Domaine de l’invention

[1] L’invention concerne un système de pont modulaire composé de tronçons préfabriqués et assemblés entre eux. Elle concerne également un procédé de fabrication d’un tel pont.

Technique antérieure

[2] On connaît une technique de fabrication de pont, par exemple de pont routier, qui utilise des tronçons assemblés entre eux pour former des poutres de grandes longueurs. Ceci permet de préfabriquer les tronçons, de les transporter sur le lieu d’installation du pont et de reconstituer les poutres par l’assemblage des tronçons. La taille des tronçons est choisie pour permettre leur transport de manière aisée. Une telle poutre reconstituée est ainsi mise en place sur des piles en utilisant des techniques classiques soit de poussage depuis une culée, soit de levage pour poser la poutre en place. Une fois les poutres mises en place, on procède à la réalisation d’un tablier, de manière classique.

[3] Le document EP 1 660 725 Al montre une technique de ce genre. Les tronçons comportent à leurs extrémités des chapes qui reçoivent des tiges transversales pour établir la liaison entre deux tronçons. Cette technique ne permet pas toutefois de réaliser un appui sur une pile au niveau de la jonction entre deux tronçons. D’autre part, elle ne permet pas d’ajuster l’alignement en plan des tronçons, ni de prévoir que le moment transmis entre les tronçons soit bidirectionnel.

Exposé de l’invention

[4] C’est donc un objectif de l’invention de prévoir un système de pont permettant de réaliser un appui à la jonction entre tronçons. C’est un autre objectif de prévoir que la direction entre tronçons soit différente d’un alignement strict. C’est un autre objectif de prévoir que les moments transmissibles entre tronçons puissent être bidirectionnels.

[5] Avec ces objectifs en vue, l’invention a pour objet un système de pont comportant au moins une poutre s’étendant longitudinalement formée par l’assemblage d’une pluralité de tronçons, un premier des tronçons comportant une première face de bout et étant assemblé par des tirants longitudinaux avec un deuxième des tronçons comportant une deuxième face de bout, la première face de bout étant contre la deuxième face de bout, caractérisé en ce que le premier tronçon comporte au moins un premier bloc de béton portant la première face de bout et le deuxième tronçon comporte au moins un deuxième bloc de béton portant la deuxième face de bout.

[6] Les blocs de béton solidaires des extrémités des tronçons sont assemblés par les tirants, ce qui réalise la jonction entre les tronçons. La réalisation d’un contact appuyé de blocs de béton entre eux d’un tronçon à l’autre permet de précontraindre ce contact avec les tirants de telle sorte qu’il est ainsi possible de transmettre des moments dans n’importe quel sens. De plus, les blocs de béton peuvent être réalisés de manière individuelle, ce qui permet d’ajuster facilement l’orientation relative des tronçons. Enfin, de tels blocs peuvent

FEUILLE DE REMPLACEMENT (RÈGLE 26) reprendre aisément les efforts tranchants au niveau d’un appui sur une pile ou une culée. La réalisation des poutres sous la forme de tronçons facilite le transport de ces tronçons jusque sur le lieu de l’assemblage des poutres.

[7] Selon un perfectionnement, la première et la deuxième face de bout ont des reliefs complémentaires. La liaison entre les blocs est ainsi positive, dans le sens où elle ne repose pas uniquement sur l’adhérence des surfaces entre elles. On limite ainsi l’effort de compression des tirants, dans la mesure où la reprise des efforts tranchants entre les deux tronçons n’est pas réalisée uniquement par l’adhérence des surfaces mais par l’imbrication des reliefs. De plus, la position des tronçons est guidée lors de leur rapprochement par la complémentarité des reliefs.

[8] Selon une caractéristique avantageuse, les blocs de béton sont en béton à ultra haute performance. On entend par béton à ultra haute performance un béton fibré avec des fibres métalliques ou organiques et avec une formulation permettant une très faible porosité. Les documents EP 0 934 915 Al et FR2866330 Al décrivent des exemples d’un tel béton. Un tel béton a une résistance à la compression supérieure à 150 MPa. L’utilisation d’un béton à ultra haute performance permet de limiter les surfaces en contact et le volume du béton à utiliser, ce qui limite également la masse de l’ouvrage à réaliser.

[9] De manière particulière, les tirants traversent les blocs de béton. La contrainte qu’ils fournissement est ainsi répartie dans les blocs. De plus, le passage des tirants peut ainsi être réglé avant la réalisation des blocs de béton.

[10] Selon un perfectionnement, les tirants sont à haute ductilité. Ils sont ainsi capables d’accepter des allongements à rupture important, en particulier en cas de séisme, et limiter ainsi les risques d’un effondrement par rupture fragile des tirants actifs.

[11] Selon un perfectionnement, chaque bloc de béton comporte pour chaque tirant un fourreau délimitant un passage pour le tirant. Le tirant peut ainsi se loger dans le fourreau en traversant le bloc de béton, et exercer sa traction librement. Le tirant est généralement protégé contre la corrosion à l’aide d’un coulis de ciment injecté dans le fourreau après la mise en tension du tirant.

[12] Selon une disposition constructive, chaque tronçon comporte un élément métallique comportant une semelle supérieure, une semelle inférieure et au moins une âme s’étendant longitudinalement, et au moins un raidisseur s’étendant transversalement entre la semelle supérieure et la semelle inférieure et contre lequel le bloc de béton est en appui. Ainsi, la partie structurelle de la poutre est métallique, typiquement en acier, avec un profil en I ou en forme de caisson. Le raidisseur permet de réaliser une interface entre le bloc de béton et l’élément métallique, notamment de transmettre des efforts de compression sur le bloc de béton. Il peut également servir de face de coffrage pour la réalisation du bloc de béton.

[13] Selon une disposition constructive, l’élément métallique comporte un ancrage fixé sur l’une des semelles et recevant l’un des tirants. Les efforts de traction repris par les tirants sont ainsi transmis directement à la semelle, qui est habituellement prévue pour reprendre les efforts de traction.

[14] Selon un perfectionnement, l’élément métallique reçoit une protection anti-feu ayant une forme de caisson habillant au moins une partie de l’élément. Selon le lieu d’implantation, il peut être utile de prévoir une protection contre le feu pour limiter les risques d’effondrement, en cas d’installations situées sous le pont et pouvant générer des incendies. Un caisson anti-feu isole thermiquement l’élément métallique et retarde son élévation de température en cas d’incendie.

[15] Selon une caractéristique constructive, la protection anti-feu recouvre en outre l’ancrage. Cette partie est particulièrement sollicitée, il est donc important de la protéger du feu.

[16] Selon une disposition constructive, la semelle inférieure et la semelle supérieure et/ou l’âme comporte des connecteurs noyés dans le bloc de béton. On forme ainsi un ouvrage mixte avec une solidarisation entre la partie métallique et la partie en béton.

[17] Selon une disposition constructive, l’âme du premier tronçon comporte un tenon faisant saillie en direction du deuxième tronçon, l’âme du deuxième tronçon comportant un logement recevant le tenon pour reprendre des efforts tranchants. Avec cette disposition, on permet de renforcer la résistance de la jonction face aux efforts tranchants auxquels la jonction est soumise. Le logement est par exemple délimité par une première plaque fixée sur l’âme et comportant l’empreinte du tenon et une deuxième plaque recouvrant la première plaque.

[18] Selon un perfectionnement, le tirant est articulé en deux parties, et comporte un joint sensiblement au niveau des faces de bout. On peut ainsi conférer une variation angulaire entre les deux parties du tirant de part et d’autre des faces de bout. Ainsi, même s’il existe un changement de direction d’un élément à l’autre, chaque partie du tirant peut s’étendre dans la direction longitudinale, ce qui ne nécessite pas de modifier la technique de fabrication des ancrages, des fourreaux ou des raidisseurs.

[19] Selon une disposition constructive, le système comporte au moins deux poutres, et au moins une entretoise s’étendant transversalement entre les deux poutres en reliant les blocs de béton. On peut adapter le système à la largeur du pont à construire, on prévoyant le nombre nécessaire de poutres à installer parallèlement les unes aux autres. L’écartement entre elles est maintenu par des entretoises.

[20] Selon une disposition constructive, l’entretoise comporte un caisson préfabriqué en peau extérieure et une âme en béton coulé dans le caisson reliée aux blocs de béton par des armatures noyées dans le bloc de béton. Le caisson préfabriqué sert de coffrage et reste en place après le coulage de l’âme en béton. La liaison entre les poutres est établie par les armatures prévues initialement dans les blocs de béton.

[21] Selon une autre disposition constructive, le premier tronçon comporte une platine sous le premier bloc de béton et faisant saillie de la première face de bout, et se plaçant sous le deuxième bloc de béton, le système comportant en outre un appui de pile connecté à la platine pour recevoir la poutre en appui. L’appui peut ainsi être bien centré sur la pile et au milieu de la jonction entre deux tronçons.

[22] Selon un perfectionnement, le deuxième tronçon comporte deux guides de part et d’autre de la platine pour former un guidage entre le premier et le deuxième tronçon.

[23] L’invention a aussi pour objet un procédé de réalisation d’un pont comportant au moins une poutre s’étendant longitudinalement selon lequel on assemble une pluralité de tronçons pour former la poutre en aboutant un premier des tronçons comportant une première face de bout contre une deuxième face de bout d’un deuxième des tronçons, et reliant le premier et le deuxième tronçon par des tirants longitudinaux, caractérisé en ce que :

- on réalise un premier bloc de béton portant la première face de bout à une extrémité du premier tronçon,

[24] - soit on place le premier et le deuxième tronçon en alignement et on réalise un deuxième bloc de béton à une extrémité du deuxième tronçon en se servant de la première face de bout comme coffrage pour former la deuxième face de bout complémentaire à la première face de bout, soit on réalise un deuxième bloc de béton à une extrémité du deuxième tronçon avec la deuxième face de bout complémentaire à la première face de bout et on réalise la mise en position avec les faces de bout la première contre la deuxième, et

- finalement on met en tension les tirants après durcissement du béton pour serrer les faces de bout entre elles.

Brève description des figures

[25] L’invention sera mieux comprise et d’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels :

[26] - la figure 1 est une vue en plan d’un pont utilisant le système selon un premier mode de réalisation de l’invention ;

[27] - la figure 2 est une vue de côté du pont de la figure 1 ;

[28] - la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1 ;

[29] - la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 1 ;

[30] - la figure 5 est une vue similaire à la figure 3 d’un pont selon un deuxième mode de réalisation de l’invention ;

[31] - la figure 6 est une vue similaire à la figure 4 du pont de la figure 5 ;

[32] - la figure 7 est une vue en coupe selon la ligne VII-VII de la figure 6 ;

[33] - la figure 8 est une vue en coupe de la jonction entre deux tronçons au niveau d’un appui sur une pile, commune aux deux modes de réalisation ;

[34] - la figure 9 est une vue en plan de la jonction entre deux tronçons dans une réalisation avec un angle entre les tronçons ; [35] - la figure 10 est une vue similaire à la figure 9 selon une variante de réalisation ;

[36] - la figure 11 est une vue en bout d’un tronçon sur un appui de pile soutenu de manière temporaire ;

[37] - la figure 12 est une vue de côté montrant une phase de mise en place d’une poutre selon l’invention par poussage ;

[38] - la figure 13 est une vue similaire à la figure 7 d’une variante comportant un habillage anti-feu ;

[39] - la figure 14 est une vue du détail XIV de la figure 13 ;

[40] - la figure 15 est une vue d’un système selon un troisième mode de réalisation de l’invention.

[41] - la figure 16 est une vue en perspective de la jonction de deux tronçons selon un quatrième mode de réalisation de l’invention ;

[42] - la figure 17 est une vue de côté de la jonction de la figure 16.

Description détaillée

[43] Un pont réalisé avec un premier mode de réalisation d’un système de pont selon l’invention est montré sur les figures 1 à 4. Le pont comporte deux poutres 1 longitudinales s’étendant entre deux culées 2 et prenant appui sur deux piles 3. Le pont comporte en outre un tablier 4 s’étendant au-dessus des poutres 1, ce qui permet de faire passer une chaussée sur le pont. Chaque poutre 1 est formée par l’assemblage d’une pluralité de tronçons 10, en l’occurrence de deux tronçons 10 entre l’une des piles 3 et la culée 2 la plus proche, et trois tronçons 10 entre les piles 3. Chaque tronçon 10 comporte un élément métallique 11 comportant une semelle supérieure 111, une semelle inférieure 112 et une âme 110 s’étendant longitudinalement. L’âme 110 relie les semelles 111, 112 entre elles. Chaque tronçon 10 a ainsi un profil en I. Par exemple, l’élément métallique 11 est fabriqué par le soudage de tôles entre elles qui reconstituent le profil. La semelle supérieure 111 est en outre munie de connecteurs soudés 1110 faisant saillie vers le haut et enrobés dans du béton formant le tablier 4 de manière à obtenir une liaison entre la poutre 1 et le tablier 4.

[44] L’assemblage entre les tronçons 10 est réalisé de la manière suivante. Un premier des tronçons 10a comporte une première face de bout 111 et est assemblé par des tirants 13 longitudinaux avec un deuxième des tronçons 10b comportant une deuxième face de bout 122, la première face de bout 121 étant contre la deuxième face de bout 122. Le premier tronçon 10a comporte au moins un premier bloc de béton 12a à ultra haute performance portant la première face de bout 121 et le deuxième tronçon 10b comporte au moins un deuxième bloc de béton 12b à ultra haute performance portant la deuxième face de bout 122. La première et la deuxième face de bout 121, 122 ont des reliefs complémentaires, en l’occurrence des rainures horizontales s’imbriquant les unes dans les autres, comme on le voit bien sur la figure 8. Un raidisseur 114 s’étend transversalement entre la semelle supérieure 111 et la semelle inférieure 112, et le bloc de béton, repéré 12 de manière générique, est en appui contre le raidisseur 114. L’âme 110 comporte des connecteurs 1100 noyés dans le bloc de béton 12, comme on le voit sur la figure 11.

[45] Les tirants 13 sont à haute ductilité et traversent les blocs de béton 12 à travers des fourreaux 14 délimitant un passage pour le tirant 13 et disposés avant le coulage du béton des blocs 12. Après la mise en charge, on peut remplir les fourreaux 14 d’un coulis de béton afin d’assurer l’adhérence de la précontrainte qui a été conférée aux tirants 13 et leur protection anti-corrosion.

[46] Comme on le voit en particulier sur la figure 8, l’élément métallique 11 comporte un ancrage 115 fixé sur l’une des semelles 111, 112 pour chaque tirant 13, par exemple par soudure. Le nombre de tirants 13 et donc d’ancrages 115 peut varier en fonction de la charge à laquelle la jonction est soumise. Par exemple sur la figure 3, on a prévu pour chaque poutre 1 deux tirants 13 le long de la semelle inférieure 112 et deux tirants 13 le long de la semelle supérieure 111. Dans le mode de réalisation montré sur la figure 6, on a prévu pour chaque poutre 1 quatre tirants 13 le long de la semelle inférieure 112 et quatre tirants 13 le long de la semelle supérieure 111. Dans le mode de réalisation représenté, les ancrages 115 sont du côté opposé au bloc de béton 12 par rapport au raidisseur 114. Dans une variante non représentée, l’ancrage 115 est du même côté du raidisseur 114 que le bloc de béton 12 et est donc enrobé dans celui-ci.

[47] La taille des tirants est adaptée à la charge qu’ils ont à supporter. En particulier, ils peuvent être de taille différentes le long de la semelle supérieure 111 et le long de la semelle inférieure 112, en fonction du sens du moment qui est repris au niveau de la jonction. Dans certains cas, les tirants le long de l’une des semelles ne sont utiles que lors de la mise en place et peuvent être retirés à la mise en service.

[48] Comme on le voit sur la figure 4, le système comporte au niveau des appuis sur pile et sur culée une entretoise 5 s’étendant transversalement entre les deux poutres 1 en reliant les blocs de béton 12. Dans cet exemple, l’entretoise 5 comporte un caisson 50 préfabriqué en peau extérieure et une âme 51 en béton coulé dans le caisson 50 reliée aux blocs de béton 12 par des armatures 52 noyées dans les blocs de béton 12, comme représenté sur la figure 7.

[49] Au niveau de l’appui sur la pile 3, comme représenté sur la figure 8, le premier tronçon 10a comporte une platine 102 sous le premier bloc de béton 12a et faisant saillie de la première face de bout 121, et se plaçant sous le deuxième bloc de béton 12b. Un appui de pile 30 est connecté à la platine 102 pour recevoir la poutre 1 en appui. Le deuxième tronçon 10b comporte deux guides, non représentés, de part et d’autre de la platine 102 pour former un guidage entre le premier et le deuxième tronçon 10a, 10b.

[50] Dans un deuxième mode de réalisation de l’invention, tel que représenté sur les figures 5 et 6, le pont comporte trois poutres 1 disposées parallèlement l’une à l’autre. Dans ce mode de réalisation, le système comporte quatre tirants 13 le long des semelles inférieures 112 et quatre tirants 13 le long des semelles supérieures 111. On a représenté sur la figure 6 les armatures 52 s’étendant des blocs de béton 12 dans l’âme 51 des entretoises 5. La figure 5 représente une jonction sans entretoise tandis que la figure 6 représente une jonction avec des entretoises 5.

[51] Dans une variante, montrée sur la figure 9, le premier et le deuxième tronçon 10c, lOd forment un angle en plan. Dans ce cas, les faces de bout 121, 122 ne sont pas perpendiculaires à la direction longitudinale des tronçons 10c, lOd, mais inclinées de la moitié de l’angle. Le raidisseur 114 est également incliné du même angle pour ainsi être parallèle aux faces de bout 121, 122. Les fourreaux 14 et les tirants 13 sont perpendiculaires aux faces de bout 121, 122.

[52] Dans une variante, montrée sur la figure 10, le premier et le deuxième tronçon 10e, lOf forment un angle en plan horizontal et les tirants 13’ sont articulés en deux parties, et comportent un joint 130 sensiblement au niveau des faces de bout 121, 122. Ainsi, les raidisseurs 114 restent perpendiculaires à la direction longitudinale des tronçons 10e, lOf, les fourreaux 14 sont dans la direction longitudinale. Le joint 130 est pris dans l’un des blocs de béton 12e.

[53] Dans une variante, représentée sur les figures 13 et 14, l’élément métallique 11 reçoit une protection anti-feu 6 ayant une forme de caisson habillant au moins une partie de l’élément 11, en l’occurrence la semelle inférieure 112. La protection anti-feu est formée de plaques 60 fixées par vissage et/ou collage sur des supports transversaux 61 eux-mêmes fixés à la semelle inférieure 112. Les supports transversaux 61 maintiennent ainsi un écartement entre les plaques 60 et la semelle 112 pour garder une couche d’air isolante 62. Les plaques 60 sont jointes sur les supports 61. Les ancrages 115 sont eux-aussi protégés par un capotage 63 formé par l’empilement de plaques découpées intérieurement pour s’adapter à la géométrie de l’ancrage 115 et des tirants 13, comme montré sur la figure 14. Les plaques 60 comportent par exemple une âme réalisée par un mélange de ciment et de fibres de cellulose et des parements en acier. Ce peut être aussi des plaques à base de silicate de calcium ou de mousse de céramique.

[54] En phase de construction du pont, le tronçon ou la poutre 1 peut être maintenu en position à l’aide de stabilisateurs 7, comme montré sur la figure 11.

[55] Pour la fabrication d’un pont utilisant le système de l’invention, on construit les éléments métalliques 11 en atelier. On transporte éventuellement les éléments métalliques 11 dans un autre atelier ou sur le site du futur pont. On y réalise aux extrémités les blocs de béton 12 sur un banc de préfabrication. La taille des tronçons 10 est adaptée pour faciliter le transport, par exemple dans des conteneurs. Pour cela, l’âme 110, les raidisseurs 114, les semelles 111, 112 et les fourreaux 14 servent de coffrage. On complète le coffrage pour la face de bout et optionnellement pour les faces parallèles à l’âme 110.

[56] On peut réaliser le premier et le deuxième tronçon 10b de cette manière, ou réaliser d’abord le premier tronçon 10a et se servir de la première face de bout 121 comme coffrage pour la deuxième face de bout 122 du deuxième tronçon 10b. Les blocs de béton 12 forment ainsi une sorte de clavetage entre eux, à la manière de joints conjugués.

[57] Après durcissement des blocs de béton et transport des tronçons 10 sur le chantier, les tronçons 10 sont assemblés entre eux avec les tirants 13 afin de constituer les poutres 1.

Les tirants 13 sont mis en tension d’une manière connue en soi. Une résine, par exemple du type époxyde, peut être appliquée entre les faces de bout 121, 122 avant l’assemblage pour que les efforts soient parfaitement répartis, après durcissement de la résine.

[58] Après construction de piles 3 et de culées 2, chaque poutre 1 peut être mise en place entre les culées 2 par levage, ou par poussage, comme représenté sur la figure 12. L’extrémité de la poutre 1 peut être munie dans ce cas d’un bec 15 temporaire, d’une manière connue en soi. La poutre 1 peut être munie de ses tronçons 10 au fur et à mesure de l’avancement de sa poussée.

[59] Après la mise en place des poutres 1, le tablier 4 est réalisé par coulage de béton et avec des armatures.

[60] Dans un troisième mode de réalisation de l’invention, montré sur la figure 15, l’appui sur pile 3’ est réalisé non pas à la jonction de deux tronçons, mais sur une partie courante de l’un des tronçons 10g. Ce tronçon 10g est alors connecté à chaque extrémité et de part et d’autre de la pile 3’ à deux autres tronçons lOh, lOj.

[61] Dans un quatrième mode de réalisation, montré sur les figures 16 et 17, l’âme du premier tronçon 10m comporte un tenon faisant saillie en direction du deuxième tronçon lOn. L’âme du deuxième tronçon lOn comporte un logement délimité par une première plaque fixée sur l’âme et comportant l’empreinte du tenon de forme trapézoïdale et une deuxième plaque, non représentée pour faciliter la compréhension, recouvrant la première plaque. Le bord de la deuxième plaque est aligné avec le bord de l’âme du deuxième tronçon. Le logement reçoit le tenon pour reprendre des efforts tranchants. Le tenon peut être prévu avec un peu de jeu dans l’empreinte et ce jeu est comblé après le montage par de la résine telle que de la résine époxy. Les tirants sont représentés uniquement de manière symbolique par des traits d’axe. Chaque tronçon 10m, lOn comporte deux blocs de béton à l’extrémité représentée, le long des semelles respectivement supérieure et inférieure.

[62] L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d’être décrits à titre d’exemple. Les entretoises peuvent être réalisées par coulage d’un béton dans un coffrage ordinaire. Elles peuvent aussi être en acier assemblées par boulonnage sur une platine prévue sur l’élément métallique. On peut réaliser des jonctions entre tronçons comportant un angle dans un plan vertical de la même manière que décrite pour un angle dans un plan horizontal.