EP2753760B1

EP2753760B1 - Poutre metallique adaptee pour realiser un element constitutif de la travee d'un pont

Info

Publication number: EP2753760B1
Application number: EP12754004.5A
Authority: EP
Inventors: Philippe Matiere
Original assignee: Matiere SAS
Current assignee: Matiere SAS
Priority date: 2011-09-06
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2032-09-05
Also published as: MX352718B; EP2753760A1; WO2013034572A1; MX2011009363A

Description

L'invention a trait à une poutre métallique adaptée pour réaliser un élément constitutif de la travée d'un pont.
On connaît par FR-A-2 858 338 un pont métallique dont la travée est réalisée à partir d'éléments préfabriqués. Un tel élément est formé en reliant, par des entretoises, des poutres métalliques. Deux poutres parallèles ainsi reliées par des entretoises forment un élément porteur d'un platelage constitutif de la travée. Le nombre d'éléments porteurs reliés, donc de poutres, correspond à la largeur et à la longueur de la travée à réaliser. Ces éléments porteurs sont ainsi adaptés pour être aisément reliés par aboutement, en fonction de la longueur de la travée.
Chaque poutre comprend une semelle inférieure et une semelle supérieure, en forme de plaque allongée, plane et étroite. Les semelles sont maintenues parallèles et reliées par un caisson métallique constitutif du corps principal de la poutre. Les extrémités du caisson, à section carrée ou rectangulaire, sont équipées d'organes de liaison permettant l'aboutement des poutres entre elles. En l'espèce, chaque caisson est équipé au niveau de la semelle inférieure de plusieurs pattes arrondies munies chacune d'un orifice traversant et disposées parallèlement à un axe longitudinal du caisson. Deux pattes parallèles délimitent entre elles un organe de liaison femelle, à savoir un logement de réception d'une patte de forme complémentaire équipant l'extrémité d'un caisson d'une autre poutre et formant un organe de liaison mâle. Chaque extrémité du caisson est ainsi pourvue de trois pattes formant un organe de liaison femelle et un organe de liaison mâle.
Les extrémités de la semelle supérieure sont adaptées pour permettre aux semelles, lorsque deux poutres sont aboutées, de prendre appui l'une sur l'autre.
En insérant des goupilles de blocage dans les orifices des pattes équipant les extrémités de deux poutres aboutées et reliées par des entretoises, on réalise la liaison entre deux éléments porteurs préfabriqués, de longueur et de largeur déterminées.
Une telle construction implique une orientation prédéfinie de chaque poutre afin que les organes de liaison de type mâle et femelle soient situés en partie inférieure de la travée, une fois les poutres aboutées. Malgré le calage réalisé par les semelles supérieures, la longueur d'aboutement de telles poutres est limitée. Au niveau de la zone de liaison entre deux poutres, lorsque la longueur d'aboutement est maximale, chaque extrémité des caissons des poutres aboutées doit prendre appui sur un pilier intermédiaire.
US-A-2010/192313 décrit différentes variantes de poutres métalliques prévues pour réaliser la travée d'un pont. En particulier, la figure 10 montre une poutre comprenant un caisson à section transversale carrée, ainsi qu'un bloc support disposé sur le caisson. L'extrémité de cette poutre est équipée d'une paire d'éléments de charnière en partie inférieure.
EP-A-0 396 196 décrit une autre variante de poutre métallique, prévue pour réaliser la travée d'un pont. L'extrémité de la poutre est équipée d'un organe de liaison mâle et d'un organe de liaison femelle. Ces organes de liaison sont disposés dans les coins de la semelle inférieure de la poutre.
L'invention propose de réaliser un autre type de poutres pour former un élément porteur constitutif de la travée d'un pont métallique permettant la réalisation de grandes longueurs de travée tout en diminuant le nombre de points d'appui intermédiaires.
A cet effet, l'invention a pour objet une poutre métallique adaptée pour réaliser un élément constitutif de la travée d'un pont et comprenant deux semelles planes, dites inférieure et supérieure, maintenues parallèles l'une à l'autre par une âme configurée en caisson à section transversale carrée ou rectangulaire, caractérisée en ce qu'une extrémité de l'âme de la poutre est équipée d'un organe de liaison mâle et d'un organe de liaison femelle disposés à mi-distance entre les deux semelles inférieure et supérieure.
Avec des organes de liaison situés en position médiane sur une des extrémités du caisson et en alternant un organe de liaison mâle et un organe de liaison femelle, il est possible de relier des poutres entre elles en assurant une rigidité de la liaison entre poutres telle qu'elle ne nécessite qu'un seul point d'appui intermédiaire de l'une ou l'autre des extrémités des poutres aboutées.
Selon des aspects avantageux mais non obligatoires de l'invention, une telle poutre peut incorporer une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :

chaque organe de liaison est pourvu d'un orifice circulaire traversant dont le centre est situé dans un plan longitudinal médian du caisson.
Chaque organe est fixé sur une platine s'étendant vers l'extérieur du volume du caisson, chaque platine étant dans le prolongement d'une des faces latérales du caisson.
L'organe mâle est monobloc avec une platine.
L'organe femelle comprend deux pattes fixées de part et d'autre d'une platine.
L'organe femelle définit, entre les pattes, un logement de réception adapté pour recevoir un organe mâle d'une autre poutre.
L'organe mâle est formé par une patte similaire aux pattes formant l'organe femelle.
Les pattes sont de forme triangulaire, leurs bases étant fixées sur les platines et leurs sommets s'étendant vers l'extérieur de la poutre, au-delà des extrémités des semelles.
Une extrémité du caisson comprend au moins une gouttière de réception d'une barre de liaison formant un organe de raidissement.
La semelle inférieure comprend, entre les deux platines, une découpe d'accès à la zone de liaison entre deux poutres aboutées.
Une face du caisson d'une des poutres définissant la largeur maximale de la travée est pourvue d'une barre longitudinale équipée d'embases propres à recevoir des poteaux constitutifs d'une barrière de protection.
La barre est fixée au caisson par plusieurs supports coudés fixés chacun par une platine aux nervures.

L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui va suivre d'une poutre réalisée conformément à l'invention, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :

la figure 1 est une vue de côté d'une poutre conforme à l'invention,
la figure 2 est une vue de dessus, à la même échelle, de la poutre de la figure 1,
la figure 3 est une vue partielle, simplifiée et de côté, à la même échelle, des extrémités de deux poutres conformes à l'invention en position de pré-assemblage,
la figure 4 est une vue partielle, simplifiée et de côté, des extrémités de deux poutres de la figure 3 assemblées, une extrémité d'une poutre étant en appui sur un pilier intermédiaire,
la figure 5 est une vue, en perspective et à plus grande échelle, d'une extrémité d'une poutre conforme à l'invention, des organes de raidissement étant schématiquement illustrés,
les figures 6 et 7 sont des vues en perspective, similaires et à la même échelle que la figure 5, des extrémités de deux poutres respectivement en position pré-assemblée et assemblée et
la figure 8 est une vue partielle, en perspective, d'une poutre conforme à l'invention équipée d'un dispositif de fixation d'une barrière de protection.

La figure 1 représente une poutre 1 conforme à l'invention. Celle-ci comprend un corps principal ou âme formé par un caisson 2 métallique allongé, à section transversale carrée. En variante, le caisson 2 est à section transversale rectangulaire. Ce caisson 2 relie deux semelles parallèles dites semelles inférieure 3 et supérieure 4. Les semelles 3, 4 sont formées par des plaques planes, allongées, dont la largeur et la longueur sont légèrement supérieures à celles du caisson 2. Des nervures 5, connues en soi et illustrées notamment à la figure 1, sont fixées sur une partie des faces latérales 6 et 7 du caisson 2. Elles sont disposées régulièrement et perpendiculairement à un axe longitudinal A du caisson 2. Les nervures 5 s'étendent vers l'extérieur du caisson perpendiculairement aux faces 6 et 7. Elles sont pourvues d'orifices permettant d'assurer la fixation d'entretoises, non illustrées, reliant les caissons de deux poutres 1 parallèles. Le caisson 2 est divisé en plusieurs compartiments par des cloisons internes 50, illustrées en pointillés aux figures 1 et 2. Ces cloisons 50, parallèles aux nervures 5, participent à la rigidité du caisson 2.
Une extrémité 8 du caisson 2 est pourvue de deux nervures 51, disposées sur chaque face 6, 7 et reliant les semelles 3 et 4 sur toute la hauteur H du caisson 2, au niveau des angles de celui-ci. Comme pour les nervures 5, des orifices 52 permettent la fixation d'entretoises. Les nervures 51 sont configurées en barres plates. Ces nervures 51 sont équipées, sur une face, de jambes de force 510, triangulaires. Ces jambes de force 510 relient les extrémités des nervures 51 aux semelles 3 et 4.
L'autre extrémité 80 de la poutre, située à gauche en regardant les figures 1 et 2, est pourvue d'organes de liaison mâle 800 et femelle 810 connus de l'état de l'art.
En partie droite des figures 1 et 2, l'extrémité 8 du caisson 2 comprend, dans le prolongement des faces latérales 6, 7 de l'âme de la poutre, c'est-à-dire du caisson, à gauche des nervures 51 en regardant la figure 1, deux platines 9, 10. Ces platines 9 et 10 s'étendent sur toute la hauteur H du caisson 2 et relient les semelles 3 et 4. Elles sont perpendiculaires aux nervures 51. Une platine 9 est fixée sur l'extrémité d'une face 6 du caisson 2 prolongeant ainsi ce dernier. Elle comprend, en position médiane, un organe de liaison de type mâle. Cet organe mâle 11 est formé par une patte globalement de forme triangulaire, dont la base 12 est dans le prolongement de la platine 9. Avantageusement, la base 12 est monobloc de matière avec la platine 9. Cet organe mâle 11 est ainsi disposé sensiblement à mi-distance entre les semelles inférieure 3 et supérieure 4. Il s'étend partiellement au-delà des semelles 3 et 4, en direction de l'extérieur du volume du caisson 2. Cette patte 11 a un sommet arrondi 13 qui s'étend au-delà de l'aplomb des extrémités 300 et 400 des semelles 3 et 4. Le sommet 13 est équipé d'un orifice 14 traversant, circulaire, dont le centre est sensiblement situé dans un plan P du caisson 2. Le plan P est le plan longitudinal médian du caisson 2.
L'orifice 14 est disposé de sorte que son centre se trouve sensiblement à l'aplomb des extrémités 300, 400 des semelles 3 et 4.
Comme cela apparaît plus clairement aux figures 5 et 6, un organe de liaison 15 de type femelle est montée sur la platine 10 située dans le prolongement de la face 7, opposée à celle 6 équipée de l'organe mâle 11.
L'organe de liaison femelle 15 est formé par deux pattes 150, 151, de formes et de dimensions similaires à celles de la patte 11. Les pattes 150, 151 sont fixées de part et d'autre de la platine 10, par exemple par soudage, par collage ou par boulonnage. Les dimensions de l'espace E ménagé entre les deux pattes 150, 151 sont adaptées pour former un logement de réception, à jeu minima, d'une patte de type mâle 11 portée par l'extrémité 8 d'un caisson 2 d'une autre poutre. En d'autres termes, la largeur de l'espace E est sensiblement égale à l'épaisseur de la patte 11.
Les pattes 150, 151 sont également situées sensiblement à mi-hauteur du caisson, au même niveau que la patte 11. Elles sont également pourvues chacune d'un orifice 140, 141 circulaire dont le centre est également dans le plan médian P du caisson 2. Les orifices 14, 140, 141 des organes mâle 11 et femelle 15 d'un même caisson 2 sont alignés. Les organes mâle 11 et femelle 15 sont disposés de sorte que leurs orifices respectifs 14, 140,141 sont également alignés lorsqu'une patte 11 d'un caisson 2 est insérée entres les pattes 150, 151 d'un autre caisson 2. Pour assurer la mise en place de la patte 11 entre les pattes 150, 151, la platine 10 est pourvue d'un creux 16, visible en pointillé aux figures 1 et 5, situé au fond de l'espace E et propre à recevoir le sommet 13 d'une patte 11 lorsqu'elle est insérée entre les pattes 150, 151.
La semelle inférieure 3 comprend une découpe 17, en l'espèce de forme rectangulaire, permettant d'accéder à partir du dessous de la poutre 1, en regardant la figure 5, à la zone de liaison entre deux poutres aboutées. La découpe 17 est ménagée dans l'extrémité 300 de la semelle 3, entre les platines 9 et 10. Cette découpe 17 permet la mise en place d'un vérin permettant le retrait de barres de liaison 19, 20. Ces barres, à section circulaire, sont insérées à titre provisoire. Elles permettent le guidage des extrémités 8 de deux poutres à abouter. Une fois celles-ci reliées et maintenues en position par des goupilles, non illustrées, insérées dans les orifices 14, 140, 141, elles sont retirées, comme illustré à la figure 4. En variante, elles restent en position.
Les faces latérales 6, 7 du caisson 2, au niveau de la jonction entre les faces 6, 7 et la semelle 4, à droite de la nervure 51 en regardant la figure 5, présentent un retrait configuré en gouttière 18 à fond arrondi. Ces gouttières 18 sont disposées parallèlement à l'axe longitudinal A de la poutre 1 et elles débouchent de part et d'autres des jambes de force 510. Elles permettent, comme cela est représenté notamment aux figures 5 à 7, l'insertion, provisoire, des barres de liaison 19, 20. Ces dernières permettent d'aligner les orifices 14, 140, 141 pour mettre en place les goupilles de liaison dans les orifices des poutres aboutées. Une fois la liaison réalisée, des vérins, non représentés, sont introduits dans les gouttières 18. Ces vérins repoussent les barres 19 hors des gouttières 18. Pour retirer les barres 20, la mise en place de vérins n'est pas gênée par la présence d'une semelle 4 et ne nécessite pas de gouttière.
Comme illustrées aux figures 5 à 7, les nervures 51 sont pourvues, au niveau de la zone de liaison avec la semelle inférieure 3 d'un orifice permettant le passage d'une barre de liaison 20, similaire à la barre 19.
Dans un mode de réalisation non illustré, la forme des pattes formant les organes de liaison mâle et femelle est différente. Par exemple, elles sont rectangulaires et/ou le nombre d'orifices traversant permettant l'insertion de goupilles est différent.
Néanmoins, dans tous les cas ces pattes sont situées de sorte que leurs orifices sont centrés dans le plan P médian du caisson.
Une telle disposition des organes de liaison entre deux poutres aboutées, avec des barres de liaison 19, 20 provisoires, permet de réaliser de grandes longueurs de poutres aboutées, avec une flèche minimale entre les poutres et avec un jeu réduit entre deux poutres. La rigidité d'une telle liaison permet, d'une part, de réaliser des longueurs de travée importantes et, d'autre part, ne nécessite qu'un point d'appui sur l'une ou l'autre des extrémités des poutres 1 aboutées, lorsque la longueur de la travée nécessite un point appui intermédiaire. Une telle configuration est représentée à la figure 4. Par ailleurs, la rigidité de la liaison facilite la mise en place de la travée par lançage, en particulier pour des grandes longueurs de travée.
Les caissons des poutres destinés à former les bords latéraux de la travée, c'est-à-dire ceux définissant la largeur maximum de la travée, sont, comme illustré à la figure 8, pourvus d'une barre longitudinale 21. Cette barre 21 est disposée sur une face 6 ou 7 du caisson 2, parallèlement à l'axe longitudinal A du caisson 2. Elle est située au voisinage de la semelle supérieure 4, sur la face 6 ou 7 du caisson 2, dite face externe. Cette barre 21 n'est pas fixée directement sur la face 6 ou 7 du caisson mais maintenue en position par plusieurs supports coudés 22, configurés en L. Ces supports 22 comportent un tube à section carrée 220 dont une extrémité 221 est fixée à la barre 21, par exemple par soudage. Le tube 220 est relié perpendiculairement à la barre 21.
Une platine 222 pourvue d'orifices 223 est montée au voisinage de l'autre extrémité 224 du tube 220. Cette platine 222 est fixée, par exemple par boulonnage, sur les nervures 5, 51. Ainsi il est possible de régler la position des platines 222 sur les nervures 5, 51 selon les orifices utilisés pour la fixation.
Les supports 22 sont régulièrement répartis sur toute la longueur du caisson 2 et supportent la barre 21 qui s'étend sur toute la longueur du caisson 2.
Cette barre 21 forme ainsi un support pour des embases 23 propres à recevoir des poteaux 24 constitutifs d'une barrière de protection. A la figure 8, une embase 23 est représentée, à droite de la figure, sous forme d'une plaque carrée pourvue de quatre orifices 25 répartis au niveau des angles de la plaque. En variante, la forme et/ou le nombre d'orifices sont différents.
L'embase 23 est illustrée, à droite de la figure 8, en position de prémontage, en regard d'un pied 26, de forme complémentaire d'un poteau 24. Ce pied 26 est boulonné sur l'embase 23, comme illustré en partie gauche de la figure 8. Les embases 23 sont fixées, par exemple, par soudage, sur les barres 21, plus précisément sur une face 210 dite supérieure, orientée vers la travée du pont lorsque la poutre 1 est en position. La fixation des embases 23 est avantageusement, réalisée sur site, les barres 21 et les supports 22 étant également fixés sur le caisson 2 par boulonnage, sur site. Dans un autre mode de réalisation, les barres 21 et les supports 22 sont fixés sur le caisson en usine.
Il est ainsi possible de fixer sur les barres 21 longitudinales des embases 23, dont le nombre, la forme et/ou la répartition sont adaptés aux différents types de poteaux 24 de barrière répondant aux différentes normes et/ou aux dimensions appliquées dans le pays dans lequel le pont est installé.
Une telle configuration permet un montage, in situ, des barrières qui sont fournies sur place, cela à partir d'éléments préfabriqués standards. Il n'est donc plus nécessaire de fabriquer spécifiquement des caissons destinés à supporter des poteaux 24 correspondant à chaque type de barrière. Tout caisson est à même d'être équipé de tout type et/ou du nombre de poteaux 24 de barrière, selon la réglementation de la zone où le pont est installé. Une telle barre 21 peut également être montée a posteriori, sur un caisson 2 d'une poutre 1 d'un pont déjà en place, pour autant que le caisson soit équipé de nervures similaires aux nervures 5 et 51.
Un tel montage permet, en cas de choc dans la barrière, de préserver la structure du pont, quel que soit le type de barrière monté sur la barre 21. En effet, soit c'est les poteaux 24 eux-mêmes qui se déforment voire qui cèdent sous le choc, soit c'est la liaison entre le support coudé 22 et la barre 21, de facto la platine 222, qui se déforme ou rompt, soit les boulons de liaison entre les différents éléments qui cèdent cela sans qu'il y ait une modification de la résistance structurelle du caisson 2, donc de la travée du pont.
En cas de rupture de la barrière, il suffit de fixer d'autres embases 23 voire une autre barre 21 sur le caisson 2, pour remettre en état le tablier du pont.

Claims

Poutre métallique adaptée pour réaliser un élément constitutif de la travée d'un pont et comprenant deux semelles (3, 4) planes, dites inférieure et supérieure, maintenues parallèles l'une à l'autre par une âme configurée en caisson (2) à section transversale carrée ou rectangulaire, caractérisée en ce qu'une extrémité (8) de l'âme (2) de la poutre (1) est équipée d'un organe de liaison mâle (11) et d'un organe de liaison femelle (15) disposés à mi-distance entre les deux semelles inférieure (3) et supérieure (4).
Poutre selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque organe de liaison (11, 15) est pourvu d'un orifice circulaire (14, 140, 141) traversant dont le centre est situé dans un plan (P) longitudinal médian du caisson (2).
Poutre selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que chaque organe (11, 15) est fixé sur une platine (9, 10) s'étendant vers l'extérieur du volume du caisson (2), chaque platine (9, 10) étant dans le prolongement d'une des faces latérales (6, 7) du caisson (2).
Poutre selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'organe mâle (11) est monobloc avec une platine (9).
Poutre selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'organe femelle (15) comprend deux pattes (150, 151) fixées de part et d'autre d'une platine (10).
Poutre selon la revendication 5, caractérisée en ce que l'organe femelle (15) définit, entre les pattes (150, 151), un logement de réception (E) adapté pour recevoir un organe mâle (11) d'une autre poutre (1).
Poutre selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'organe mâle est formé par une patte (11) similaire aux pattes (150, 151) formant l'organe femelle (15).
Poutre selon les revendications 5 et 7, caractérisée en ce que les pattes (11, 150, 151) sont de forme triangulaire, leurs bases (12) étant fixées sur les platines (9, 10) et leurs sommets (13) s'étendant vers l'extérieur de la poutre (1), au-delà des extrémités (300, 400) des semelles (3, 4).
Poutre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une extrémité du caisson (2) comprend au moins une gouttière (18) de réception d'une barre de liaison (19) formant un organe de raidissement.
Poutre selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisée en ce que la semelle inférieure (3) comprend, entre les deux platines (9, 10), une découpe (17) d'accès à la zone de liaison entre deux poutres (1) aboutées.
Poutre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une face (6, 7) du caisson (2) d'une des poutres définissant la largeur maximale de la travée est pourvue d'une barre longitudinale (21) équipée d'embases (23) propres à recevoir des poteaux (24) constitutifs d'une barrière de protection.
Poutre selon la revendication 11, caractérisée en ce que la barre (21) est fixée au caisson (2) par plusieurs supports coudés (22) fixés chacun par une platine (222) aux nervures (5, 51).