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SYSTEME DE SUSPENSION POUR PONTS. HALLES DE GRANDE PORTEE- TOITS ET ANALO GUES
Les ponts suspendus subissent, sous l'influence de charges dissy- métriques, des modifications plus ou moins grandes de leur suspension d'où peuvent résulter dans certains cas des vibrations de flexion. Pour diminuer les modifications de la suspension ou bien l'on a rendu très lourde, et ain- si rigide, la construction du tablier, ou bien l'on a assuré par des câbles de tension la forme parabolique du câble porteur. On pouvait aussi obtenir des améliorations économiques et statiques; ces solutions ne représentent cependant pas des solutions parfaites.
Le but de l'invention est d'atteindre non seulement une solution économique, mais aussi une solution parfaitement satisfaisante du point de vue technique.
L'idée directrice de l'invention consiste à introduire des forces de traction dans le tablier, la toiture ou autre élément relié aux câbles por- teurs par des tiges de suspension, des câbles ou autres dispositifs. Les axes des câbles supports peuvent être dans la direction de portée soit une droite, ou une courbe parabolique de concavité apposée à celle du câble porteur, ou une ligne brisée dont les sommets sont sur une parabole. Aux extrémités du tablier, de la toiture, etc..., sont affixés des éléments tendeurs qui sont ancrés à des points fixes situés à l'extérieur de l'ensemble suspendu propre- ment dit, de telle façon que, par un raccourcissement donné de ces tendeurs, des forces de tension soient introduites dans les éléments de la construc- tion.
On peut, par exemple, établir sous les pylônes les points fixes dans lesquels sont ancrés ces tendeurso On peut parrexemple lier les éléments tendeurs et le câble porteur à des pylônes en forme de plaque de telle sorte
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que ceux-ci constituent déjà un certain contrepoids pour les forces de ten- sions dans le câble porteur et dans la construction du tablier ou de la toi- ture, etc...,si les forces de traction saisissent les plaques-pylônes en tournant autour de paliers à rouleaux et ainsi déchargent le dispositif de tension du câble porteur aux points fixes.
On peut de plus exécuter la construction de tablier, de toiture, etc..., avec séparations perpendiculaires aux câbles porteurs et maintenir chaque partie de la construction par des éléments de tension tels que des câbles, etc..., saisissant chacune de ses deux extrémités.
Dans chaque cas les câbles porteurs sont conduits par dessus le sommet des pylônes de manière convenable, c'est-à-dire que des poulies qui y sont établies.
Il est particulièrement avantageux de conduire les moyens de ten- sion qui saisissent les portions séparées de la construction de telle manière que les extrémités des câbles de tension de l'un des côtés sont en même temps câble porteur, passent sur la poulie établie au sommet d'un pylône et sont de là conduits à un ancrage en terre, tandis que les extrémités de câble de tension de l'autre côté de cette partie de construction sont conduits par le milieu du pylône situé en face et de là vont à un autre ancrage en terre.
La même chose est à faire avec l'autre moitié de la construction portée. Les parties séparées de surfaces portées sont réunies par une articulation dans le milieu de l'ouvrage suspendu. Entre les câbles peuvent être établis, en outre des tendeurs, des systèmes élastiques, de préférence des rondelles élastiques.
Il est de plus avantageux de tendre l'un par rapport à l'autre les parties de surfaces portées précontraintes et les câbles porteurs à l'ai- de de câbles disposés en laçage, ces câbles de tension étant de préférence conduits sur des poulies. On peut aussi fournir ces câbles de tension de tendeurs et affixer ces tendeurs soit aux câbles porteurs, soit aux câbles de tension de la construction de tablier ou de toiture. Cette tension en lacet peut aussi trouver avec avantage son utilisation dans des constructions sus- pendues pour lesquelles des forces de tension ne sont pas introduites dans le tablier, dans la toiture, etc...
Il n'est pas nécessaire de prévoir des fondations différentes pour l'établissement du pylône et l'ancrage des câbles de tension pour la précon- trainte de la construction portée et l'ancrage du câble porteur. Il est même convenable, quand c'est possible, par exemple pour la construction de halles, d'établir sur un support de fondation unique la base du pylône et les empla- cements de fixation des câbles porteurs et de tension de l'ouvrage suspen- du. On établira alors, parallèlement l'un à l'autre, plusieurs supports de fondation de ce genre, selon lalargeur de l'ouvrage suspendu, lesquels n'ont pas besoin d'être reliés les uns avec les autres.
On peut maintenir ces supports de fondation solidement au sol par leurs extrémités, de préférence par des ancrages au sol, ou bien bétonner ces supports de fondation quand l'ouvrage suspendu doit rester longtemps en place.
Il est avantageux de conduire les câbles à travers les supports de fondation et ceci de telle façon que chaque câble de tension et chaque câble porteur respectivement forme une ligne fermée. Dans ce cas,il est convenable de fa- briquer les supports de fondation ave c des tuyaux aux endroits où les câbles ont à les traverser, tuyaux par lesquels les câbles sont conduits.
Dans les dessins sont représentés des exemples de réalisation de l'idée de l'invention.
, Les figures suivantes montrent:
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Figure 1 : un pont suspendu en vue latérale pour lequel les ancrages pour la construction portée sont à côté de la fondation du pylône.
Figure 2 :un pont suspendu en vue latérale pour lequel les ancrages pour la construction portée sont établis en dessous de l'emplacement d'appui du py- lône.
Figure 3 : une vue latérale d'une halle, pour laquelle les emplacements d'an- crage pour la construction portée sont établis dans les pylônes.
Figure 4 : :une vue latérale d'une halle, pour laquelle les câbles pour la mise en tension de la construction portée sont conduits à travers les pylônes et dont la construction portée est divisée.
Figure 5 : l'articulation, au milieu de l'ouvrage suspendu selon la figure 4, de la construction portée d'une halle ou d'un pont, précontrainte.
Figure 6 :- un élément élastique pour l'égalisation des tensions résultant' dans les câbles des changements de température.
Figure 7 : une vue d'un pont suspendu à tablier divisé, dans lequel le câble porteur et la construction portée sont stabilisés par un câble de tension passé en lacet.
Figure 8 : une vue latérale d'une construction de halle.. dans laquelle les pylônes sont sur un support de fondation unitaire formé par la réunion de plusieurs éléments, et dans lequel les câbles sont accrochés au support de fondation.
Figure 9 une représentation agrandie de l'une des extrémités du support de fondation en direction I - I de la figure 8, avec utilisation de tuyaux à travers lesquels les câbles sont tirés.
Le tablier à pré contraindre 1 peut inclure des câbles qui le tra- versent en long, dont les extrémités 2 et 3 sont tendues et ancrées par des boulons 6 ou bien 7 aux points fixes 4 et 5. Mais on peut aussi attacher aux deux extrémités de la construction du tablier 1 des câbles 2 et 3. Le ta- blier est en relation avec le câble porteur 9 par des tiges de support- ou des câbles 8; le câble porteur 9 est conduit par dessus des rouleaux 10 des pylônes 11 et 12 et ancré dans les blocs de béton 13 et 14. Les extrémités du câble porteur 9 sont convenablement séparées ou liées à d'autres por- tions de câbles, pour obtenir que les câbles soient saisis de façon parfaite dans le béton. Les logements de fixation 4 et 5 se trouvent en avant des ap- puis 1516 des pylônes 11 et 12.
Si l'on serre des boulons, des tendeurs, ou autres 6, 7, on met en tension la construction de tablier, dans laquelle apparaissent des forces, qui de leur côté font naître des forces dans les tiges de support 8, qui à leur tour mettent en tension le câble porteur 9 de telle sorte que sous l'ac- tion des charges de la circulation il ne se produit pas de modifications de la forme parabolique originelle.
Dans l'exemple de la figure 2, les emplacements d'ancrage 17 ou bien 18 des câbles de tension 2 et 3 sont établis sous les appuis 15 et 16 des pylônes 11 et .12,, de sorte que les charges portées par les pylônes 11 et 12 augmentent le poids des fondations 19,20.
La même idée de précontrainte peut naturellement aussi être uti- lisée dans ce qu'on appelle les faux ponts suspendus dans lesquels le câble porteur est ancré dans les extrémités du tablier. Dans ce cas, le câble por- teur et le tablier doivent être tendus en même temps par les éléments de ten- sion.
Par la tension de la construction de tablier et par la précon- trainte qui en résulte du câble porteur d'un pont suspendu., on limite pres- que complètement l'apparition d'oscillations de flexion horizontales comme
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conséquence de poussées latérales du vent.
Le câble porteur 21 de la construction de halle précontrainte représentée dans la figure 3. ainsi que la toiture 22 y sont reliés avec les pylônes en forme de plaque 23, 24, en fer ou en béton arméde telle manière que la toiture 22 est ancrée dans les plaques pylônes 23, 24 aux em- placements 25,26 respectivement par des tendeurs, des boulons ou analogues, tandis que le câble porteur 21 court le long de la tranche courbe des pla- ques-pylônes 23,24, enveloppe donc celles-ci et vient s'ancrer dans les bu- tées 27, 28.
Les plaques-pylônes 23, 24 s'appuient sur les butées 27, 28 avec des appuis à rouleau 29,30 dont les axes sont perpendiculaires aux pla- ques-pylônes 23,24 de telle manière qu'elles peuvent subir une rotation dans certaines limites selon que le câble porteur 21 et la toiture 22 sont plus tendus ou moins tendus par les tendeurs 31, 32. Le rayon de courbure des pylônes à l'emplacement de sa forme cylindrique 29,30 est plus petit que le rayon de courbure de la surface de la bûtée, de sorte que le contact des élé- ments ne se produit autant que possible que suivant une ligne. Que l'on ten- de la toiture elle-même ou qu'on la garnisse de câbles de précontrainte sup- plémentaires est en soi-même indifférent.
Tandis que dans les figures 1 à 3 l'idée utilisatrice a été dé- criteplutôt dans son principe, les figures décrites ci-dessous donnent d'au- très précisions.
Dans la construction de halle suivant la figure 4, le toiture est formée des ouvrages superficiels portés 33, 34. Ils sont exécutés de sorte que des forces de tension puissent être introduites en eux, par exemple en prévoyant des fils 35, 36 dans l'édifice superficiel formant la toiture. On peut bien entendu aussi établir des poutres précontraintes. Ces fils ou bien ces poutres sont unies solidement et fixement avec les câbles porteurs 37, 38 à leurs extrémités qui se trouvent au milieu de l'ouvrage suspendu, tandis qu'à leurs autres extrémités des câbles 39, 40 sont fixés, pour autant que les portions de câble 39, 35, 37 et 40, 36, 38 respectivement ne représentent pas chacun un câble continu.
Les pylônes 40, 42, constitués par exemple de béton armé, sont à construire assez rigides pour être en état dé faire face aux contraintes qui en résultent. Aux emplacements 43, 44, les câbles 39,40 sont couplés avec les pylônes et les câbles d'ancrage 45,46 qui sont eux- mêmes ancrés dans les blocs de béton 51, 52 à travers des tendeurs 47, 48 et des éléments élastiques 49, 50. Les câbles 37, 38 sont, de la manière con- venable,comme il est montré aux figures 1 à 3, conduits par dessus des rou- leaux 10 aux sommets des pylônes 41, 42 et, avec intercalage de tendeurs 53, 54 et d'éléments élastiques 55, 56, sont solidement fixés. Les pylônes sont appuyés à leurs pieds 57, 58 de la même manière qui résulte de la figure 3, de sorte qu'ils puissent rouler sur les éléments de fondation 59, 60.
On établit utilement auxpylônes 41, 42 des consoles 61, 62 sur lesquels les ouvrages de tablier ou bien de toiture reposent par des rouleaux ou cylindres 63, 64. Aussi bien aux câbles porteurs 37, 38 qu'aux ouvrages supportés 33, 34, des rouleaux 65, 66 sont établis sur lesquels les câbles de tension 67, 68 et 69,70 respectivement sont conduits. Ces câbles de ten- sion sont fixés aux emplacements 71, 72, à proximité immédiate du milieu 73.
Les autres extrémités de ces câbles sont attachées respectivement aux câbles porteurs 37, 38 et aux câbles de tension 39, 40 avec intercalation de ten- deurs 74, 75, 76, 77, quoique bien entendu on puisse aussi les fixer d'une autre façon. Les ouvrages portés 33, 34 qui viennent s'appuyer l'un sur l'au- tre au milieu de l'ouvrage suspendu sont par exemple mis en relation par l'in- termédiaire de demi-coquilles 78, 79, un ou plusieurs rouleaux 80 étant éta- bli entre eux et cette partie étant protégée, au moins sur la surface supé- rieure, par une tôle de couverture ou tout autre moyen 81.
La représentation schématique de la figure 5 montre que les fils de précontrainte 39, 40 établis aux ouvrages portés 33,34 sont sensiblement soumis à traction dans la même direction qu'ils sont ancrés dans le béton des
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ouvrages portés 33, 34. Les emplacements d'attache des câbles porteurs 37, 38 avecles câbles ou fils 39, 40 de précontrainte sont indiqués par les cercles 82, 83. Comme moyen de réunion de ces éléments 39, 40 et 37, 38 res- pectivement, on peut utiliser des éléments qui sont en soi connus. Leur choix dépend de la liaison qui doit être assurée;, soit des câbles ensemble:, ou bien le câble porteur avec des poutres précontraintes.
Comme élément élastique pour l'égalisation de tensions supplé- mentaires résultant de variations de température, qui peuvent éventuelle- ment se produire, on utilise utilement des rondelles élastiques 84, 85. Un des côtés du dispositif de ressort s'appuie sur une tôle 86 qui dans le cas présenté a été soudée à l'élément 87 analogue à un cylindre, tandis qu'à l'autre extrémité du dispositif de ressort un câble 89 saisit la tête 88. L'é- lément de traction 90 comprime les rondelles élastiques 84, 85 quand il est tiré sur lui dans le sens de la flèche., de sorte que des variations de ten- sion peuvent être aisément compensées.
On peut de la même manière construire divisés des éléments de con- struction et de pont suspendu. Les ouvrages portés de tablier 91, 92 sont an- crés d'un côté par des morceaux de câble correspondants 1019 102 avec interca- lation de tendeurs 99, 100 dans les blocs de béton 97, 98 à proximité des pieds 93, 94 des pylônes 95y 96. Les autres extrémités des ouvrages portés 91, 92, qui se trouvent au milieu de l'ouvrage suspendu;, sont solidement et fixement liés avec les câbles porteurs 103 et 104. Ces câbles porteurs passent sur des rouleaux 10 des pylônes 95, 96 et sont ancrés dans les blocs de béton 105, lo6 avec intercalation de tendeurs 107, 1080 Les câbles porteurs sont reliés aus- si avec la construction de tablier par des fils de tension disposés en lacet de la même manière que le montre la figure 4.
La construction de halle représentée dans la figure 8 montre une couverture de halle 109 qui est fixée au câble porteur 111 dans le milieu 110 et qui est tendue par les extrémités de câbles 1129 113. Les tendeurs 114, 115 sont reliés aux emplacements 116, 117 avec le support de fondation formé ici par la réunion de quatre unités 118, 1199 1209 121. Les éléments sont solide- ment réunis aux emplacements 122, 123, 124, de façon à former une structure unitaireo Les pylônes 1279 128 s'appuyant sur les portées 125 126 à leur base, portent chacun à leur sommet comme dans les autres exemples, un rou- leau 10 par dessus lequel est conduit le câble porteur 111. Celui=ci peut également être tendu par les tendeurs 129, 130.
Comme dans les autres exemples:, des rouleaux sont fixés de la même manière à la couverture de la halle 109. Au câble porteur 111 aussi,il y a des rouleaux correspondants sur lesquels courent les deux câbles de ten- sion qui assurent la traction réciproque entre le câble 111 et la construc- tion de toiture 1090
Pour que le support de fondation 118, 119, 120, 121 ne puisse fléchir, les deux extrémités latérales 131, 132 sont ancrées solidement au sol respectivement par les ancrages 133, 1340 Les éléments de fondations sont chacun pourvu de barres diagonales 135, 136, 137, 138 pour pouvoir résister aux contraintes qui se produisent.
Là aussi on peut entre les câbles intro- duire des systèmes élastiques;, comme des rondelles élastiques selon la fi- gure 50
Il est efficace de prolonger les câbles ou bien les bouts de câ- bles 111, 112, 113 et de les conduire à travers le support de fondation, de sorte que chaque câble forme une ligne fermée.Dans ce cas,,il n'est pas né- cessaire d'ancrer spécialement les extrémités 131, 132. Le support de fonda- tion est alors construit de sorte que là où un câble doit passer;, des tuyaux 139 soient établis par lesquels le câble est conduit.
Chaque tuyau 139 est courbé en 140 de sorte que le câble porteur 111 puisse, en concordance avec sa principale direction de traction, y entrer librement et être conduit par le tuyau 139 à l'autre extrémité constituée de façon correspondante qui est
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en 141 au support 121 et est recourbé également comme en 140. A la courbure du câble, on peut disposer des poulies de renvoi 142;, 143 si on le désire, de telles poulies de renvoi ne sont pas pratiquement nécessaires.
Par la tension des câbles, le tuyau correspondant est soumis à compression, le support de fondation est donc soumis à compression par les câbles. Le travail de flexion est relativement faible.
A la place de deux câbles mis l'un à côté de l'autre dans les tuyaux de conduite de la fondation, on peut aussi ne mettre qu'un câble et fixer à ce câble les extrémités de câble du câble porteur et des câbles de tension.
Quand les câbles de tension sont conduits à travers la fonda- tion, comme il est représenté aux figures 8 et 9, on peut se passer de moyens élastiques pour compensation des tensions-dues à la température.
Il est bien entendu nécessaire de prévoir pour un pont ou pour une halle plusieurs câbles porteurs et Sables de tension respectivement. Les uns et les autres sont dans des plans parallèles au plan de la figure, dans lequel courant les câbles porteurs et de tension des exemples d'exécution.
On peut mettre le support de fondation dans une rancne et com bler ensuite celle-ci, ou quand la halle doit être établie à demeure, couler du béton. Il est convenable alors de prendre soin de rendre les tuyaux acces- sibles, de sorte qu'on soit en mesure de graisser les câbles, ou bien après un certain temps de les remplacer par d'autres, si ceci devait devenir néces- saire.
Par cette constitution de la fondation, on est en état d'édifier de tels ouvrages suspendus dans le temps le plus réduit, et s'il y a lieu de les redémonter de même.
Bien entendu, on peut aussi constituer les pylônes d'une autre ma- nière, ou bien les articulier autrement.
Il y a lieu de prévoir plusieurs supports de fondation parallèles l'un à l'autre, selon la dimension de la halle; sur chacun d'entre eux deux pylônes sont établis et ils sont équipés des câbles correspondants pour la liaison avec la couverture de la halle.
L'idée de l'invention ne se limite pas aux exemples représentés dans les dessins. D'autres moyens peuvent aussi être employés pour obtenir le même effet dans le cadre de l'invention. Bien entendu, on peut aussi combi- ner les moyens indiqués dans un exemple avec ceux d'un autre exemple.
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R E g E N D I C A T I 0 N S .
1. - Ouvrage suspendu pour ponts, halles de grande portée, toits et autres, caractérisé en ce que des forces de traction sont introduites dans les structures de tablier, de toit et autres qui sont reliées aux câ- bles porteurs.