OA11902A - Ouvrage de passage sous remblai. - Google Patents

Description

1 119 0 2 ouvrage de passage sous remblai L'invention a pour objet un ouvrage de passagesous remblai susceptible de présenter une très grandesection, correspondant notamment au gabarit routier,un tel ouvrage étant utilisable en particulier pour le 5 passage sous remblai d'une circulation routière ouferroviaire. L'évolution technique, en particulier lanécessité de construire de nouvelles voies decirculation, telles que des autoroutes ou des lignes 10 de transport ferroviaire à grande vitesse, conduit àmultiplier les passages surélevés. En effet, une ligneferroviaire ou une autoroute doivent avoir un profilen long régulier, sans rampe importante et nécessite,en outre, la suppression des intersections. 15 Depuis un certain temps on est donc amené à réaliser des voies de circulation sur un remblai quiégalise le profil, ce qui nécessite la constructiond'ouvrages nombreux pour ie passage des voies decirculation secondaire, des lignes ferroviaires et des 20 . rivières.

Pour résoudre de tels problèmes, l'inventeur aproposé, il y a quelques années, de réaliser desouvrages de passage sous remblai par une techniquenouvelle qui présente de très nombreux avantages et a 25 connu un grand développement.

Cette technique qui est décrite, enparticulier, dans les brevets européens N’0.081.402 etN*0.244.890 du même inventeur, consiste à réaliser uneparoi tubulaire constituée d'éléments préfabriqués en 30 béton qui sont réalisés à l'avance, transportés sut lechantier lorsque l'usine de préfabrication estéloignée, et assemblés sur le site de construction,l'ensemble étant ensuite, recouvert d'un remblai. 2 119 0 2 D'une façon générale, la paroi tubulaire estcentrée sur un axe longitudinal et comprend, ensection transversale, au moins· trois élémentspréfabriqués, respectivement un élément supérieur enarc de cercle, reposant sur deux éléments de côtéécartés l'un de l'autre et comprenant chacun une basereposant sur le. sol et une paroi latérale ayant unepartie supérieure incurvée vers l'intérieur de lasection de façon à se raccorder à l'élément supérieur.

La précédente invention permet de réaliser defaçon très économique des ouvrages que pouvent avoirune très grande section de passage correspondant augabarit routier. XI a même été possible de réaliser,de façon très économique des ouvrages couvrantplusieurs voies de circulation routière, par exemple,pour des autoroutes de contournement d'une ville quipeuvent avantageusement être enterrées de façon, àprotéger l'environnement.

Bien entendu, il est plus économiqued'utiliser, autant que possible, des éléments standarddont on connaît les caractéristiques et lesperformances et, en pratique, on réalisehabituellement des ouvrages à section demi-circulaire,comprenant deux éléments de côté ayant une partiesupérieure incurvée en arc de cercle et se raccordantà un élément supérieur de même rayon de courbure. Dansle mode de réalisation le plus courant, l'élémentsupérieur couvre un secteur circulaire de 90’, detelle sorte que les plans de joint entre les élémentsde côté et l'élément supérieur sont inclinéssymétriquement de 45’ par rapport à la verticale.

Les joints longitudinaux sont habituellementconstitués de simples articulations à axe horizontalet l'on a observé qu'une telle disposition permettait 3 11902 de réaliser des ouvrages de très grande section etpouvant supporter une charge importante, par exemple . la circulation d'une voie autoroutière au-dessus del'ouvrage. 5 Cependant, l'utilisation d'une section demi- circulaire conduit à donner à l'ouvrage une hauteurrelativement importante par rapport à sa largeurpuisqu'elle est égale à environ la moitié de celle-ci.

Pour augmenter la portée entre les éléments de 10 côté, l'inventeur a donc proposé d'utiliser deséléments de rayons différents, l'élément supérieur,qui couvre encore un secteur angulaire de 90*, ayantun rayon plus grand, que les parties incurvées deséléments de côtés. De la sorte, on garde la même 15 disposition des joints articulés entre les élémentsmais la portée entre ces articulations peut êtreaugmentée. Toutefois, la flèche de l'arc circulaireest proportionnelle à la distance entre appui , et; enraison de grand rayon nécessaire, la surélévation à la 20 clé par rapport aux appuis latéraux peut être tropimportante pour utiliser cette technique lorsque ladifférence de hauteur entre le fond sur lequel estposé l'ouvrage et la voie de circulation passant au-dessus de celui-ci est insuffisante. 25 Dans un tel cas, on peut réaliser des ouvrages . de passage de section rectangulaire constitués d'unedalle reposant sur deux murs verticaux mais latechnique de la préfabrication ne peut être utiliséeque pour des sections de passage réduites, de l'ordre 30 de 10 à 15 ma. En effet, pour de. plus grandesdimensions, des éléments préfabriqués ne seraient plusmaniables et l'on est alors obligé d'utiliser lestechniques classiques de construction des ponts. 11902 L'invention a donc pour objet d'étendre lespossibilités d'application de . la technique deconstruction d'ouvrages d'art par. élémentspréfabriqués décrite dans les-brevets cités plus haut 5 du même inventeur, en permettant de réduire la hauteurtotale de l'ouvrage par rapport à sa portée, tout enconservant les avantages essentiels de la techniqueantérieure. L'invention concerne donc, d'une façon 10 générale, un ouvrage de passage sous remblai comprenant une paroi tubulaire ayant Un axe longitudinal et constituée d'une pluralité d'élémentsen béton réalisés, à l'avance et juxtaposés la long dejoihts longitudinaux et transversaux, lesdits éléments 15 étant assemblés sur le'site de construction de façon àformer une paroi tubulaire, comprenant, en section - transversale à son axé, au moins trois élémentspréfabriqués, respectivement un élément- supérieurayant ' deux côtés latéraux parallèles à l'axe 20 longitudinal et deux éléments de côté écartés l'un del'autre et comprenant chacun une base reposant sur lesol et une paroi latérale ayant une partie supérieureincurvée vers l'intérieur de la section, avec un bordsupérieur parallèle à l'axe longitudinal, l'élément 25 supérieur reposant .par ses côtés latéraux le long dejoints longitudinaux, sur les bords supérieurs deséléments de côté.

Conformément à l'invention, chaque élémentsupérieur, comprend une paroi ayant un profil 30 transversal à double courbure comprenant une• partie centrale à faible courbure prolongée par deuxparties extrêmes ayant chacune même rayon de courbureque la partie supérieure incurvée de l'élément de côté 5 119 Ο 2 correspondant, de façon à se raccorder tangentiellement à celui-ci, ladite paroi à doublecourbure étant associée à au moins une nervure deraidissement susceptible d'encaisser les contraintes 5 résultant du poids propre de l'élément supérieur et dela charge appliquée par le remblai recouvrant la paroitubulaire.

La courbure de la partie centrale de la partiecentrale de l'élément supérieur est déterminée de 10 telle sorte que la hauteur totale, à la clé, del'ouvrage, ne dépasse pas une limite donnée et que lanervure de raidissement ait un moment d'inertiesuffisant pour donner à l'élément supérieur larésistance à la flexion nécessaire, compte tenu de la 15 distance entre les côtés latéraux et dés chargesappliquées.

De façon particulièrement avantageuse/ lescôtés latéraux de l'élément supérieur et les bordssupérieurs des éléments de côté sont munis de parties 20 d'appui conjuguées, respectivement en creux et ensaillie, *de façon à ménager deux joints longitudinauxarticulés, le raccordement tangentiel des parties enappui de l'élément supérieur avec les éléments de côtédéterminant la transmission des efforts d'appui, en 25 chaque joint longitudinal, suivant des directions•inclinées· par rapport à l'horizontale, avec unecomposante horizontale dirigée Vers l'extérieur.

De préférence, le plan de joint longitudinalentre le bord supérieur d'un élément de côté et le 30 côté latéral de l'élément supérieur en appui, surcelui-ci, passe par un centre de courbure commun etest incliné sensiblement à 45*. par rapport àl'horizontale. 6 119 0 2

Mais l'invention sera mieux comprise par ladescription suivante d'un mode de réalisationparticulier, donné à titre d'exemple· et représenté surles dessins annexés. *

La figure 1 montre schématiquement, en coupetransversale, un ouvrage sous remblai selonl'invention.

La figure 2 est une vue de détail d'un jointlongitudinal.

La figure 3 montre une variante.

Sur la figure 1, on a représentéschématiquement, en coupe transversale, un ouvrage depassage selon l'invention, comprenant une paroitubulaire 1 disposée sur le fond 11 aplani et tasséd'une tranchée 10 et recouverte d'un remblai 12jusqu'à un niveau supérieur 13 se trouvant à unehauteur h au-dessus du. fond il de la tranchée .10, pourpermettre le passage d'une voie de circulation au-dessus de l'ouvrage.

La paroi tubulaire 1 est constituée, d'unefaçon générale, d'éléments préfabriqués en béton arméou précontraint, qui sont juxtaposés de façon à formerdes tronçons successifs centrés sur un axelongitudinal O.

Une telle disposition a été décrite en détail,.notamment dans lés brevets précédents EP-0.081.402. et EP-0.244.890·du même inventeur. D'une façon générale, chaque tronçon comprend,en section transversale, au moins trois éléments,respectivement deux éléments de côté 2, 2 ' et unélément supérieur 3, ayant deux côtés latéraux 31,31', parallèles à l'axe longitudinal 0 de l'ouvrage,gui reposent sur les bords supérieurs 21, 21' deséléments de côté 2, 2'. 7 119 0 2

Chaque élément de côté 2, 2' comprend unesemelle 22 formant une base à fond plan 22 et uneparoi latérale 23 s'étendant vers le haut, ens'incurvant vers l'intérieur au moins à sa partiesupérieure 24. L'ensemble est équilibré de telle sorteque l'élément de côté préfabriqué 2 puisse être posésur le sol et tienne debout par lui même sanséchafaudage, même sous le poids de l'élément supérieur 3.

Dans les modes de réalisation décrits dans lebrevet précédent EP-0.081.402, les bases des élémentsde côté sont reliées par un radier bétonné qui permetde répartir la charge appliquée sur une grandesurface. Cependant, le radier peut être supprimé si laportance du fond 11 de la tranchée le permet et, enparticulier, lorsque la portée de l'ouvrage entre lesbases des éléments de côté 2, 2' est importante.

Dans ce cas, chaque élément de côté présentela forme particulière représentée sur la figure 1, lasemelle 22 comprenant deux ailes 22a, 22b s'étendantrespectivement vers l'extérieur et vers l'intérieur dela .section, de part et d'autre du pied de la paroilatérale 23 sur une largeur déterminée en fonction dela portance du sol et des conditions de stabilité.Bien que la paroi 23 soit incurvée vers l'intérieur,l'expérience a montré qu'un tel élément pouvait êtreparfaitement stable, même pour de très grandesportées.

La structure décrite dans le brevet précédentEP-0.081.402 a connu un grand développement industrielen raison des nombreux avantages apportés par cettetechnique originale de réalisation d'ouvrages d'art.

En particulier, le découpage de la section depassage est réalisé, selon le brevet EP-0.081.402, de δ 119 0 2 façon que les joints longitudinaux entre les élémentsse trouvent placés dans des zones de noeuds decontraintes dont les positions sont déterminées enétudiant 1·influence des charges appliquées. Ainsi, onpeut réaliser des éléments aussi grands que possibleet diminuer ainsi le nombre d'éléments permettant deréaliser la section de passage désirée. L'expérience a montré que, dans le cas d'unevoûte demi-circulaire, ces joints pouvaient êtreplacés de telle sorte que les deux plans de jointentre l'élément supérieur et chaque élément de côtésoient inclinés de 45* par rapport à l'horizontale.

Par ailleurs, il est particulièrementavantageux de ménager des joints articulés entrechaque côté latéral 31 de l'élément supérieur 3 et lebord supérieur 21 de l'élément de. côté 2 associé. Cesjoints, articulés sont réalisés de la façon Représentéesur la figure 2, le bord supérieur 21 de l'élément decôté 2 étant muni d'une rainure concave 41 alors quele côté latéral 31 de l'élément supérieur 3 est munid'un rebord convexe 42.

On obtient ainsi une très grande souplesse dela construction qui facilite, notamment, laréalisation du remblai par couches successives car lesarticulations permettent de légers déplacements pour. 1 ' ajustement des éléments. De plus, après la mise enservice, les contraintes appliquées sous la charge duremblai et des surchages sont transmisestangentielleraent par effet de voûte, de l'élémentsupérieur aux éléments de côté qui prennent appuilatéralement sur le remblai.

Par ailleurs, en raison de la granderésistance apportée par le positionnement judicieuxdes joints entre éléments, Il est possible de diminuer 9 119 0 2 leur poids, ce qui facilite leur manutention même pourde très grandes dimensions. . Dans les modes de réalisation décrits dans lebrevet EP-0.081.402, la paroi tubulaire de l'ouvrage 5 présente une section demi-circulaire symbolisée laligne en pointillés SI sur la figure 1. On voit que lahauteur de l'ouvrage, à la clé, est égale à la moitiéde la portée entre appuis. Le gabarit rectangulaire depassage dans un tel ouvrage, par exemple pour une voie 10 de circulation routière, présente donc une hauteur del'ordre de la moitié de la largeur.

Comme on l'a indiqué, pour diminuer la hauteurde l'ouvrage par rapport à sa largeur, il est possiblede donner à l'élément supérieur un rayon de courbure 15 plus grand que celui des éléments de côté auxquels ilse raccorde .tangentiellement, selon le profil. S2indiqué .en pointillé sur la figure 1. Dans, ce cas, legabarit de passage 6 représenté en traits mixte sur lafigure présente une largeur L plus grande que le 20 double de la hauteur H. Cependant, la hauteur globalehl de l'ouvrage à la clé reste assez importante etpeut être trop élevée lorsque la différence de hauteurh entre le niveau supérieur de la voie de circulation13 passant au-dessus de l'ouvrage et le fond 11 de 25 celui-ci est réduite. L'invention apporte une solution à ce problème en conservant, cependant, l'essentiel des avantages dela disposition connue précédemment.

Comme le montre, en effet, la figure 1, 30 l'ouvrage selon l'invention comprend, en sectiontransversale à son axe o, un élément supérieur 3reposant par ses côtés latéraux 31, 31' sur les bordssupérieurs 21, 21' de deux éléments de côté 2, 2' qui 10 119 0 2 peuvent être parfaitement identiques aux éléments decôté utilisés dans les structures connues auparavant.

Chaque élément de côté 2 comprend, donc, commedans les dispositions antérieures, une paroi latérale 5 23 dont au moins la partie supérieure 24 est incurvée de façon à former un secteur circulaire centré en unpoint 01 et qui s'étend verticalement à partir d'unebase en forme de semelle comprenant deux ailes,respectivement externe 22a et interne 22b résistant au 10 renversement de l'élément 2 vers l'intérieur ou versl'extérieur. L'élément supérieur 3 présente, en revanche,une forme particulière. Il est constitué, en effet,d'une paroi incurvée 30 associée à une nervure de 15 raidissement 32. La paroi 30 présente une formecylindrique à génératrices parallèles à l'axelongitudinal 0 et ayant, une double courbure. Elle 'comporte, en effet, une partie centrale 33 à trèsgrand rayon de courbure qui se raccorde à deux parties 20 extrêmes 34, 34' ayant un rayon de courbure égal àcelui de la partie supérieure incurvée de la paroilatérale 23, 23' de l'élément de côté associé 2, 2'.Les deux parties 34 et 24 sont, par conséquent,centrées au même point 01, 0Ί et s'étendent, 25 respectivement, de part et d'autre du plan de joint P.

La partie centrale 33 à grand rayon decourbure peut même être plane, comme dans le mode de - · réalisation - de- la figure* ’ χ, et sê ' raccordeprogressivement aux parties extrêmes 34, 34' centrées 30 en 01, ΟΊ. La hauteur e de la nervure 32 estdéterminée de façon à donner à l'ensemble un momentd'inertie suffisant pour résister aux effortsappliqués sur la partie 33 de l'élément 3. 11 119 0 2

De préférence, les éléments sont dimensionnésde telle sorte que les appuis longitudinaux soientécartés d'une largeur L et placés à· une hauteur H au-dessus du fond 11, ces dimensions correspondant augabarit de passage G souhaité. Les joints 4, 4' sont,alors placés aux angles de ce gabarit. L'élément supérieur 3 peut être calculé commeune poutre à section variable reposant sur deux appuisarticulés constitués par les joints longitudinaux 4,4' ménagés sur les bords supérieurs 21, 21' deséléments de côtés 2, 2'. La hauteur e n'est pas doncpas supérieure à celle d'un tablier plan reposant surdeux culées verticales, pour limiter le même gabarit.

En revanche, la forme particulière des partiesextrêmes 34, 34' de l'élément supérieur 3 permet deconserver les avantages de la structure connusprécédemment.

Par exemple, comme le montre la figure 2, lejoint articulé 4 peut être réalisé de la même façon,le plan de joint P étant, de préférence, incliné parrapport à l'horizontale, d'un angle A égal à 45*. Onsait que, en pratique, ce type de joint a donné lesmeilleurs résultats, même pour de très grandesportées.

De plus, le raccordement tangentïel des. éléments par des parties 24 et. 34 de même rayon decourbure permet d'assurer la transmission continue desefforts par effet', de voûte "et de conserver une'certaine souplesse de la structure particulièrementutile pour résister aux tassements différentiels et,même, à des secousses sismiques, comme on a pu le vérifier.

En particulier, les efforts appliqués sur lesdeux joints articulés 4, 4' ont une composante 12 119 02 horizontale tendant à repousser vers l'extérieur leséléments de côté 2, 2' qui prennent appui sur lesremblai latéraux, ces derniers étant réalisés de façonà participer à la résistance de l'ouvrage. D'autrepart, la forme incurvée vers l'intérieur des élémentsde côté 2, 2' et la possibilité de leur donner unetrès faible épaisseur par rapport à leur longueurdonne à 1 ' ensemble une certaine souplesse permettantde mobiliser les remblais.

Il apparaît que la hauteur totale H' del'ouvrage n'est pas sensiblement supérieure à celled'un ouvrage à section rectangulaire et.permet donc lepassage d'une voie de ,circulation 13 à une hauteur Hassez réduite au-dessus du fond 11 de la tranchée 10,l'élément supérieur 3 pouvant être recouvert d'unecouche mince de remblai. .

Il est à noter que la forme particulière dé.l'élément supérieur permet de diminuer les effets detassement qui se produisent, normalement, & la limited'un tablier plan et qui entraînent une dégradation dela chaussée. En effet, étant donné que la partiecentrale 33 est prolongée par des parties 34 de plusgrande courbure, l'épaisseur du remblai augmenteprogressivement jusqu'aux appuis latéraux 4, 4' quisont plus éloignés de la surface supérieure 13 et, enraison de la continuité de la paroi externecirculaire, cette . augmentation ou diminutionprogressive de la hauteur de remblai au-dessus de laparoi en béton assure une meilleure absorption del'effet de seuil au passage de l'ouvrage.

Bien entendu, l'invention ne se limite pas auxdétails du mode de réalisation qui vient d'être décritët qui pourrait faire l'objet de variantes ou de 13 119(,2 perfectionnements sans s'écarter du cadre deprotection défini par les revendications.

En particulier, pour réaliser l'élémentsupérieur 33, on peut utiliser les techniqueshabituelles du béton armé, notamment la précontrainte,de façon à réduire la hauteur de la nervure deraidissement. Oh peut aussi augmenter le nombre denervures associées à chaque élément.

Par ailleurs, dans le mode de réalisation dela figure 1, les éléments de côté 2, 2' ont un centrede courbure 01 placé au niveau du fond il, de façon àaugmenter la hauteur de la partie incurvée 24 pour unrapport donné de la , largeur L à la hauteur H dugabarit.

On pourrait cependant, donner autre forme auxéléments de côté, comme le montre, par exemple,, lafiguré 3. D'une façon générale, en effet, la hauteur ede la nervure doit être juste suffisante pour donner àl'élément supérieur 3 la résistance à la flexionnécessaire en assurant le gabarit de passage souhaité.

En outre, comme décrit dans le brevet EP- 0.081.402, les bords internes des bases 22, 22' deséléments de côté peuvent être reliés par un radierbétonné permettant de répartir la charge sur unegrande surface.

Les signes de référence insérés .après lescaractéristiques techniques mentionnées dans lesrevendications, ont pour seul but de faciliter lacompréhension de ces dernières et n'en limitentaucunement la portée.

Claims (5)

14 119 0 2 REVENDICATIONS

1.. Ouvrage de passage sous un remblai (12),comprenant une paroi tubulaire (1) ayant un axelongitudinal (O) et constituée d'une pluralitéd'éléments en béton réalisés à l'avance et juxtaposésle long de joints longitudinaux et transversaux,lesdits éléments étant assemblés sur le site deconstruction de façon à former une paroi tubulaire (1)comprenant, en section transversale à son axe, aumoins trois éléments préfabriqués, respectivement unélément supérieur (3) ayant deux côtés latéraux (31,31') parallèles à l'axe longitudinal (0) et deuxéléments de côté (2, »2') écartés l'un de l'autre etcomprenant chacun une base (22) reposant sur le sol(11) et une paroi latérale (23) ayant une partiesupérieure (29) incurvée vers l'intérieur de' lasection, avec un bord supérieur (21) parallèle à l'axelongitudinal (O), l'élément supérieur (3) reposant parses côtés latéraux (31, 31'), le long de joints longitudinaux (4, 4'), sur les bords supérieurs (21,21') des éléments de côté (2, 2'), caractérisé par le fait que chaque élémentsupérieur (3) comprend une paroi (30) ayant un profiltransversal à double courbure comprenant une partiecentrale (33) à faible courbure prolongée par deuxparties extrêmes (34, 34') ayant chacune même rayon decourbure que la partie supérieure incurvée (24, 24')de l'élément de côté (2, 2') correspondant, de façon àse raccorder tangentiellement à celui-ci, ladite paroià double courbure (30) étant associée à au' moins unenervure de raidissement (32) susceptible d'encaisserles contraintes résultant du poids propre de l'élémentsupérieur (3) et des charges appliquées par le remblai (12) recouvrant la paroi tubulaire (1). 15 Ί19 π 2

2. Ouvrage sous remblai selon la revendication1, caractérisé par le fait que la courbure de lapartie centrale (33) de l'élément supérieur (3) estdéterminée de telle sorte que la hauteur totale, à laclé, de l'ouvrage, ne dépasse pas une limite donnée etque la nervure de raidissement (32) ait un momentd'inertie suffisant pour donner à l'élément supérieur (3) la résistance à la flexion nécessaire, compte tenude la distance entre les côtés latéraux (31, 31'),pour supporter les charges appliquées.

3. Ouvrage sous remblai selon l'une desrevendications précédentes, caractérisé par le faitque les côtés latéraux (31, 31') de l'élémentsupérieur (3) et les bords supérieurs (21, 21') deséléments de côté (2, 2') sont munis de parties d'appuiconjuguées, respectivement en creux et en- saillie, def açon à ménager deux . joints . longitudinaux articulés( 4, 4 ' ), le raccordement tangentiel des parties enappui de l'élément supérieur (3) avec les éléments decôté ( 2, 2 ' ) déterminant la transmission des effortsd'appui, en chaque joint longitudinal, suivant desdirections inclinées par rapport à l'horizontale, avecune composante horizontale dirigée vers l'extérieur.

4. Ouvrage sous remblai selon l'une desrevendications précédentes, caractérisé par le fait.que le plan de joint longitudinal entre le bordsupérieur d'un élément de côté et le côté latéral del'élément supérieur en appui sur celui-ci, passe parun centre de courbure commun et est inclinésensiblement à 45* par rapport à l'horizontale.

5. Ouvrage sous remblai selon l'une desrevendications précédentes, susceptible de ménager ungabarit de passage rectangulaire (G) ayant une hauteur(H) et une largeur (L), caractérisé par le fait que 16 11902 les dimensions des éléments sont déterminées de tellesorte que, après la pose, les joints longitudinaux (4,4') entre les éléments se trouvent placés sensiblementaux angles supérieurs du gabarit de passage (6), les 5 nervures dé raidissement (32) des éléments supérieurs(3) ayant une face inférieure placée à un niveaucorrespondant sensiblement à la hauteur (H) du gabarit(G) et les joints longitudinaux (4, 4') étant écartésd'une distance correspondant sensiblement à la largeur 10 (L) du gabarit (G).