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La présente invention est relative à une poutre de pont à trois travées du type comprenant du béton précontraint par des câbles de précontrainte.
On a proposé des poutres de ce genre en béton précontraint qui re- posent sur deux appuis d'extrémité et sur deux appuis intermédiaires, aussi bien quand elles sont soumises uniquement à leur poids mort que lorsqu'elles sont, en outre, soumises à des charges de service, c'est-à-dire à des surcharges mobiles et éventuellement à des surcharges permanentes.
Ces poutres sont hyperstatiques et, lorsqu'elles sont soumises unique- ment à leur poids mort, leur béton présenterait des zones soumises à traction alternativement à leur partie supérieure et à leur partie inférieure si des câbles de précontrainte disposés suivant un trajet sinueux afin de passer successivement en haut et en bas dans ces zones, ne précomprimaient le béton de celles-ci.
La mise sous traction de ces câbles est accompagnée d'une très forte résistance au frottement dans les gaines sinueuses qui les contiennent. En outre, l'enrobage complet des câbles après mise sous traction, par injection de ciment ou d'un autre produit les mettant à l'abri de la corrosion est difficile à réali- ser.
Si ces câbles sortent du béton et passent à l'intérieur d'une poutre en caisson, les gaines qui les contiennent doivent être suffisamment solides pour résister à la pression due à l'injection. Si, par contre , les câbles de précontrainte composés de fils d'acier, sans aucune gaine, suivent le trajet sinueux de la poutre, ils doivent être enrobés de béton ce qui est également difficile à réaliser. Dans les deux cas, les câbles de précontrainte doivent être munis d'appareils de déviation, ce qui complique la construction.
La présente invention a comme objet une poutre à trois travées du type susdit qui ne présente pas ces inconvénients.
La poutre de pont suivant l'invention est caractérisée par le fait que les appuis intermédiaires sont situés à une distance telle des extrémités du pont que, si la poutre ne reposait que sur ces appuis intermédiaires et était soumise uniquement à son poids mort, la fibre supérieure de la poutre serait soumise à traction sur toute sa longueur et par le fait que les câbles de précon- trainte sont logés uniquement dans du béton à la partie supérieure de la poutre selon un trajet pratiquement rectiligne et sont soumis à une traction suffisante pour que les extrémités de la poutre ne reposent pas substantiellement sur les appuis d'extrémité quand la poutre est soumise uniquement à son poids mort.
L'invention a ainsi comme résultat de substituer une poutre isostati- que à une poutre hyperstatique avant l'application des charges de service. En effet, si les extrémités de la poutre ne reposent pas sur les culées, cette pou- tre est isostatiqueo
Si on est complètement libre de choisir l'emplacement des appuis intermédiaires, on dispose ceux-ci par rapport aux extrémités à une distance su- périeure à la moitié de la portée de la travée médiane. Si on ne peut pas res- pecter cette condition, on peut. quand même réaliser une traction sur toute la longueur de la fibre supérieure en faisant supporter une charge supplémentai- re aux deux extrémités.
La mise sous traction des câbles après durcissement du béton a pour effet de soulever les extrémités de la poutre. On peut supputer l'amplitude de ce soulèvement par le calcul en tenant compte des caractéristiques géométriques et physiques de la poutre. Il faut donc bétonner les extrémités plus bas que le niveau qu'elles doivent occuper après précontrainte du béton. Lorsque cette der- nière opération est effectuée, on peut ajuster les appuis extrêmes de façon qu' ils soient prêts à intervenir lors de l'application des charges de service.
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Si le soulèvement des extrémités provoqué par la mise sous tension des câbles de précontrainte ne correspondait pas à celui escompté (par exemple, par suite d'une appréciation erronée du module d'élasticité), un effort vertical relativement faible appliqué vers le haut ou vers le bas, suivant le cas, avant la mise en place des appuis extrêmes, suffirait pour ramener ces extrémités au niveau désiré. Ce petit effort n'aurait pratiquement aucun effet sur la stabilité d'ensemble de l'ouvrage.
Lorsque les appuis d'extrémité subiraient de ce fait une réaction, la poutre ne serait plus purement isostatiqueo C'est la raison pour laquelle il a été indiqué dans la définition de l'invention que les tractions exercées dans les câbles sont telles que les extrémités de la poutre sont empêchées de reposer substantiellement sur les appuis d'extrémité avant l'application des charges de service.
Il faut considérer comme tombant quand même sous la portée du présent brevet et comme permettant d'obtenir tous les avantages afférant à l'invention, y compris une économie substantielle de matière, une poutre de pont qui, sous l'effet de son poids propre, transmettrait aux appuis d'extrémité une réaction maximum de 1% de la réaction subie par les appuis intermédiaires.
On peut vérifier par le calcul que, même pour les surcharges mobiles les plus défavorables, l'hyperstaticité de la poutre est faible. Dans les condi- tions normales d'utilisation du pont, cette hyperstaticité devient négligeable.
Il en serait de même dans le cas où les extrémités seraient soumises à des ef- forts tels que ceux les empêchant de se déplacer sous l'effet du fluage du béton.
La poutre de pont suivant l'invention ne doit pas nécessairement être réalisée complètement en béton armé.
Une forme d'exécution avantageuse de la poutre de pont suivant l'in- vention consiste en ce qu'elle comprend une charpente en acier laminé' dont la partie supérieure est liée à une dalle de platelage en béton précontraint par des câbles de précontrainte uniquement logés dans ce béton.
Dans toutes les formes d'exécution de la poutre de pont suivant 1' invention, les appuis d'extrémité ne doivent pratiquement pas intervenir avant l'application des charges de service. Leur rôle essentiel est de maintenir les extrémités au niveau de la route lorsque les surcharges mobiles telles qu'une foule et des convois sont placés dans les conditions de sollicitation les plus défavorables et d'absorber les chocs des véhicules franchissant les joints de dilatation. Ces appuis doivent donc pouvoir empêcher la montée aussi bien que la descente des extrémités sous l'effet des charges de service.
Selon une autre particularité de la poutre de pont suivant l'invention, celle-ci présente en différents points d'une face voisine des câbles de précon- trainte, des saillies d'ancrage pour certains de ces câbles.
En d'autres termes, au lieu d'ancrer tous les câbles de précontrainte dans des blocs situés aux deux extrémités de la poutre, on ancre ces câbles en différents points de la longueur de la poutre en les faisant sortir du béton pré- comprimé aux endroits où, compte tenu des moments fléchissants qui y sont dévelop- pés, on estime que les câbles qui restent dans le béton sont suffisants.
On évite ainsi les inconvénients d'un excès de précontrainte dans certaines sections de la poutre et d'une exécution difficile des blocs d'extrémité quand de nombreux câbles doivent y être ancrés
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui représen- tent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, deux formes d'exécution d' un pont constitué de poutres de pont selon l'invention.
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La figure 1 représente schématiquement en élévation un pont en bétpn dont les poutres sont rendues isostatiques conformément à l'invention.
La figure 2 est,à plus grande échelle, une coupe verticale longitu- dinale dans une partie de la travée de gauche du pont selon la figure 1.
La figure 3 est à échelle encore plus grande une coupe transversale par un plan désigné par la ligne III-III à la figure 2.
La figure 4 est une coupe longitudinale dans l'extrémité de gauche du pont de la figure 1.
La figure 5 est une coupe longitudinale dans une des saillies d'an- crage des câbles de précontrainteo
La figure 6 est une vue de bas en haut de cette saillie, correspondant à la flèche X de la figure 50
La figure 7 est une vue de l'extrémité du pont après coupe transver- sale par un plan désigné par la ligne VII-VII à la figure 40
Les figures 8 à 11 représentent, d'une manière analogue, respective- ment aux figures 1 à 4, un pont suivant l'invention comprenant une charpente métallique surmontée d'une dalle en béton précontraint, la figure 10 étant une vue après coupe selon la ligne X-X de la figure 9.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence dési- gnent des éléments identiques.
Le pont représenté à la figure 1 est un pont à trois travées qui re- pose essentiellement sur des appuis 3 et 4. Ces appuis sont situés à une distance telle des extrémités 5 et 6 que, si la poutre ne reposait que sur eux et était soumise uniquement à son poids mort, la fibre supérieure de la poutre serait soumise à traction sur toute sa longueur. Dans le cas du pont représenté ,la distance entre l'extrémité 5 et l'appui 3 est supérieure à la moitié de la dis- tance entre les appuis 3 et 4. La distance entre l'extrémité 6 et l'appui 4 est également supérieure à la moitié de la portée de la travée médianeo Pour que, dans ces conditions, la fibre supérieure du pont soit tendue sur toute sa lon- gueur, il suffit que les extrémités 5 et 6 ne soient pas supportées.
Cette absen- ce de support a été schématisée par la représentation des appuis d'extrémité ou culées en traits mixtes. Ces culées sont désignées respectivement par 7 et 80
Le pont représenté aux figures 1 à 7 est formé par des poutres de pont entièrement en béton arméo Ces poutres de pont se présentent sous la forme de caissons, comme visible aux figures 3, 4 et 7.
La partie supérieure de ces pou- tres en caisson est constituée par une dalle de béton 11 qui est précomprimé par des câbles de précontrainte 120 Des câbles de ce genre sont logés uniquement dans la dalle supérieure de chaque poutre de pont au voisinage de la face supérieure de cette dalleo La précontrainte est suffisante pour que les extrémités 5 et 6 de la poutre soient empêchées de reposer substantiellement sur les appuis d'extré- mité 7 et 8 quand la poutre est soumise uniquement à son poids morto
Aux figures 4 et 7, on voit que l'extrémité 5 de la poutre est empê- chée de monter ou de descendre par suite du déplacement des charges de service, grâce à des biellettes articulées 13 fixées, d'une part, à l'extrémité 5 et, d' autre part, à la culée 7.
En cas de tassements miniers de quelques centimètres, les efforts pro- voqués par ces tassements n'auraient pratiquement aucun effet sur la stabilité d' ensemble du ponto Si les tassements devenaient importants, les articulations si- tuées aux extrémités devraient être démontées. Des vérins hydrauliques seraient alors montés sur les piles où des dispositifs adéquats sont prévus pour leur réception. L'ouvrage serait ainsi soulevé et les appuis réglés à nouveau.
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Les câbles de précontrainte 12 sont, comme visible à la figure 2, ancrés à différentes distances du milieu de la poutre. Lorsque le calcul montre que le moment fléchissant dans une section transversale de la poutre est suffisam- ment réduit pour qu'on puisse supprimer une partie des câbles de précontrainte, on fait sortir les câbles inutiles de la dalle supérieure 11 en béton précomprimé en les faisant passer dans des saillies d'ancrage 16. comme on le voit plus spé- cialement à la figure 5, ces saillies d'ancrage ont une hauteur qui augmente pro gressivement de l'endroit 17 où elles prennent naissance vers leur face d'ancra- ge 18. Les câbles de précontrainte devenus inutiles, sont ancrés aux extrémités de ces saillies, par exemple par des cônes d'ancrage 19. Le béton sur lequel ceux-ci appuient est avantageusement armé par une frette 20.
Les saillies d'an- orage 16 sont prévues sur la face de la dalle précomprimée vers l'intérieur de chaque.,poutre de pont en caisson.
Dans la forme d'exécution représentée aux figures 8 à 11, la poutre de pont comprend, en plus de la dalle supérieure en béton précontraint 11, une partie inférieure 21 constituée par une charpente métallique en acier laminé, dont les éléments sont soudés ou rivés. Les parties supérieure 11 et inférieure 21 de cette poutre sont liées entre elles de manière à participer toutes les deux aux effets de la précontrainte et de toutes les charges fixes et mobiles. Comme les câbles de précontrainte 12 sont uniquement logés dans la partie bétonnée 11, ils ne pénètrent pas dans la.charpente métallique, ce qui est de nature à éviter les appareils de déviation, très difficilement réalisables sur cette charpente, ainsi que l'injection ou l'enrobage des câbles.
En effet, les câbles de précon- trainte sont conçus pour une construction en béton et leur passage dans une char- pente métallique crée de grandes complications d'exécution.
Outre le procédé de transformation du système hyperstatique en un système isostatique indiqué ci-dessus, on peut employer d'autres procédés don- nant le même résultat : 1.- Faire une coupure complète au milieu de la travée médiane. Le système, dans ce cas, se divise en deux constructions isostatiques, chacune étant constituée par une poutre simple avec porte-à-faux.
2.- Introduire deux articulations dans la travée médiane.
30- Introduire une articulation dans la travée latérale de gauche et une autre articulation dans la travée latérale de droite.'
Dans ces trois exemples, la géométrie de l'ouvrage doit être choisie de façon à pouvoir placer les câbles de précontrainte dans la partie supérieure de la poutre et, de préférence, le plus près possible de ses fibres supérieures.
On obtient alors tous les avantages de cette solution, aussi bien pour une poutre en béton précontraint que pour une poutre de construction mixte (béton et acier précontraints) indiquée ci-dessus.
Il est évident que l'invention n'est pas esclusivement limitée aux formes d'exécution représentées et que bien des modifications peuvent être appor- tées dans la forme, la disposition et la construction de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, sans sortir de la portée de la présente inven- tion, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'ob- jet de chacune des revendications suivantes .
REVENDICATIONS.
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