la solidité déterminée, la tablier 1 est réalisé : le coffrage du tablier est monté à l’aide de la première âme 3 ou de la deuxième âme 4 comme support de coffrage, la première poutre supérieure 3-2 et la deuxième poutre supérieure 4-2 sont enchâssées et le béton est coulé pour former le tablier 1. Nous constatons que non seulement la structure de la présente invention est simple, que les travaux sont simples et pratiques et la coulée de béton pleinement répartie, mais au cours de la construction, l’utilisation de la première âme 3 ou de la deuxième âme 4 comme support de coffrage permet de réduire de façon très importante le coût d’ensemble des travaux de construction de la poutre à caisson.
En outre, en référence aux Dessins 7 et 8 nous pouvons constater qu’il y a des interstices entre deux premières entretoises 3-1 et deux deuxièmes entretoises 4-1 adjacentes, cette conception permet non seulement d’alléger le poids de la poutre à caisson, mais de réduire la surface au vent de la première âme 3 et de la deuxième âme 4, de sorte que le vent peut
BE2018/5100 traverser directement horizontalement la poutre à caisson, ce qui réduit de façon très importante l’impact de la charge de vent sur celle-ci ; simultanément, du fait de la bonne convection de l’air entre les parties internes et externes de la poutre à caisson, il n’y a pas d’écart de température entre l’intérieur et l’extérieur de la poutre à caisson, ce qui réduit les contraintes thermiques de façon très importante et accroît la durée de vie de la poutre à caisson.
Préférablement, lesdites première poutre supérieure 3-2, première poutre inférieure 33, deuxième poutre supérieure 4-2 et deuxième poutre inférieure 4-3 sont toutes des profilés en I. Ainsi lorsque le tablier 1 et le plancher 2 sont coulés, les parties concaves des deux côtés du I peuvent être remplies de béton, c’est-à-dire que les profilés en I peuvent être entièrement enrobés de béton, de sorte que le problème de coulée mal répartie aux jonctions de la première âme 3 et de la deuxième âme 4 au tablier 1 et au plancher 2 peut être mieux évité.
Préférablement, lesdites premières entretoises 3-1 et lesdites deuxièmes entretoises 41 sont toutes des plaques d’acier en T, afin d’accroître plus encore la capacité de charge de la première âme 3 et de la deuxième âme 4 en cas de flambage.
En outre, afin d’accroître les performance anti fissurage du plancher 2, la poutre à caisson comprend en outre des éléments de précontrainte 7, une poutre à précontrainte transversale 5 et une barre de pression 6, ladite barre de pression 6 est agencée au-dessus de la partie médiane de ladite poutre à précontrainte transversale 5, ladite poutre à précontrainte transversale 5 comprend une pluralité de poutres à précontrainte 5-1 agencées au-dessus dudit plancher 2, les deux extrémités de chaque poutre à précontrainte 5-1 sont reliées respectivement auxdites premières entretoises 3-1 et auxdites deuxièmes entretoises 4-1 correspondantes, ladite barre de pression 6 et lesdites poutres à précontrainte 5-1 étant orthogonales, lesdits éléments de précontrainte 7 servant à agencer ladite barre de pression 6 par pression sur lesdites poutres à précontrainte 5-1.
Les deux extrémités de chaque poutre à précontrainte 5-1 étant respectivement reliées aux premières entretoises 3-1 et aux deuxièmes entretoises 4-1 correspondantes, c’est-à-dire que les deux extrémités de chaque poutre à précontrainte 5-1 étant respectivement reliées aux premières entretoises 3-1 et aux deuxièmes entretoises 4-1 voisines, lorsque éléments de précontrainte 7 agencent la barre de pression 6 par pression sur les poutres à précontrainte 5-1, une légère déformation de courbure se produit avec les poutres à précontrainte 5-1,
BE2018/5100 engendrant une précontrainte horizontale, à ce moment les poutres à précontrainte 5-1 sont en état de tension, c’est-à-dire que la barre de pression 6 exerce une pression vers le bas sur chacune des poutres à précontrainte 5-1 qui, via les poutres à précontrainte 5-1 et les premières entretoises 3-1 et les deuxièmes entretoises 4-1 qui y sont connectées, se transmet jusqu’au plancher 2, de sorte que le plancher 2 subit une précontrainte horizontale, permettant ainsi de prévenir efficacement des fissurations du plancher 2.
En outre, ladite barre de pression 6 est en acier et à double creux.
Préférablement, la quantité desdits éléments de précontrainte 7 est une pluralité, une pluralité desdits éléments de précontrainte 7 est agencée par espacement dans le sens de la longueur le long de la barre de pression 6, afin de garantir que la pression exercée sur le plancher 2 est homogène à chaque endroit.
Préférablement, lesdits éléments de précontrainte 7 comprennent des barres d’acier filetées et des écrous, une extrémité desdites barres d’acier filetées est enchâssée dans ledit plancher 2, l’autre extrémité traverse ladite barre de pression 6 et est reliée auxdits écrous. Les avantages d’une telle conception sont : d’un côté, la structure est simple, les manipulations pratiques, en vissant les écrous, la barre de pression 6 peut être agencée par pression sur les poutres à précontrainte 5-1, non seulement cela permet d’éviter l’utilisation d’une partie supérieure très lourde et encombrante pour agencer par pression la barre de pression 6, mais il n’est pas nécessaire de concevoir spécialement des plateformes de travail des deux côtés du plancher 2, ce qui simplifie de façon considérable le processus des travaux et en réduit les coûts ; d’un autre côté, en ajustant la longueur des barres d’acier filetée par vissage des écrous dessus il est possible de modifier la tension horizontale exercée sur le plancher 2 ; en outre, en référence au Dessin 6 nous pouvons constater que parallèlement à la pression exercée par les éléments de précontrainte 7 sur la barre de pression 6, la barre de pression 6 exerce une contre-force c’est-à-dire une force d’étirement vers le haut sur les barres d’acier filetées, soit une force d’étirement vers le haut appliquée sur le plancher 2, l’action combinée de cette force, du poids du plancher 2 lui-même et de la précontrainte horizontale, permet de garantir que la déformation du plancher 2 reste dans la plage déterminée. Il faut noter que les éléments de précontrainte 7 peuvent ne pas relever uniquement d’une structure d’assemblage de barres d’acier filetées et d’écrous, il peut également s’agir de boulons, des trous filetés peuvent être agencés sur le plancher 2 au moment des travaux, de sorte qu’une extrémité des boulons se visse dans les trous filetés après avoir traversé la barre comprimé 6, il suffit juste de s’assurer que la barre de pression
BE2018/5100 6 est agencée par pression sur les poutres à précontrainte 5-1.
En référence au Dessin 5, lesdites poutres à précontrainte 5-1 traversent des cornières et sont reliées auxdites premières entretoises 3-1 et auxdites deuxièmes entretoises 4-1.
Enfin il faut noter que le mode de réalisation ci-dessus est destiné à illustrer le plan technique de la présente invention et n’en constitue pas de limite ; bien qu’une description détaillée de la présente invention ait été donnée à l’aide du mode de réalisation, l’homme du métier doit savoir que des modifications des plans techniques du mode de réalisation susmentionné sont toujours possibles, ou que des substitutions équivalentes de certaines techniques partielles peuvent être réalisées ; ces modifications ou substitutions n’éloignent pas en substance les plans techniques correspondants de l’esprit et de l’étendue du plan technique du mode de réalisation de la présente invention.
Claims (9)
1. Une poutre à caisson dotée d’âmes en grille, caractérisée en ce que, elle comprend un tablier, un plancher, une première âme et une deuxième âme agencées de façon opposée, ladite première âme comprenant une première poutre supérieure enchâssée dans ledit tablier, une première poutre inférieure enchâssée dans ledit plancher et une pluralité de premières entretoises agencées de façon espacée entre ladite première poutre supérieure et ladite première poutre inférieure ; les deux extrémités desdites premières entretoises étant respectivement reliées à ladite première poutre supérieure et à ladite première poutre inférieure ; ladite deuxième âme comprend une deuxième poutre supérieure enchâssée dans ledit tablier, une deuxième poutre inférieure enchâssée dans ledit plancher et des deuxièmes entretoises correspondant une à une auxdites premières entretoises, les deux extrémités desdites deuxièmes entretoises étant respectivement reliées à ladite deuxième poutre supérieure et à ladite deuxième poutre inférieure.
2. Une poutre à caisson dotée d’âmes en grille selon la revendication 1 caractérisée en ce que, lesdites première poutre supérieure, première poutre inférieure, deuxième poutre supérieure et deuxième poutre inférieure sont toutes des profilés en I.
3. Une poutre à caisson dotée d’âmes en grille selon la revendication 1 caractérisée en ce que, lesdites premières entretoises et lesdites deuxièmes entretoises sont toutes des plaques d’acier en T.
4. Une poutre à caisson dotée d’âmes en grille selon l’une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisée en ce que, elle comprend en outre des éléments de précontrainte, une poutre à précontrainte transversale et une barre de pression, ladite barre de pression est agencée au-dessus de la partie médiane de ladite poutre à précontrainte transversale, ladite poutre à précontrainte transversale comprend une pluralité de poutres à précontrainte agencées au-dessus dudit plancher, les deux extrémités de chaque poutre à précontrainte sont reliées respectivement auxdites premières entretoises et auxdites deuxièmes entretoises correspondantes, ladite barre de pression et lesdites poutres à précontrainte étant orthogonales, lesdits éléments de précontrainte servant à agencer ladite barre de pression par pression sur lesdites poutres à précontrainte.
5. Une poutre à caisson dotée d’âmes en grille selon la revendication 4 caractérisée en ce que, ladite barre de pression est en acier et à double creux.
6. Une poutre à caisson dotée d’âmes en grille selon la revendication 4 caractérisée en
BE2018/5100 ce que, la quantité desdits éléments de précontrainte est une pluralité, une pluralité desdits éléments de précontrainte est agencée par espacement dans le sens de la longueur le long de ladite barre de pression.
7. Une poutre à caisson dotée d’âmes en grille selon la revendication 6 caractérisée en
5 ce que, lesdits éléments de précontrainte comprennent des barres d’acier filetées et des écrous, une extrémité desdites barres d’acier filetées est enchâssée dans ledit plancher, l’autre extrémité traverse ladite barre de pression et est reliée auxdits écrous.
8. Une poutre à caisson dotée d’âmes en grille selon la revendication 4 caractérisée en ce que, lesdites poutres à précontrainte traversent des cornières et sont reliées auxdites
10 premières entretoises et auxdites deuxièmes entretoises.
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