FR2548234A2 - Ponts a structures laterales reticulees ou a caissons reticules en profiles ou tubes d'acier - Google Patents

Ponts a structures laterales reticulees ou a caissons reticules en profiles ou tubes d'acier Download PDF

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE LA CONSTRUCTION DE PONTS ROUTIERS OU FERROVIAIRES A STRUCTURES LATERALES RETICULEES CONSTITUEES A PARTIR DE POUTRES RETICULEES A SECTION TRIANGULAIRE 11D, RECTANGULAIRE 11E OU SEMI-RECTANGULAIRE 11F OU A CAISSONS RETICULES COMPORTANT AU MOINS DEUX AMES RETICULEES 11I, AU MOINS UNE DALLE RETICULEE BIDIRECTIONNELLE 11H ET EVENTUELLEMENT UNE DALLE RETICULEE UNIDIRECTIONNELLE 11G. CETTE INVENTION COMPORTE DE LARGES APPLICATIONS DANS LE DOMAINE DES TRAVAUX PUBLICS.

Description

La présente demande concerne une première addition à la demande de brevet principal n" 83.10532 déposé le 24 juin 1983, ayant pour objet des procédés de fabrication, de construction et de lancement et les composants spécifiques devant concourir à la réalisation de ponts à structure porteuse réticulée en profilés d'acier.
L'objet de la présente demande concerne les ouvrages du type défini ci-dessus comportant des poutres latérales ou plus généralement des structures réticulées latérales en profilés d'acier ainsi que,;par par extension de cette dernière forme , les ponts constitues de caissons réticulés en profilés d'acier.
Les ponts à poutres principales latérales sont généralement plus lourds et donc moins économiques que les ponts à poutres sous chaussée de même élancement car le tablier doit être supporté par des entretoises dont la portée n'est pas divisée par les poutres sous jacentes. Cela est d'autant plus vrai avec les poutres ou les structures réticulées sous chaussée qui ont par construction un encombrement transversal de l'ordre de grandeur de la hauteur, ce qui assure un soutien optimal du tablier.
En revanche, les poutres ou les structures latérales permettent de respecter le tirant d'air imposé par le franchissement d'une autre voie de communication telle qu'une route, une voie ferrée ou un chenal de navigation fluvial ou maritime, dès lors que la cote de la voie franchissante ne peut etre librement fixée. C'est donc une disposition qu'il est nécessaire d'adopter dans certains cas, d'où l'extension à ce type d'ouvrages des modes de réalisation décrits pour les ponts à poutres ou structure sous chaussée.
Selon une première variante, les structures latérales sont les poutres à section triangulaires décrites dans le brevet principal.
Celles-ci sont disposées soit avec les sommets des pyramides dirigés vers le haut -ce qui constitue la forme symétrique des ouvrages courants à poutres sous chaussée, à la différence près que le tablier ne peut y etre considéré giéné- ralement comme participant à la flexion générale et que les rôles des membrures y sont inversés- soit avec les sommets des pyramides dirigés vers le bas.
Dans le premier cas, on peut tirer parti du vide intérieur des poutres pour y faire passer la circulation des piétons, disposition qui n'est pas facilement réalisable dans le second, sauf à consentir une dénivellation entre la chaussée et la voie réservée aux piétons, ce qui n'est pas toujours possible en raison de la hauteur des poutres ni même souhaitable à cause de la nécessité de prévoir des rampes d'accès pour piétons.
Selon une deuxième variante, les structures latérales, qui présentent une section rectangulaire, sont directement dérivées des poutres à section triangulaire précédemment décrites puisque formées à partir de deux de ces poutres supposées assemblées par les sommets des pyramides constitutives (fig. 1).
Il est aisé de voir que la membrure centrale d'une telle poutre (fig. 2) est inutile puisqu'elle ne reçoit aucun effort de la part des diagonales, ce qui conduit à la supprimer. En outre, une poutre formée de deux poutres à section triangulaire opposées par le sommet" est en fait équivalente à un ensemble de deux poutres à treillis placées côte à côte et reliées par des traverses hautes et basses (fig. 3).Cette dernière poutre étant par ailleurs plus facile à réaliser qu'une poutre réticulée et étant mécaniquement plus économique (puisque les diagonaies, notamment comprimées, y sont plus courtes, ce qui simplifie l'obtention des conditions de résistance au flambement) le dispositif envisagé ci-dessus ne présenteraitqu'un intérêt théorique, sauf si on complète les pyramides superposées par des remontants verticaux réunissent les sommets homologues des bases de ces pyramides.On obtient alors une poutre à section rectangulaire possédant les propriétés des poutres réticulées et présentant des avantages supplémentaires par rapport aux poutres à section triangulaire
- le nombre des membrures supérieures et inférieures est le
même, ce qui assure la symétrie du fonctionnement de ces
poutres lorsqu'elles travaillent en poutres latérales
- leur hauteur est égale au double de celle des poutres
triangulaires constitutives, ce qui permet de diviser par
deux les efforts dans les membrures, sans que pour autant
le flambement des diagonales comprimées soit à craindre
puisque celles-ci sont maintenues en leur milieu par un
noeud qu'elles ont en commun avec les diagonales tendues,
appelé noeud de diagonales.
Quant aux montants, leur longueur généralement importante obligerait à prévoir des barres de stabilité destinées à prévenir leur flambement lorsqu'ils sont comprimés . Comme le fonctionnement d'une poutre à section rectangulaire est hyperstatique, on ne peut dire a priori quels seront les montants tendus et ceux qui seront comprimés. Mais on peut penser que si le tablier exerce ses efforts au-dessus des poutres (c'est-àdire s'il s'agit en fait de poutres sous chaussée en position latérale, disposition qui est en principe exclue dès lors que l'on est conduit à concevoir un ouvrage à poutres latérales) les montants seront tous comprimés, et qu'ils seront tendus si le tablier est relié à la partie inférieure des poutres.
Dans le cas intermédiaire où le tablier est appuyé au voisinage de la "fibre neutre" de la poutre latérale, il serait aisé de faire jouer aux entretoises du tablier le rôle de barres de stabilité, ci-dessus évoquées, vis-à-vis des montants.
Donc, en général, il ne semble pas nécessaire, sauf vérification plus précise par le calcul, de prévoir des barres de stabilité spéciales pour s'opposer au flambement des montants.
Une forme dérivée de la poutre à section rectangulaire est celle de la poutre à section demi-rectangulaire (fig. 9). I1 est possible avec cette poutre ou par combinaison avec la poutre à section rectangulaire ou me me triangulaire de constituer des formes très variées de structures réticulées. Citons en deux parmi les plus simples : la poutre à section triangle à montant vertical (fig. 10), qui peut etre intéressante car elle libère complètement l'espace situé au-dessus du tablier tout en présentant de meilleures caractéristiques mécaniques qu'une poutre à section triangulaire de hauteur moitié
la poutre à section parallélogramme à montant vertical (fig. 11), qui présente les memes avantages que la précédente, tout en ayant des membrures supérieures et inférieures équilibrées.
En juxtaposant dans le sens horizontal des poutres à section triangulaire ou rectangulaire, on réalise des dalles réticulées.
Lorsque celles-ci ont une dimension transversale pas très importante par rapport à leur dimension longitudinale, on peuttcon- sidérer qu'elles résistent surtout à la flexion longitudinale.
Elles sont dites alors unidirectionnelles. Les méthodes de réalisation qui les concernent sont alors directement inspirées de celles décrites pour les poutres à section triangulaire.
Lorsque les dalles réticulées ont une dimension transversale importante par rapport à leur dimension longitudinale, on doit admettre qu'elles travaillent en flexion dans les deux sens, d'où la nécessité de les munir d'un double système de membrures supérieures et inférieures. Elles sont dites dans ce cas bidirectionnelles.Pour des raisons constructives évidentes, les membrures longitudinales ou en tous cas celles d'un des systèmes seront, sous réserve qu'on ne se trouve pas dans le cas d'un procédé de montage par barres considéré dans le brevet principal,. maintenues continues, les autres étant nécessairement réalisées par barres. I1 est donc nécessaire de prévoir dans les dalles réticulées bidirectionnelles des noeuds spéciaux de membrures dont le râle est à la fois d'assurer la continuité mécanique des membrures formées de barres et de recevoir les diagona- les aboutissant aux croisement des membrures.
Qu'elles soient uni- ou bidirectionnelles, les dalles réticulées peuvent être droites ou biaises, c'est-à-dire que l'un des angles des membrures avec les traverses (dalles unidirectionnelles) ou des membrures entre elles (dalles bidirectionnelles) peut être respectivement droit ou inférieur à un droit.
En juxtaposant dans le sens vertical des poutres à section rectangulaire (éventuellement complétées par des poutres à section demi-rectangulaire ou triangulaire), on obtient des âmes réticulées.
En associant enfin des âmes et des dalles réticulées, on réalise des-caissons réticulés. Ceux-ci peuvent être simples (deux âmes, deux dalles) ou multiples (plus de deux âmes ou plus de deux dalles), droits ou biais. On peut considérer qu'ils constituent la forme la plus achevée de la construction réticulée.
Dans les caissons, les dalles inférieures sont le plus souvent bidirectionnelles, car elles assurent la transmission des efforts aux âmes, et celles-ci la transmission des efforts aux dalles supérieures. Les membrures transversales des dalles inférieures jouent le rôle des entretoises des tabliers, ce qui n'empêche pas cependant que les tabliers métalliques comportent si nécessaire des entretoises reliées aux membrures longintudi- nales.
Les dalles supérieures n'ayant pas à transmettre de sollicitations ext-érieures sont le plus souvent unidirectionnelles mais elles peuvent être bidirectionnelles lorsque leur dimension transversale est importante et qu'elles fléchissent aussi dans le sens transversal en raison de leur poids propre.
Les pièces et opérations d'usinage ou d'assemblage représentéessur les figures sont repérées par référence à la nomenclature générale détaillée ci-après
1 Membrure
lB Virole
1D Couvre-joint
lDc Demi-coquille à deux directions
lDd Couvre-joint plat
2 Diagonale, montant, traverse, contreventement
2A Diagonale
2Aa Demi-diagonale
2Aaa Supérieure
2Aab Inférieure
2Ab Diagonale supplémentaire
2B Montant
2C Traverse
3 Tablier
3A Platelage
3B Auget
3C Entretoise
3H Etanchéité, chaussée
4 Dispositif d'attache
4A Face de jonction
4Ab Face de jonction rapportée
4B Plaque de centrage
4Ba Encoche
4C Pièce de solidarisation
4Ca Obtenue par pliage
4Cb Plat
4Cc Gousset
4Cd Diaphragme
4Ce Plat de continuité
4Cf Plat de raccordement périmétral
4D Platine d'accostage
5 Noeud d'assemblage
5D Manchon
5Da Demi-manchon
6 Trottoir
6A Profilé bordure
6B Profilé de rive
6C Dallette
7 Garde corps
8 Soudage
8A Sur coupe plane droite ou biaise
8B Sur coupe cylindrique et notamment sur gueule de loup" 11 Ensemble de l'ouvrage
llC Poutre latérale
lîCa Membrure supérieure
llCb Membrure inférieure
llCc Pièce d'appui
llCd Pièce d'about
llD Poutre à section triangulaire
lîDa Membrure supérieure
11Db Membrure inférieure
llE Poutre à section rectangulaire
ilEa Membrure supérieure
llEb Membrure inférieure
llEc Noeud de diagonales
llEd Barre de stabilité
11F Poutre à section demi-rectangulaire
lîFa Membrure supérieure
llFb Membrure inférieure
llFc Noeud de diagonales
llFd Barre de stabilité
llG Dalle réticulée unidirectionnelle
lîGa Membrure supérieure
11Gb Membrure inférieure
11H Dalle réticulée bidirectionnelle
lîHa Membrure longitudinale ou principale
llHaa Supérieure
llHab Inférieure
llHb Membrure transversale ou secondaire
llHba Supérieure
llHbb Inférieure
llHc Noeud de membrures
llHca Supérieures
llHcb Inférieures
11I Ames réticulées
La figure 1 représente une poutre à section triangulaire.
La figure 2 représente une poutre formée de deux poutres à section triangulaire opposées par le sommet.
La figure 3 représente deux poutres à treillis réunies par des traverses, équivalentes à la poutre décrite figure 2.
La figure 4 représente une poutre à section rectangulaire.
Les figures 5 à 8 représentent, en élévation et en plan, deux types possibles de barres de stabilité.
La figure 9 représente une poutre à section demi-rectangu laire.
La figure 10 représente une poutre à section en forme de triangle avec montant vertical.
La figure il représente une poutre à section en forme de parallélogramme avec montant vertical.
La figure 12 représente une dalle réticulée unidirectionnelle formée de poutres à section triangulaire.
La figure 13 représente à titre d'exemple une dalle réticulée unidirectionnelle formée de poutres à section rectangulaire et d'une poutre à section demi-rectangulaire.
La figure 14 représente une dalle réticulée bidirection nelle formée de poutres à section triangulaire.
La figure 15 représente à titre d'exemple une dalle réticulée bidirectionnelle formée de poutres à section rectangulaire et d'une poutre à section demi-rectangulaire.
La figure 16 représente une âme réticulée.
Les figures 17 et 18 représentent un pont à poutres principales latérales à section triangulaire avec sommet dirigé vers le haut.
La figure 19 représente une forme possible de poutre latérale à section triangulaire avec des diagonales principales tendues ou comprimées et des diagonales supplémentaires tendues (triangulation principale en W).
La figure 20 représente une forme possible de poutre latérale à section triangulaire avec des montants comprimés et des diagonales principales et supplémentaires tendues (triangulation principale en N, ce qui constitue une forme plus favorable du point de vue du flambement, seuls les montants, qui sont les plus courts, étant comprimés).
Dans.les deux cas, les diagonales et les montants assurent le soutien des entretoises du tablier.
La figure 21 représente un pont à poutres principales latérales à section triangulaire avec sommet dirigé vers le bas.
Les figures 22 et 23 représentent un pont à poutres principales latérales à section rectangulaire, tablier en position inférieure.
Les figures 24 et 25 représentent un pont à poutres principales latérales à section rectangulaire, tablier en position médiane.
Les figures 26 et 27 représentent un noeud de diagonales en forme de cylindre à axe horizontal, une des diagonales tendues étant maintenue continue pour assurer la fixité du noeud.
La figure 28 représente un noeud de diagonales formé d'un plat de jonction recevant les quatre demi-diagonales coupées en biais. Cette disposition entraîne des moments secondaires qu'il peut être nécessaire de combattre au moyen de goussets.
La figure 29 représente un faisceau de diagonales se croi- sant sans discontinuité à travers un noeud. I1 est nécessaire de donner un léger angle aux demi-diagonales raccordées entre elles, ce qui entraîne la naissance de poussées encaissées par un plat.
La figure 30 représente une variante de la disposition précédente, les demi-diagonales étant soudées d'avance entre elles avec l'angle qu'elles doivent former pour pouvoir se croiser.
La fixité du noeud est assurée par un plat évidé en une ou deux parties soudé aux diagonales.
La figure 31 représente un noeud de diagonales formé d'un plat de jonction muni de manchons et de demi-manchons. Les demimanchons sont posés sur les demi-diagonales inférieures déjà en place et sont complétés de manière à former des manchons soudés aux demi-diagonales.
La figure 32 représente une poutre latérale à section rectangulaire à inertie variable.
La figure 33 représente une poutre latérale à section triangulaire à inertie variable.
Les figures 34 et 35 représentent, à titre d'exemple schématique, la coupe transversale et l'élévation d'un caissonli,éti culé.
Les figures 36 à 52 concernent les dalles réticulées bidirectionnelles.
Les figures 36, 37 et 38 représentent un noeud de membrures à section rectangulaire constitué de deux demi-coquilles formées par pliage.
Les figures 39, 40, 41 et 42 représentent un noeud de membrures constitué de deux demi-coquilles, dont une formée par soudage, lorsqu'il est nécessaire de prévoir une platine d'accostage de dimensions suffisantes pour recevoir les diagonales.
La figure 43 représente un noeud de membrures permettant de relier une membrure longitudinale à section circulaire à une membrure transversale à section rectangulaire, associé à deux faces de jonction rapportées, l'ensemble présentant des dimensions suffisantes pour recevoir les diagonales.
La figure 44 représente un noeud de membrures en forme de boîte, assemblée en deux parties, permettant de relier deuxmem- bruresà section circulaire.
La figure 45 représente un noeud de membrures en forme de boîte, assemblée en deux parties, permettant de relier une membrure à section circulaire à une membrure à section rectangulaire.
Les figures 46 et 47 représentent un procédé général de réalisation de noeuds de membrures pouvant assurer le croisement de membrures de même hauteur et constitués de deux couvre-joints plats cruciformes et de quatre plats pliés de jonction.
La figure 48 représente un noeud de membrures à section rectangulaire réalisé selon le principe précédent et comportant une platine d'accostage de dimensions suffisantes pour recevoir les diagonales.
La figure 49 représente le noeud décrit figure 48 dans le cas d'une membrure longitudinale à section circulaire et d'une membrure transversale à section rectangulaire.
Les figures 50, 51 et 52 représentent une platine d'accostage faisant partie d'un noeud de membrures réalisé selon le principe décrit figures 46 et 47 et muni soit de plaques de centrage (fig. 50), soit de manchons pouvant recevoir les diagonales ou les demi-diagonales situées au-dessus du noeud (fig. 51), soit de demi-manchons à poser sur les diagonales ou les demi-diagonales situées au-dessous du noeud (fig. 52).
Les figures 53 à 68 concernent les dalles réticulées unidirectionnelles.
Les figures 53, 54, 55 et 56 représentent des assemblages par soudage direct de diagonales et de traverses sur une membrure à section rectangulaire ou circulaire.
Les figures 57, 58, 59 et 60 représentent des assemblages par soudage direct de diagonales et de traverses sur des couvrejoints ou des viroles de membrures à section rectangulaire ou circulaire.
Les figures 61, 62, 63 et 64 représentent des assemblages par soudage direct de manchons (destinés à recevoir des diagonales ou des demi-diagonales situées au-dessus du noeud) et de demi-manchons (destinés à recevoir des traverses ou à être posés sur des diagonales ou des demi-diagonales situées au-dessous du noeud) sur une membrure à section rectangulaire ou circulaire.
Les figures 65, 66, 67 et 68 représentent des assemblages par soudage direct de manchons et de demi-manchons sur des couvre-joints ou des viroles de membrures à section rectangulaire ou circulaire.
Les figures 69 et 70 représentent un assemblage par soudage direct sur une membrure à section circulaire d'une partie d'entretoise en forme de T à semelle inférieure, destinée à recevoir deux plaques de platelage raidies par des augets.
Les figures 71 et 72 représentent un assemblage par soudage direct sur une membrure à section circulaire d'une tablier métallique constitué d'éléments de plaque raidie par des augets munis chacun d'une demi-entretoise en forme de U.
Les opérations de réalisation et d'assemblage concernant les ouvrages à structure réticulée objets de la présente demande peuvent être parfaitement exécutées en usine ou sur le chantier.
Elles comprennent tout ou partie des opérations élémentaires détaillées ci-après
- Usinage des pièces constitutives des noeuds de membrures.
- Usinage des pièces constitutives des noeuds de diagonales.
- Usinage des membrures, montants, traverses ou contre
ventements.
- Usinage des viroles et des couvre-joints.
- Fabrication des éléments du tablier.
- Montage en usine ou sur le chantier.
- Lancement et finition de l'ouvrage.
Les ouvrages réticulés en profilés d'acier objets du présent certificat d'addition peuvent être mis en oeuvre en tous lieux.
Ils permettent de répondre à des problèmes particuliers de franchissements, notamment lorsque des gabarits doivent être respectés (ponts à poutres ou structures latérales réticulées) ou lorsque des portées importantes doivent être réalisées (caissons réticulés), cette dernière forme convenant particulièrement por des ouvrages ferroviaires.

Claims (8)

REDtDICATI014o
1. Ponts selon la revendication 1. du brevet principal caractérisés en
ce qu'ils comportent des poutres réticulées latérales de section
triangulaire à sommet dirigé vers le haut.
2. Ponts selon la revendication 1. du brevet principal caractérisés en
ce qu'ils comportent des poutres réticulées latérales de section
triangulaire à sommet dirigé vers le bas.
3. Ponts selon la revendication 1. du brevet principal caractérisés en
ce qu'ils comportent des poutres réticulées latérales de section
rectangulaire constituees de deux membrures supérieures, de deux
membrures inférieures, de diagonales passant par des noeuds de dia
gonales, de montants et de traverses.
4. Ponts selon la revendication 1. du brevet principal caractérisés en
ce rutiles comportent des poutres réticulées latérales de section
demi-rectangulaire à sommet dirigé vers le haut constituées d'une
membrure supérieure, de deux membrures inférieures, de diagonales
et de demi-diagonales passant par des noeuds de diagonales, de mon
tant s et de traverses.
5. Ponts selon la revendication 1. du brevet principal caractérisés en
ce ou'ils comportent des poutres réticulées latérales de section
demi-rectangulaire a sommet dirigé vers le bas constituées de deux
membrures supérieures, d'une membrure inférieure, de diagonales et
de demi-diagonales Eassan par des noeuds de diagonales, de mon
Ponts et ae traverses.
6. Ponts selon la revendication 1. du brevet principal caractérisés en
ce qu'ils comportent es âmes réticulées formées par la superpes-
iofl de poutres réticulées.
7. Ponts selon la revendication 1. du brevet principal caractérisés en
ce qu'ils comportent au moins une dalle réticulée bidirectionnelle
formée par la Juxtaposition de poutres réticulées et comprenant deux
systèmes de membrures supérieures et inférieures passant par des
noeuds de membrures.
systjme de membrues supérieures et infnrieures.
par la juxtaposition de poutres réticulées et comprenant un seul
ce ou'ils comportent une dalle réticulée unidirectionnelle formée
8 Ponts selon ia revendication 1. du brevet principal caractérisés en
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