EP0637647A1 - Elément de poutre métallique pour réaliser une structure allongée mixte à section transversale du type en caisson, procédé pour la mise en oeuvre de cet élément, et structure allongée réalisée par la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Elément de poutre métallique pour réaliser une structure allongée mixte à section transversale du type en caisson, procédé pour la mise en oeuvre de cet élément, et structure allongée réalisée par la mise en oeuvre de ce procédé Download PDF

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EP0637647A1
EP0637647A1 EP94401665A EP94401665A EP0637647A1 EP 0637647 A1 EP0637647 A1 EP 0637647A1 EP 94401665 A EP94401665 A EP 94401665A EP 94401665 A EP94401665 A EP 94401665A EP 0637647 A1 EP0637647 A1 EP 0637647A1
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EP
European Patent Office
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slabs
sole
section
elements
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EP94401665A
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Jean-Daniel C/O C.B.F. Joint Venture Lebon
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Campenon Bernard SGE
Original Assignee
Campenon Bernard SGE
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    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D2/00—Bridges characterised by the cross-section of their bearing spanning structure
    • E01D2/04—Bridges characterised by the cross-section of their bearing spanning structure of the box-girder type
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D21/00—Methods or apparatus specially adapted for erecting or assembling bridges
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    • E01D2101/26—Concrete reinforced
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01D2101/00—Material constitution of bridges
    • E01D2101/30—Metal

Definitions

  • the present invention relates to a metal beam element comprising a core section fixed along its longitudinal edges respectively to an upper sole section and to a lower sole section, said metal beam element being adapted to be used to produce by successive elements an elongated mixed structure of cross section of the box type comprising an upper slab and a lower slab of concrete connected to each other over their entire length by at least two metal beams, each of the metal beams being constituted by a continuous core fixed along its longitudinal edges respectively to upper sole means and to lower sole means, each sole being discontinuous and comprising connection elements suitable for being embedded in concrete to connect the sole to the concrete of the corresponding slab .
  • the present invention also relates to a method for implementing the aforementioned metal beam element in order to construct an elongated mixed structure of cross section of the box type by successive structural elements assembled one after the other. , as well as an elongated mixed structure produced by the implementation of this method.
  • mixed elongated structures constituted by beams of road or rail bridges, extending essentially in a main direction. It is understood that the present invention also applies to mixed elongated structures extending in two perpendicular main directions, for example to slabs comprising several beams of the aforementioned type juxtaposed, or to two parallel slabs connected one to the another by several parallel metal beams.
  • Bridge beams with a mixed structure of the box type comprising two concrete slabs connected by metal beams, the core of which is made up of flat sheets fixed end to end.
  • the flanges and the webs of the beam elements are respectively connected to each other, for example by welding before pouring the concrete of the slabs or corresponding slabs, and the operations of assembling the metal beams and the operations of making and assembling the concrete slabs are carried out one after the other.
  • the pace of work of the teams specialized respectively in welding work and in concrete work is therefore irregular, and the construction time of the structure concerned is long.
  • the object of the present invention is to remedy the drawbacks of metal beam elements, known methods and mixed elongated structures, and to propose a metal beam element and a new method of the aforementioned types making it possible to reduce the cost and the duration of realization of 'a mixed elongated structure, as well as a mixed elongated structure produced by the implementation of this method.
  • the metal beam element of the aforementioned type is characterized in that each sole section of said element comprises on its outer surface opposite to the core of the connecting elements whose number, dimensions and positions are predetermined so that said connection elements are capable of supporting the driving forces of said sole section by the concrete during the deformations provided for said structure.
  • the forces transmitted by the section of slabs to the section of sole are those generated at of this one stretch. They are therefore limited and require only a limited number of connection elements.
  • the thickness of the sole section can be reduced since the sole section only supports limited forces.
  • the drive forces of the sole being fully supported at the level of the corresponding elongated structural element, two elongated and adjacent structural elements can be used and connected to each other without having to connect the corresponding sole sections.
  • the length of each of the sole sections is substantially less than the corresponding length of said metal beam element.
  • the method of the aforementioned type in which the sections of slabs are connected to one another, on the other hand the sections of webs of said structural elements, is characterized in that that the sole sections are left separate from each other, and in that one uses to connect to each other the sections of slabs of predetermined connection means adapted to transmit from a structural element to a structural element adjacent all the longitudinal forces generated inside the elongated structure during its use.
  • the mixed elongated structure of the aforementioned type is characterized in that it is produced by implementing the method according to the invention.
  • Such a beam which can be produced by assembling successive elements such as the elements of mixed structure 1 and 2, comprises an upper slab and a lower slab of concrete connected to each other over their whole length by at least two continuous metal beams.
  • Each of the metal beams is constituted by a continuous core fixed along its longitudinal edges respectively to means forming an upper sole and to means forming a lower sole.
  • Each sole has connection elements adapted to be embedded in the concrete to connect the concrete base of the corresponding slab.
  • Each structural element 1, 2 thus comprises a section of upper slabs 3 and a section of lower slabs 4, both made of concrete, connected in longitudinal direction by two elements of metal beam 5, 6.
  • the metal beam element 5, situated on the left of the figure, comprises a core section 7, which is a flat sheet, fixed along its longitudinal edges respectively to an upper sole section 8 and to a sole section lower 9.
  • the metal beam element 6, located on the right of the figure, comprises a core section 10 which is a pleated sheet, and two upper and lower flange sections which are for example identical to the flange sections 8 and 9 of the 'metal beam element 6, but can of course be different from these.
  • This pleated sheet is for example of the type described in EP-A-0 283 383 in the name of the applicant.
  • the upper slab section 3 extends beyond laterally at 3a beyond the metal beam elements 5, 6 to form the foundation of the roadway or of the railway track carried by the corresponding bridge.
  • each sole section 8, 9 of the metal beam element 1, 2 has on its outer surface 8a, 9a, opposite the core 7, 10 of connection elements 12, 13, the number, dimensions and positions are predetermined so that said connection elements 12, 13 are capable of supporting the driving forces of said sole section 8, 9, by the concrete during the deformations provided for the beam bridge once it is completed and in service (or during resistance tests).
  • connection elements 12 which are sections of angles welded to the external surface 8a of this sole 8 along the edges of a wing of the angle.
  • connection elements 13 which are head studs welded by their end opposite the head on the external surface 8a of the sole 8.
  • connection elements 12, 13 are known in themselves and do not need to be described in detail here: they can be associated with each other and with any other type of known connection elements on the same section sole 8.
  • connection elements 12, 13 are fixed, for example by welding, to the external face of each section of lower sole 9.
  • each of the flange sections 8, 9 is substantially less than the corresponding length of the metal beam element 1, 2, which can be represented by the length of the section of concrete slabs 3, 4, adjacent.
  • FIG. 5 Another solution shown diagrammatically in FIG. 5 consists in welding an angle iron 17 along each end of the core 14, 15 and in joining the contiguous wings of two angles 17 with an adequate number of bolts 18.
  • the upper sole section 8 does not cover the opposite face of the concrete slab 3 corresponding to the end of said slab.
  • the corresponding end 14, 15 of the core 10 goes beyond the end of the slab 3 to cover the end 15, 14 of the adjacent core section.
  • the end 14, 15 of the core can be connected to the sole 8 , 9 by a concave notch 19 which leaves the end of the the sole 8, 9.
  • the bridge beam elements 1, 2 are commonly prestressed by cables stretched both in the longitudinal direction and in the transverse direction of the bridge beam (not shown). However, the present invention also applies to non-prestressed beams or structures.
  • the bridge beam elements can be either prefabricated and assembled to one another in a known manner, or else assembled and produced on site, the concrete of the sections of slabs 3, 4 being poured on site, and this as well on the ground or on a support as in cantilever, in overhang.
  • the method of implementing the metal beam element described above for constructing such a mixed elongated structure is characterized in that the sole sections 8, 9 are separated from each other, and in that one uses to connect to each other the sections of slabs 3, 4 predetermined connecting means adapted to transmit from a structural element to an adjacent structural element all of the longitudinal forces generated at the inside of the elongated structure during use.
  • These connecting means are any known element: they can be passive elements such as concrete rods with a smooth surface or with high adhesion, or any other element known for this function.
  • These connecting means can also be active means such as cables stretched for prestressing the concrete, which can also be, and in a known manner, inserted into tubes embedded in the concrete and / or arranged outside the solid masses. concrete.
  • FIG. 10 thus shows the end of a cantilevered mixed structure made up of three numbered structural elements (N-2), (N-1) and (N).
  • the element (N) is fixed to the element (N-1) by tensioned prestressing cables shown diagrammatically at 35.
  • the element (N-1) is fixed to the element (N-2) by stretched prestressing cables shown diagrammatically at 36.
  • Passive connection means 37, 38 are also installed respectively between the element (N) and the element (N-1) and between the latter and the element (N-2).
  • the upper and lower slab sections of an element (N) are first connected to the sections of upper 3 and lower 4 slabs of the preceding element (N-1), then the sections of cores 7, 10 of the element (N) are connected to those of the element (N-1).
  • FIGS. 6 to 9 relate to a bridge beam constructed by successive structural elements (N-1), (N), (N + 1) produced on site by cantilever, that is to say cantilevered, by means of a gantry of any known mobile type and bearing on the parts already built, and which it is unnecessary to describe here.
  • the situation shown in Figure 6 is as follows.
  • the sections of upper 3 and lower 4 slabs of the structural element (N) have been poured, set and are connected to those of the element (N-1).
  • the core sections 10 of the element (N) are being welded to the core sections 10 of the element (N-1).
  • Work to prepare the element (N + 1) has started.
  • the lateral formwork 20, the transverse formwork 21 and the formwork 22 of the bottom of the section of the lower slab of the element (N + 1) are in place and are supported by the frame 23 carried by the above-mentioned gantry (not shown).
  • the reinforcements 24 of this section of slabs are also in place and are connected to the concrete rods 25 left waiting and projecting relative to the section of lower slabs 4 of the element (N).
  • a support beam 26, one end of which is embedded in the slab of the element N also projects into the middle of the reinforcements 24.
  • the core section 10 is in this example a pleated sheet connected to the upper sole 8 and lower sole sections 9. The latter bear on their outer face connection elements 28 of any type.
  • Pending circles 29 also project from the upper section of slabs 3 of the element (N).
  • a second beam member 30 rests on the beam 26 for adjusting the position of the bottom flange section 9.
  • a cylinder 31 allows to adjust the level of it.
  • an adjustment system with a threaded rod 32 allows the adjustment of the upper part of the metal beam element.
  • prestressing cables are provided connecting respectively the upper and lower slabs of the structural element ( N) to those of the structural element (N-1) and put these prestressing cables in tension before starting to connect the sections of cores of the element (N) to those of the element (N- 1), while starting the preparation of the element (N + 1).

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Abstract

L'élément de poutre métallique (5, 6) comporte un tronçon d'âme (7, 10) fixé le long de ses bords longitudinaux respectivement à un tronçon de semelle supérieure (8) et à un tronçon de semelle inférieure (9). Chaque tronçon de semelle (8, 9) de cet élément (1, 2) comporte sur sa surface extérieure opposée à l'âme (7, 10) des éléments de connexion (12, 13) dont le nombre, les dimensions et les positions sont prédéterminés de façon telle que lesdits éléments de connexion (12, 13) sont capables de supporter les efforts d'entraînement dudit tronçon de semelle (8, 9) par le béton au cours des déformations prévues pour la structure ainsi formée. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne un élément de poutre métallique comportant un tronçon d'âme fixé le long de ses bords longitudinaux respectivement à un tronçon de semelle supérieure et à un tronçon de semelle inférieure, ledit élément de poutre métallique étant adapté à être utilisé pour réaliser par éléments successifs une structure allongée mixte de section transversale du type en caisson comportant un hourdis supérieur et un hourdis inférieur en béton reliés l'un à l'autre sur toute leur longueur par au moins deux poutres métalliques, chacune des poutres métalliques étant constituée par une âme continue fixée le long de ses bords longitudinaux respectivement à des moyens formant semelle supérieure et à des moyens formant semelle inférieure, chaque semelle étant discontinue et comportant des éléments de connexion adaptés à être noyés dans le béton pour relier la semelle au béton du hourdis correspondant.
  • La présente invention concerne également un procédé pour la mise en oeuvre de l'élément de poutre métallique précité afin de construire une structure allongée mixte de section transversale du type en caisson par éléments de structure successifs assemblés l'un à la suite de l'autre, ainsi qu'une structure allongée mixte réalisée par la mise en oeuvre de ce procédé.
  • On connait de nombreux exemples d'éléments de poutre métallique, de procédés et de structures allongées mixtes des types précités.
  • Dans la presente invention, on va décrire des structures allongées mixtes constituées par des poutres de ponts routiers ou ferroviaires, s'étendant essentiellement selon une direction principale. Il est bien entendu que la presente invention s'applique également aux structures allongées mixtes s'étendant selon deux directions principales perpendiculaires, par exemple à des dalles comportant plusieurs poutres du type précité juxtaposées, ou à deux dalles parallèles reliées l'une à l'autre par plusieurs poutres métalliques parallèles.
  • On connaît ainsi des poutres de ponts à structure mixte du type en caisson comportant deux hourdis en béton reliés par des poutres métalliques dont l'âme est constituée de tôles planes fixées bout à bout.
  • On connait également, d'après le EP-A-0 283 383, une poutre de pont du type en caisson comportant deux hourdis réunis par deux poutres métalliques dont l'âme est constituée de tôles plissées fixées bout à bout.
  • Pour ces deux types de structure, les semelles et les âmes des éléments de poutre sont reliées respectivement les unes aux autres, par exemple par soudage avant la coulée du béton des hourdis ou éléments de hourdis correspondants, et les opérations d'assemblage des poutres métalliques et les opérations de réalisation et d'assemblage des hourdis en béton sont effectuées les unes après les autres. Le rythme de travail des équipes spécialisées respectivement dans les travaux de soudure et dans les travaux de béton est donc irrégulier, et la durée de construction de la structure concernée est longue.
  • Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients des éléments de poutre métallique, procédés et structures allongées mixtes connus, et de proposer un élément de poutre métallique et un procédé nouveaux des types précités permettant de réduire le coût et la durée de réalisation d'une structure allongée mixte, ainsi qu'une structure allongée mixte réalisée par la mise en oeuvre de ce procédé.
  • Suivant l'invention, I'élément de poutre métallique du type précité est caractérisé en ce que chaque tronçon de semelle dudit élément comporte sur sa surface extérieure opposée à l'âme des éléments de connexion dont le nombre, les dimensions et les positions sont prédéterminés de façon telle que lesdits eléments de connexion sont capables de supporter les efforts d'entrainement dudit tronçon de semelle par le béton au cours des déformations prévues pour ladite structure.
  • Cette nouvelle structure est à comparer à la structure classique connue dans laquelle chaque semelle est continue d'un bout à l'autre de la structure et est reliée au hourdis en béton correspondant essentiellement à ses extremités par des éléments de connexion. Des efforts importants sont donc transmis par le hourdis à la semelle et réciproquement, de sorte que la semelle doit être dimensionnée de façon à supporter la totalité de ces efforts, et doit avoir une épaisseur adéquate souvent égale à plusieurs centimètres: une telle epaisseur pose en outre des problèmes serieux d'assemblage des tôles bout à bout, par exemple par soudage.
  • Au contraire, selon l'invention, les efforts transmis par le tronçon de hourdis au tronçon de semelle sont ceux genérés au niveau de ce seul tronçon. lls sont donc limités et ne nécessitent qu'un nombre limité d'éléments de connexion. De même, l'épaisseur du tronçon de semelle peut être réduite puisque le tronçon de semelle ne supporte que des efforts limités. Enfin, les efforts d'entraînement de la semelle étant entièrement supportés au niveau de l'élément de structure allongée correspondant, deux éléments de structure allongée et adjacents peuvent être mis en oeuvre et reliés l'un à l'autre sans avoir à relier les tronçons de semelle correspondants.
  • Suivant une version préférée de l'invention, la longueur de chacun des tronçons de semelle est sensiblement inférieure à la longueur correspondante dudit élément de poutre métallique.
  • Suivant un second aspect de l'invention, le procédé du type précité, dans lequel on relie les uns aux autres d'une part les tronçons de hourdis, d'autre part les tronçons d'âmes desdits éléments de structure, est caractérisé en ce qu'on laisse les tronçons de semelle séparés les uns des autres, et en ce qu'on utilise pour relier les uns aux autres les tronçons de hourdis des moyens de liaison prédéteiminés adaptés à transmettre d'un élément de structure à un élément de structure adjacent l'ensemble des efforts longitudinaux générés à l'intérieur de la structure allongée au cours de son utilisation.
  • On économise ainsi le temps et le coût nécessaires pour le soudage des tronçons de semelles. Ceci est particulièrement intéressant lorsque l'on cherche à limiter au maximum la durée d'un chantier de construction.
  • En outre, les efforts longitudinaux étant transmis d'un élément de structure à un élément de structure adjacent au niveau des hourdis, il devient ainsi possible d'effectuer l'opération de liaison des tronçons d'âme, par exemple par soudage, indépendamment de l'operation de réalisation et de liaison des hourdis, ce qui permet un autre gain de temps important: on peut ainsi effectuer le soudage des âmes d'un élément de structure après avoir réalisé les hourdis de cet élément et les avoirs reliés aux hourdis de l'élément précédent, donc en temps masque pendant la préparation et la réalisation des hourdis de l'élément de structure suivant.
  • Suivant un troisième aspect de l'invention, la structure allongée mixte du type precité est caractérisée en ce qu'elle est réalisée par la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
  • D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront dans la description détaillée ci-après.
  • Aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs:
    • la figure 1 est une vue en perspective avec arrachement d'un élément de structure mixte de section transversale du type en caisson conforme à un mode de réalisation de l'invention;
    • la figure 2 est une vue en élévation partiellement en coupe de l'élément de structure de la figure 1, montrant un élément de poutre métallique et les deux tronçons de hourdis correspondants;
    • la figure 3 est une vue agrandie d'un détail de la figure 2;
    • la figure 4 est une vue en coupe suivant IV-IV à la figure 3, représentant un mode d'assemblage de deux tronçons d'âmes;
    • la figure 5 est une vue semblable à la figure 4 représentant une variante du mode d'assemblage de deux tronçons d'âmes;
    • les figures 6 et 7 sont deux vues schématiques illustrant deux phases de la mise en place d'un nouvel élément de poutre métallique conforme à l'invention;
    • la figure 8 est une vue agrandie du détail A à la figure 7;
    • la figure 9 est une vue agrandie du détail B à la figure 7;
    • la figure 10 est un schéma en élévation illustrant les moyens de liaison entre des éléments de structure mixte adjacents.
  • Dans le mode de réalisation représenté à la figure 1, on a représenté deux éléments accolés 1, 2, d'une structure allongée mixte de section transversale du type en caisson: ces éléments sont des éléments d'une poutre de pont routier ou ferroviaire.
  • On sait qu'une telle poutre, qui peut être réalisée par assemblage d'éléments successifs tels que les éléments de structure mixte 1 et 2, comporte un hourdis supérieur et un hourdis inférieur en béton reliés l'un à l'autre sur toute leur longueur par au moins deux poutres métalliques continues. Chacune des poutres métalliques est constituée par une àme continue fixée le long de ses bords longitudinaux respectivement à des moyens formant semelle supérieure et à des moyens formant semelle inférieure. Chaque semelle comporte des éléments de connexion adaptés à être noyés dans le béton pour relier la semelle au béton du hourdis correspondant.
  • Chaque élément de structure 1, 2, comporte ainsi un tronçon de hourdis supérieur 3 et un tronçon de hourdis inférieur 4, tous deux en béton, reliés en direction longitudinale par deux éléments de poutre métallique 5, 6.
  • L'élément de poutre métallique 5, situé à gauche de la figure, comporte un tronçon d'âme 7, qui est une tôle plane, fixé le long de ses bords longitudinaux respectivement à un tronçon de semelle supérieure 8 et à un tronçon de semelle inférieure 9.
  • L'élément de poutre métallique 6, situé à droite de la figure, comporte un tronçon d'âme 10 qui est une tôle plissée, et deux tronçons de semelles supérieure et inférieure qui sont par exemple identiques aux tronçons de semelle 8 et 9 de l'élément de poutre métallique 6, mais peuvent bien entendu être différents de ceux-ci. Cette tôle plissée est par exemple du type décrit dans le EP-A-0 283 383 au nom de la demanderesse.
  • De façon classique, le tronçon de hourdis supérieur 3 déborde largement latéralement en 3a au-delà des éléments de poutre métallique 5, 6 pour constituer l'assise de la chaussée ou de la voie ferrée portée par le pont correspondant.
  • Dans la demi-vue de gauche, le béton du hourdis supérieur 3 a été coulé et est représenté.
  • Dans la demi-vue de droite, le béton de ce hourdis supérieur n'a pas encore été coulé, et on a schématisé en 11 le coffrage préparé pour recevoir ce béton de part et d'autre du tronçon de semelle supérieure 8 correspondant.
  • Suivant l'invention, chaque tronçon de semelle 8, 9 de l'élément de poutre métallique 1, 2, comporte sur sa surface extérieure 8a, 9a, opposée à l'âme 7, 10 des éléments de connexion 12, 13, dont le nombre, les dimensions et les positions sont prédéterminés de façon telle que lesdits éléments de connexion 12, 13, sont capable de supporter les efforts d'entraînement dudit tronçon de semelle 8, 9, par le béton au cours des déformations prévues pour la poutre de pont une fois que celle-ci sera réalisée et en service (ou en cours d'essais de résistance).
  • On a représenté sur le tronçon de semelle supérieure 8 de l'élément 1 des éléments de connexion 12 qui sont des tronçons de cornières soudés sur la surface extérieure 8a de cette semelle 8 le long des bords d'une aile de la cornière.
  • On a représenté sur la semelle 8 de l'élément 2 des éléments de connexion 13 qui sont des goujons à tête soudés par leur extrémité opposée à la tête sur la surface extérieure 8a de la semelle 8.
  • Ces éléments de connexion 12, 13 sont connus en eux-mêmes et n'ont pas besoin d'être décrits en détail ici: ils peuvent être associés les uns aux autres et à tout autre type d'éléments de connexion connus sur le même tronçon de semelle 8.
  • Les mêmes éléments de connexion 12, 13 sont fixés, par exemple par soudage, sur la face extérieure de chaque tronçon de semelle inférieure 9.
  • Dans le mode de réalisation représenté aux figures 2 à 5, la longueur de chacun des tronçons de semelle 8, 9 est sensiblement inférieure à la longueur correspondante de l'élément de poutre métallique 1, 2, qui peut être représentée par la longueur du tronçon de hourdis en béton 3, 4, adjacent.
  • En effet, il est commode de prévoir que les extrémités 14, 15 en regard de deux tronçons d'âmes 7, 10, à relier l'un à l'autre se recouvrent l'une l'autre pour permettre une soudure à clins comme représenté aux figures 2 à 4, un cordon de soudure 16 étant réalisé le long de chaque bord de chaque âme.
  • Une autre solution schématisée à la figure 5 consiste à souder une cornière 17 le long de chaque extrémité d'âme 14, 15 et à réunir les ailes contigués de deux cornières 17 par un nombre adéquat de boulons 18.
  • Dans la réalisation des figures 2 et 3, le tronçon de semelle supérieure 8 ne recouvre pas la face en regard du hourdis en béton 3 correspondant jusqu'à l'extrémité dudit hourdis. L'extrémité correspondante 14, 15 de l'âme 10 va au contraire au-delà de l'extrémité du hourdis 3 pour recouvrir l'extremité 15, 14 du tronçon d'âme adjacente. Pour faciliter l'exécution des éléments de poutre de pont et la liaison des âmes de deux éléments adjacents, par exemple par soudage de chaque côté de l'âme, l'extrémité 14, 15 de l'âme peut être reliée à la semelle 8, 9 par une échancrure concave 19 qui laisse libre l'extrémité de la semelle 8, 9.
  • Tout ce qui précède s'applique aussi bien aux tronçons de semelle inférieure 9 qu'aux tronçons de semelle supérieure 8 et aux tronçons d'âme plissée 10 qu aux tronçons d'âme plane 7.
  • Les éléments de poutre de pont 1, 2 sont couramment précontraints par des câbles tendus tant dans la direction longitudinale que dans la direction transversale de la poutre de pont (non représentés). Toutefois la présente invention s'applique également à des poutres ou structures non précontraintes.
  • De même, les éléments de poutre de pont peuvent être, ou bien préfabriqués et assemblés l'un à l'autre de manière connue, ou bien assemblés et réalisés sur place, le béton des tronçons de hourdis 3, 4 étant coulé sur place, et ceci aussi bien au sol ou sur un support qu'en encorbellement, en porte-à-faux.
  • De façon connue, dans le procédé pour construire une structure allongée mixte de section transversale du type en caisson par éléments de structure successifs assemblés l'un à la suite de l'autre, on relie les uns aux autres d'une part les tronçons de hourdis, d'autre part les tronçons d'âmes desdits éléments de structure.
  • Suivant l'invention, le procédé de mise en oeuvre de l'élément de poutre métallique décrit ci-dessus pour construire une telle structure allongée mixte est caractérisé en ce qu'on laisse les tronçons de semelle 8, 9 séparés les uns des autres, et en ce qu'on utilise pour relier les uns aux autres les tronçons de hourdis 3, 4 des moyens de liaison prédéterminés adaptes à transmettre d'un élément de structure à un élément de structure adjacent l'ensemble des efforts longitudinaux générés à l'intérieur de la structure allongée au cours de son utilisation.
  • Ces moyens de liaison sont des éléments connus quelconques: ils peuvent être des éléments passifs tels que des ronds à béton à surface lisse ou à haute adhérence, ou tous autres éléments connus pour cette fonction.
  • Ces moyens de liaison peuvent également être des moyens actifs tels que des câbles tendus de précontrainte du béton, qui peuvent être aussi bien, et de façon connue, insérés dans des tubes noyés dans le béton et/ou disposés à l'extérieur des massifs en béton.
  • On peut également utiliser à la fois des moyens de liaison passifs et des moyens de liaison actifs.
  • On a ainsi schématisé à la figure 10 I'extrémité d'une structure mixte en encorbellement constituée de trois éléments de structure numérotés (N-2), (N-1) et (N). L'élément (N) est fixé à l'élément (N-1) par des câbles de précontrainte tendus schématisés en 35. De même, I'élément (N-1) est fixé à l'élément (N-2) par des câbles de précontrainte tendus schématisés en 36.
  • Des moyens de liaison passifs 37, 38 sont également installés respectivement entre l'élément (N) et l'élément (N-1) et entre ce dernier et l'élément (N-2).
  • Tous les efforts longitudinaux étant transmis aux tronçons de hourdis 3, 4, il est inutile de souder ou relier l'un à l'autre les tronçons de semelle 8, 9. Il est également possible de décaler dans le temps les opérations de soudage ou assemblage des tronçons d'âme 7, 10 des opérations de réalisation et d'assemblage des tronçons de hourdis en béton correspondants.
  • Ainsi, pour la construction d'une structure par assemblage l'un à la suite de l'autre d'éléments de structure mixte préfabriqués, on relie d'abord les tronçons de hourdis supérieur et inférieur d'un élément (N) aux tronçons de hourdis supérieur 3 et inférieur 4 de l'élément précédent (N-1), puis on relie les tronçons d'âmes 7, 10 de l'élément (N), à ceux de l'élément (N-1).
  • De même, pour la construction d'une structure par éléments de structure successifs en encorbellement assemblés et construits sur place, on procède comme suit:
    • on coule le béton des hourdis inférieur 4 et supérieur 3 d'un élément (N):
    • on relie les hourdis inférieur 4 et supérieur 3 de l'élément (N) respectivement aux hourdis correspondants de l'élément (N-1);
    • on peut commencer à relier les tronçons d'âmes 10 de l'élément (N) à ceux de I élément (N-1);
    • on met en place le coffrage et le ferraillage du hourdis inférieur de l'élément (N+1);
    • on met en place les tronçons d'âmes de l'élément (N+1);
    • on met en place le coffrage et le ferraillage du hourdis supérieur de l'élément (N+1);
    • on finit de relier les tronçons d'âmes de l'élément (N) à ceux de l'élément (N-1);
    • on coule le béton des hourdis inférieur et supérieur de l'élément (N+1 );
    • on relie les ourdis inférieur et supérieur de l'élément (N+1) respectivement aux hourdis correspondants de l'élément (N).
  • Ce procédé est illustré par les figures 6 à 9 qui concernent une poutre de pont construite par éléments de structure successifs (N-1), (N),(N+1) réalisés sur place en encorbellement, c'est-à-dire en porte-à-faux, au moyen d'un portique d'un type connu quelconque mobile et prenant appui sur les parties déjà construites, et qu'il est inutile de décrire ici.
  • La situation représentée à la figure 6 est la suivante. Les tronçons de hourdis supérieur 3 et inférieur 4 de l'élément de structure (N) ont été coulés, ont fait prise et sont reliés à ceux de l'élément (N-1). Les tronçons d'âme 10 de l'élément (N) sont en cours de soudage sur les tronçons d'âme 10 de l'élément (N-1). Les travaux de préparation de l'élément (N+1) sont commencés.
  • Le coffrage latéral 20, le coffrage transversal 21 et le coffrage 22 du fond du tronçon de hourdis inférieur de l'élément (N+1) sont en place et sont supportés par l'ossature 23 portée par le portique précité (non représenté). Les armatures 24 de ce tronçon de hourdis sont également en place et sont reliées aux ronds à béton 25 laissés en attente et en saillie par rapport au tronçon de hourdis inférieur 4 de l'élément (N). Une poutrelle d'appui 26 dont une extrémité est noyée dans le hourdis de l'élément N fait également saillie au milieu des armatures 24.
  • On approche au moyen d'un engin de levage (non representé) et d'élingues 27 I'élément de poutre métallique 6 de l'élément de structure (N+1). Le tronçon d'âme 10 est dans cet exemple une tôle plissée reliée aux tronçons de semelle supérieure 8 et inférieure 9. Ces derniers portent sur leur face extérieure des éléments de connexion 28 d'un type quelconque.
  • Des ronds en attente 29 font également saillie du tronçon de hourdis supérieur 3 de l'élément (N).
  • A la figure 7, l'élément de poutre métallique 6 de l'élément de structure (N+1) est en place.
  • Comme on le voit à la figure 9, un second élément de poutrelle 30 repose sur la poutrelle 26 pour le réglage de la position du tronçon de semelle inférieure 9. A l'autre extrémité de ce tronçon 9 un vérin 31 permet de régler le niveau de celle-ci.
  • Comme on le voit à la figure 8, un système de réglage avec une tige filetée 32 permet le réglage de la partie supérieure de l'élément de poutre métallique.
  • Une fois cet élément réglé en position, il suffit de mettre en place les éléments de coffrage et les armatures nécessaires pour le tronçon de hourdis supérieur.
  • On attendra la fin du soudage des tronçons d'âmes 10 de l'élément (N) sur ceux de l'élément (N-1) avant de couler le béton des tronçons de hourdis 3, 4 de l'élément (N+1).
  • Dans le cas où les éléments de la structure allongée mixte sont adaptés à être reliés l'un à l'autre au moyen de câbles de précontrainte, on prévoit des câbles de précontrainte reliant respectivement les hourdis supérieur et inférieur de l'élément de structure (N) à ceux de l'élément de structure (N-1) et on met ces câbles de précontrainte en tension avant de commencer à relier les tronçons d'âmes de l'élément (N) à ceux de l'élément (N-1), tout en commençant la préparation de l'élément (N+1).
  • On a ainsi décrit un élément de poutre métallique et un procédé de mise en oeuvre de cet élément qui permettent de réaliser une structure allongée mixte de section transversale du type en caisson dans d'excellentes conditions de coût et de durée du chantier de construction.
  • On peut en particulier réaliser ainsi une structure allongée mixte précontrainte avec âmes en tôle plissée, en réalisant et en assemblant sur place les uns aux autres des éléments de structure en encorbellement. Une telle structure mixte présente ainsi tous les avantages décrits dans le EP-A-0 283 383, tout en présentant tous les avantages d'une réalisation en encorbellement, avec la possibilité de réaliser toutes les opérations d'assemblage des âmes d'un élément, par exemple par soudage, en temps masque pendant les opérations de préparation des parties en béton de l'élément suivant.
  • Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation que l'on vient de décrire, et on peut apporter à ceux-ci de nombreux changements et modifications sans sortir du domaine de l'invention.

Claims (11)

  1. Elément de poutre métallique (5, 6) comportant un tronçon d'âme fixé le long de ses bords longitudinaux respectivement à un tronçon de semelle supérieure (8) et à un tronçon de semelle inférieure (9), ledit élément de poutre métallique (5, 6) étant adapté à être utilisé pour réaliser par éléments (1, 2) successifs une structure allongée mixte de section transversale du type en caisson comportant un hourdis supérieur et un hourdis inférieur en béton reliés l'un à l'autre sur toute leur longueur par au moins deux poutres métalliques, chacune des poutres métalliques étant constituée par une âme continue fixée le long de ses bords longitudinaux respectivement à des moyens formant semelle supérieure et à des moyens formant semelle inférieure, chaque semelle étant discontinue et pouvant comporter des éléments de connexion (12, 13, 28) adaptés à être noyés dans le béton pour relier la semelle au béton du hourdis correspondant, caractérisé en ce que chaque tronçon de semelle (8, 9) dudit élément (5, 6) comporte sur sa surface extérieure (8a, 9a) opposée à l'âme (7, 10) des éléments de connexion (12, 13, 28) dont le nombre, les dimensions et les positions sont prédéterminés de façon telle que lesdits éléments de connexion (12, 13, 28) sont capables de supporter les efforts d'entraînement dudit tronçon de semelle (8, 9) par le béton au cours des déformations prévues pour ladite structure.
  2. Elément de poutre métallique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de connexion (12, 13, 28) comprennent des tronçons de cornières (12) soudés sur la surface extérieure (8a, 9a) de chaque semelle (8, 9).
  3. Elément de poutre métallique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les éléments de connexion (12, 13, 28) comprennent des goujons à tête (13) soudés par leur extrémité opposée à la tête sur la surface extérieure (8a, 9a) de chaque semelle (8, 9).
  4. Elément de poutre métallique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tronçon d'âme (7) est une tôle plane.
  5. Elément de poutre métallique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le tronçon d'âme (10) est une tôle plissée.
  6. Elément de poutre métallique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la longueur de chacun des tronçons de semelle (8, 9) est sensiblement inférieure à la longueur correspondante dudit élément de poutre métallique (5, 6).
  7. Procédé pour la mise en oeuvre de l'élément de poutre métallique (5, 6) selon l'une des revendications 1 à 6 afin de construire une structure allongée mixte de section transversale du type en caisson par éléments de structure successifs (1, 2) assemblés l'un à la suite de l'autre, dans lequel on relie les uns aux autres d'une part les tronçons de hourdis (3,4), d'autre part les tronçons d'âmes (7, 10) desdits éléments de structure (1, 2), caractérisé en ce qu'on laisse les tronçons de semelle (8, 9) séparés les uns des autres, et en ce qu'on utilise pour relier les uns aux autres les tronçons de hourdis (3, 4) des moyens de liaison (35, 36, 37, 38) prédéterminés adaptés à transmettre d'un élément de structure (1, 2) à un élément de structure (1, 2) adjacent l'ensemble des efforts longitudinaux générés à l'intérieur de la structure allongée au cours de son utilisation.
  8. Procédé selon la revendication 7, pour la construction d'une structure par assemblage l'un à la suite de l'autre d'éléments de structure mixte préfabriqués, caractérisé en ce qu'on relie d'abord les tronçons de hourdis supérieur et inférieur (3, 4) d'un élément (N) aux tronçons de hourdis supérieur et inférieur (3, 4) de l'élément précédent (N-1), puis on relie les tronçons d'âmes (7, 10) de l'élément (N) à ceux de l'élément (N-1).
  9. Procédé selon la revendication 7, pour la construction d'une structure par éléments de structure (1, 2) successifs en encorbellement assemblés et construits sur place, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes:
    - on coule le béton des hourdis inférieur (4) et supérieur (3) d'un élément (N);
    - on relie les hourdis inférieur (4) et supérieur (3) de l'élément (N) respectivement aux hourdis correspondants de l'élément (N-1);
    - on peut commencer à relier les tronçons d'âmes (7, 10) de l'élément (N) à ceux de l'élément (N-1);
    - on met en place les coffrages (20, 21, 22) et les armatures (24) du hourdis inférieur (4) de l'élément (N+1);
    - on met en place l'élément de poutre métallique (5, 6) de l'élément (N+1);
    - on met en place le coffrage et le ferraillage du hourdis supérieur (3) de l'élément (N+1);
    - on finit de relier les tronçons d'âmes (7, 10) de l'élément (N) à ceux de l'élément (N-1);
    - on coule le béton des hourdis inférieur (4) et supérieur (3) de l'élément (N+1);
    - on relie les hourdis inférieur (4) et supérieur (3) de l'élément (N+1) respectivement aux hourdis (3, 4) correspondants de l'élément (N).
  10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, les éléments (1, 2) de structure allongée mixte étant adaptés à être reliés l'un à l'autre au moyen de câbles de précontrainte, caractérisé en ce que l'on prévoit des câbles de précontrainte reliant respectivement les hourdis supérieur (3) et inférieur (4) de l'élément de structure (N) à ceux de l'élément de structure (N-1), et en ce que l'on met ces câbles de précontrainte en tension avant de commencer à relier les tronçons d'âmes (7, 10) de l'élément (N) à ceux de l'élément (N-1).
  11. Structure allongée mixte de section transversale du type en caisson comportant un hourdis supérieur et un hourdis inférieur en béton reliés l'un à l'autre sur toute leur longueur par au moins deux poutres métalliques continues, notamment poutre de pont routier ou ferroviaire, caractérisée en ce qu'elle est realisée par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 7 à 10.
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