EP0979332B1 - Procede de fabrication d'elements de construction prefabriques, et ouvrage precontraint realise avec de tels elements - Google Patents

Procede de fabrication d'elements de construction prefabriques, et ouvrage precontraint realise avec de tels elements Download PDF

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EP0979332B1
EP0979332B1 EP99904942A EP99904942A EP0979332B1 EP 0979332 B1 EP0979332 B1 EP 0979332B1 EP 99904942 A EP99904942 A EP 99904942A EP 99904942 A EP99904942 A EP 99904942A EP 0979332 B1 EP0979332 B1 EP 0979332B1
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EP
European Patent Office
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mold
sleeve
sleeves
sheath
elements
Prior art date
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EP99904942A
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German (de)
English (en)
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EP0979332A1 (fr
Inventor
Jérôme Stubler
Jean-François Nieto
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Freyssinet International STUP SA
Original Assignee
Freyssinet International STUP SA
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Publication date
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
    • E01D19/16—Suspension cables; Cable clamps for suspension cables ; Pre- or post-stressed cables
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/10—Ducts
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01D—CONSTRUCTION OF BRIDGES, ELEVATED ROADWAYS OR VIADUCTS; ASSEMBLY OF BRIDGES
    • E01D2101/00—Material constitution of bridges
    • E01D2101/20—Concrete, stone or stone-like material
    • E01D2101/24—Concrete
    • E01D2101/26—Concrete reinforced
    • E01D2101/28—Concrete reinforced prestressed

Definitions

  • the present invention relates to the construction of prestressed structures from elements in prefabricated concrete conjugates.
  • the invention applies in particular, but not exclusively for cantilever bridges with prefabricated segments with conjugate joints (see for example the article: “Evolution and recent developments of prefabricated segment bridges "de Jacques Mathivat, Annals of the Technical Institute of Building and Public Works, Supplement to No. 342, September 1976, pages 21-32, or the request for Patent E-P-A-0 462 350).
  • the successively assembled elements (segments) of the bridge are produced one after the other, the front face of the element n serving to delimit the rear side of the mold for manufacturing the element n + 1.
  • These faces are glued to each other during the installation of the element n + 1 on the site. Complementary reliefs are usually provided on these faces to facilitate their mutual positioning and to help support the element n + 1 before its final fixing.
  • the positioning of the sheath sections in the elements must be very precise so that the cables of prestress can be threaded without difficulty.
  • the joint can be made according to two methods: "dry joint” when the faces of concrete come juxtaposed without interface product; or "glued joint” when an interface adhesive is placed on the joint right.
  • the sealing responds by in addition to the need to prevent epoxy glue or analog arranged between the elements can penetrate into sheaths and hinder the introduction of cables.
  • the sheaths are usually injected with a filler (cement grout, grease wax, resin ...) used in particular to protect cables against corrosion. This product must not escape outside sheath during injection.
  • Certain areas of the structure may have a fairly high density of sheaths, and we don't have the assurance that the epoxy glue will seal between these ducts. This results in the serious risk that grout injected under pressure into a sheath comes to infiltrate in one or more neighboring ducts, where the injection then becomes very difficult if not impossible.
  • Patent application FR-A-2,596,439 describes a connecting device between sheath sections of prestressed, comprising an engaged cylindrical sleeve between the mouths of two contiguous sections for ensure the continuity of the sheath, and an elastic seal surrounding the cylindrical sleeve to realize sealing and compensating for irregularities in positioning of the blocks and their dimensional deviations.
  • An object of the present invention is to provide a simple and effective solution to the problems encountered to carry out the prestressing of structures built at from prefabricated elements combined.
  • the positioning fitting can be the same piece that the fitting that will seal between the sleeves after the final assembly of the elements. In in this case, you can leave the fitting in place in one or the other of the two sleeves during the storage of elements.
  • the sleeves and fitting provide precise and correct positioning of each section of sheath in each element, as well as the correct alignment of successive sections. Dimensional deviations to compensate are thus minimized.
  • the sealing fittings which are fitted with the sleeves ending the sheath sections on the face of one of the elements, engage in the sleeves ending the corresponding sheath sections of the other element.
  • This engagement realizes the sheath tightness vis-à-vis the glue, one of the complementary faces of which is generally coated. It also ensures the absence of communication with the outside or between neighboring ducts when injecting cement grout or other product filling in the ducts.
  • the sealing connection can be a single piece with one of the two sleeves. But it is preferably removably attached to one of the two sleeves, for example by screwing or interlocking elastic.
  • the invention also relates to a work of construction, comprising an assembly of elements prefabricated with a series of elements as defined above, the contact faces of the conjugate elements being applied against each other so that the sheath sections are arranged in the extension the from each other to form complete sheaths, with fittings engaged in the sleeves to connect so waterproof the adjacent sheath sections, and in which prestressing cables and a filler occupy the interior of the sheaths.
  • the invention is described below in its application to bridges with prefabricated segments with joints conjugates.
  • Element 1 has the general shape of a delimited box internally by a base 2, laterally by two walls 3 inclined symmetrically, and above by an apron 4 extended laterally beyond the walls 3 to set the width of the bridge.
  • element 1 is delimited by a rear face 6 and a front face 7 substantially parallel.
  • the rear face 6 is intended for come into contact against the front face, in shape complementary, of the previous element installed on the structure under construction (in the case of the first element installed on a bridge pier, the front complementary belongs to this stack).
  • the face front 7 of element 1 is intended to receive the face back of the next item to be put in place.
  • the contact faces of complementary shapes of the adjacent elements are provided with reliefs 8 a , 8 b ensuring good relative positioning of the elements when they are brought together.
  • these reliefs are situated on the side walls of the end faces 3 of the elements, and have the shape of a part of trapezoidal profile bosses 8 has made during the molding on the front face 7 a of the element 1 a , and on the other hand recesses with a complementary trapezoidal profile 8.8 b produced during molding on the rear face 6.6 b of the element 1, 1 b .
  • an assembly adhesive is for example an epoxy resin with which one or the other of the two complementary faces is coated before assembly.
  • the element 1.1 b is clamped against the previous element la, so that the recesses 8.8 b with trapezoidal profile formed on its rear face 6.6 b provide support on the complementary bosses 8 a of the front face 7 a of the preceding element 1 a to support it before the setting of the glue.
  • the reliefs at least partially take up the shearing force exerted at the joint by the load of the work
  • Element 1 has a number of sections of longitudinal sheath 10, intended to receive cables prestressing. These cables are anchored on the structure to their ends by means of anchoring devices appropriate. Some of these anchors 11 can optionally be arranged on bosses 12 provided inside the box shape of the element.
  • the sheath sections 10 open onto the rear face 6. and / or on the front face 7 of the element. He imports ensure the continuity and tightness of each sheath prestressing at the level of the faces in contact with the elements adjacent. For this, use is made, according to the invention, of connecting pieces (sleeves and fittings) which are described below.
  • the successive elements 1 are prefabricated in molded concrete.
  • Figures 2 to 5 illustrate the prefabrication of two consecutive elements 1 a , 1 b .
  • Positioning pads 16 are fixed on the inside of the wall 15, for example by welding. These studs 16, of generally cylindrical shape, are used to install the sheath sections 10 a of the first element 1 a in the mold.
  • each sheath section 10 a is engaged in a sleeve 18a to an inner stopper 19 is provided in the sleeve.
  • the seal between the sheath section 10 a and the sleeve 18 a is produced in a conventional manner using a heat-shrinkable sheath or an adhesive tape 20.
  • the sleeve 18 a is in a sufficiently rigid material so as not to deform when the concrete is poured into the mold, for example a plastic such as high density polyethylene.
  • the sleeve 18 a has an enlarged portion 21 a of suitable shape to come into engagement on the positioning pad 16.
  • the sleeve 18 has connected to the sheath section 10 a is engaged on the pad 16 by an operator.
  • the sleeve 18 a is thus positioned accurately against the wall 15 of the mold and retained in this position by the latching means provided on the positioning boss 16.
  • These means may comprise an elastic member 22 housed in an annular groove 23 provided outside the cylindrical shape of the positioning pad 16, and cooperating with another annular groove 24 a provided in the interior shape of the enlarged portion 21 a of the sleeve 18 a .
  • the member 22 consists for example of an O-ring spring with flat turns which can be crushed when it is compressed radially.
  • the concrete is poured into the mold.
  • the element 1 a can be extracted from the mold, the wall 15 being removed by tearing off the positioning pads 16 from the sleeves 18 a .
  • This wall 15 releases the front face 7a of the element.
  • the front end 25 a of the sleeve 18 a which was applied against the wall 15, lies in the plane of the front face 7 a .
  • the constitution of the element la in the vicinity of the front end of a section of sheath 10 a is shown in FIG. 3.
  • the front face 7a of the element 1 is used to define the rear side of the manufacturing mold of the next element 1b (figure 4).
  • a positioning connector 30 is engaged in the enlarged portion 21 a of each sleeve 18 a appearing on the front face 7 a of the first element 1 a .
  • connection 30 can be made of a more flexible material than the sleeve 18 a , for example of a low density polyethylene having a modulus of elasticity of the order of 500 N / mm 2 .
  • a rear portion of connector 30 has an outer shape corresponding to the inner shape of the widened portion 21a of the sleeve 18a, with in particular an annular bead 31 complementary to the annular groove 24a of the sleeve 18 a. This rear portion of the connector 30 is pushed into the widened portion 21a of the sleeve 18a, where it is held in place by the cooperation of the bead 31 with the annular groove 24 a.
  • the other (front) part of the connector 30 protrudes beyond the front face 7a of the element 1 a.
  • This front part may have an outer contour of generally frustoconical shape provided with another annular bead 32.
  • this frustoconical shape which converges away from the element, has a half-angle at the top ⁇ less than l angle ⁇ formed by the flanks of the trapezoidal profile of reliefs 8a, 8b with the direction perpendicular to the end surfaces 7a, 6b, which ensures that the portion 30 is not damaged during handling of the item 1 b .
  • Each sheath section 10 b of the second element 1 b is engaged in another sleeve 18 b up to an internal stop 19 b , with a heat-shrinkable sheath or an adhesive tape 20 to ensure the seal between the sheath and the sleeve.
  • the sleeve 18 b has an enlarged portion 21 b whose internal shape is complementary to the external shape of the projecting front part of the positioning connector 30.
  • this enlarged portion 21 b has an internal annular groove 24 b which cooperates with the annular bead 32 of the positioning connector to hold the sleeve 18 b in place against the sleeve 18 a in the mold for manufacturing the second element (FIG. 4).
  • the second element 1 b has the configuration shown in FIG. 5 in the vicinity of the rear end of the sheath section 10 b , the sleeve 18 b having its rear end 25 b in the plane of the rear face 6 b of the element.
  • the fact that the positioning connector 30 remains in place on the first element 1 a rather than on the second element 1 b results from the angular opening of the enlarged portion 21 b of the sleeve 18 b , which is larger than the opening angle of the enlarged portion 21a of the other sleeve 18 a.
  • the positioning fitting 30 remaining on the first element will serve as a sealing connection between the corresponding sheath sections 10 a , 10 b during the assembly of the elements on the site.
  • This connector 30 is thus provided with an orifice coaxial with the sheath sections 10 a , 10 b , the section of which is preferably at least equal to the interior section of these sheath sections. Due to its complementary external shape of the housing defined between the enlarged portions 21 a , 21 b of the sleeves, the relative elasticity of its material and its constant and relatively small thickness, the connector 30 undergoes a certain radial compression which ensures the sealing of the sheath at the interface between the elements 1 a , 1 b .
  • the angular opening of the widened portion 21b of the sleeve 18 b which substantially corresponds to the angle 2 ⁇ top of the frusto-conical front portion of the connector 30 is preferably greater than 30 degrees. With this arrangement, the connector 30 can readily penetrate into its housing when the second element 1b is closer to the first element 1a.
  • this connector 30 can be torn off from the sleeve 18 a in which it is retained elastically, and replaced by another connector.
  • the positioning patch 30 used during the prefabrication of the elements 1 a, 1 b may be separate from the sealing connector installed for the final assembly of the elements, provided that the connector 30 correctly positions the sleeve 18b in the mold of manufacturing the second element.
  • the positioning and sealing connection could be in one piece with one of the two sleeves.
  • the first element could be manufactured in the manner illustrated with reference to Figures 2 and 3 (but preferably with sleeves 18 a whose enlarged portion 21 a would have a greater angular opening), and the second sleeves connected to the ends rear of the sheath sections 10 b could be extended by a more flexible rear part whose external contour would be complementary to the internal shape of the enlarged portion 21 a .
  • this rear part more flexible its thickness can be reduced compared to the rest of the sleeve, and / or make this sleeve from two materials having different elastic moduli. With such an embodiment, the number of parts required to make the seal is minimized.
  • connection of positioning and / or sealing is screwed into one or the other of the two sleeves.
  • the positioning and sealing connector 50 has a cylindrical rear part engaged in the sleeve 38 a to which the sheath section 10 a of the first element is connected, and a frustoconical front part provided of an outer annular bead 52. Between these two parts, the connector 50 has a transverse shoulder 54 which abuts against the front end 45 a of the sleeve 38 a and against the front face of the first element.
  • the cylindrical part of the connector 50 is provided with a female thread 53 complementary to a male thread 46 a provided inside the sleeve 18 a .
  • the connector 50 can be screwed into the first sleeve 38 a , the threads contributing to the seal.
  • the seal results from the engagement of the bead 52 in the groove 44 b provided inside the enlarged portion 41 b of the second sleeve 38 b .
  • the seal is further reinforced by the fact that the two ends of the connector 50 have thinned lips 55 a , 55 b which flex elastically inwards when the connector 50 is installed in sleeves 38 a , 38 b .
  • This sag can be caused by curved internal surfaces provided in the sleeves 38 a , 38 b , on the back of the stops 39 a , 39 b respectively receiving the ends of the sheath sections.
  • annular housing 47 a , 47 b open towards the front side, is provided in the internal shape of the sleeve 38 a , 38 b , on the back of the stop 39 a , 39 b .
  • the two ends of the positioning and sealing fitting then compress flat seals 48 a , 48 b placed in the housings 47 a , 47 b .
  • Positioning and sealing fitting 70 a a general form complementary to those of the parties frustoconical 62 and cylindrical recesses 63 of two facing sleeves, with a cylindrical bore central having approximately the inner section of sheath sections.
  • the fitting 70 is provided with a series of radial notches 71 in the frustoconical part of its outer surface which make it more flexible, of two annular beads 72 which engage in the corresponding grooves 65 of the two sleeves and, on its two end faces, two respective annular grooves 73 which allow a bending of the portions having the beads 72 so that they engage elastically in the gorges 65 of the sleeves, and which define, towards the inside of the fitting, annular lips 74 coming to apply from sealingly against the annular edges 66 of the sleeves.
  • the connector 70 On only one of its sides, the connector 70 has a thread 75 intended to be screwed onto the thread 64 of one of the sleeves. This screwing is carried out on the sleeve of the element produced first, after its release. On the opposite side of fitting 70, there is no 75 thread, to allow easy assembly of elements.
  • the advantage of the embodiment of FIG. 7 is its lower cost taking into account the identity of the two sleeves 58 a , 58 b used.

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Description

La présente invention se rapporte à la construction d'ouvrages précontraints à partir d'éléments en béton préfabriqués conjugués.
L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, aux ponts construits par encorbellement avec des voussoirs préfabriqués à joints conjugués (voir par exemple l'article: "Evolution et récents développements des ponts à voussoirs préfabriqués " de Jacques Mathivat, Annales de l'Institut Technique du Bâtiment et des Travaux Publics, Supplément au N°342, septembre 1976, pages 21-32, ou encore la demande de brevet E-P-A-0 462 350).
Dans cette technique, les éléments (voussoirs) successivement assemblés du pont sont fabriqués les uns après les autres, la face avant de l'élément n servant à délimiter le côté arrière du moule de fabrication de l'élément n+1. Ceci garantit la conjugaison des faces adjacentes des éléments à assembler. Ces faces sont collées l'une sur l'autre lors de la mise en place de l'élément n+1 sur le chantier. Des reliefs complémentaires sont habituellement prévus sur ces faces pour faciliter leur positionnement mutuel et pour aider à soutenir l'élément n+1 avant sa fixation définitive.
Ces ouvrages sont fréquemment soumis à une précontrainte longitudinale à l'aide de câbles de précontrainte enfilés dans des gaines noyées dans le béton de plusieurs éléments successifs.
La réalisation de cette précontrainte est une opération délicate.
Le positionnement des tronçons de gaine dans les éléments doit être très précis pour que les câbles de précontrainte puissent être enfilés sans difficulté.
Le plus difficile est de garantir l'étanchéité de la gaine au niveau des interfaces entre éléments. Cette étanchéité est nécessaire pour assurer la pérennité de la précontrainte soumise aux risques d'infiltrations au droit du joint entre les éléments. Le joint peut être réalisé selon deux procédés: "joint sec" lorsque les faces de béton viennent se juxtaposer sans produit d'interface; ou "joint collé" lorsqu'une colle d'interface est disposée au droit du joint. Dans ce second cas, l'étanchéité répond en outre à la nécessité d'éviter que la colle époxy ou analogue disposée entre les éléments puisse pénétrer dans les gaines et gêner l'introduction des câbles. D'autre part, les gaines sont généralement injectées avec un produit de remplissage (coulis de ciment, cire graisse, résine...) servant notamment à protéger les câbles contre la corrosion. Ce produit ne doit pas s'échapper à l'extérieur de la gaine pendant l'injection.
Certaines zones de l'ouvrage peuvent présenter une assez grande densité de gaines, et on n'a pas l'assurance que la colle époxy réalisera l'étanchéité entre ces gaines. Il en résulte le grave risque que du coulis injecté sous pression dans une gaine vienne s'infiltrer dans une ou plusieurs gaines voisines, où l'injection devient alors très difficile voire impossible.
En général, on procède à des essais pneumatiques pour s'assurer de l'étanchéité des gaines de précontrainte avant d'installer les câbles et d'injecter le coulis. Si des fuites sont détectées entre certaines gaines, on est amené à injecter très soigneusement le coulis de façon à essayer d'avoir un front d'avancement unique du coulis dans ces différentes gaines. Il en résulte des procédures d'injection extrêmement compliquées et difficiles à bien maítriser.
Les solutions consistant à interposer des joints toriques autour des gaines entre les faces conjuguées des éléments ne sont pas fiables en termes d'étanchéité, ces joints pouvant être déplacés pendant le positionnement de l'élément n+1.
La demande de brevet FR-A-2 596 439 décrit un dispositif de liaison entre tronçons de gaine de précontrainte, comportant un manchon cylindrique engagé entre les embouchures de deux tronçons contigus pour assurer la continuité de la gaine, et un joint élastique entourant le manchon cylindrique pour réaliser l'étanchéité et compenser les irrégularités de positionnement des blocs et leurs écarts dimensionnels.
Il a encore été proposé d'introduire un fourreau plissé longitudinalement dans la gaine après le collage, ce fourreau étant amené au droit des surfaces de contact préalablement assemblées puis dilaté à l'aide d'un dispositif pneumatique pour être collé à la paroi interne de la gaine à l'aide d'une colle disposée au fond des plis. Cette méthode est d'une mise en oeuvre très complexe, d'ailleurs impossible lorsque les gaines ne sont pas rectilignes. En outre, elle n'empêche pas les infiltrations de colle dans la gaine pendant l'assemblage des éléments.
Un but de la présente invention est de proposer une solution simple et efficace aux problèmes rencontrés pour réaliser la précontrainte d'ouvrages construits à partir d'éléments préfabriqués conjugués.
L'invention propose ainsi un procédé de fabrication d'éléments de construction en béton comprenant au moins un premier et un second éléments conjugués. Ce procédé comprend les étapes suivantes:
  • disposer dans un moule au moins un premier tronçon de gaine de précontrainte ayant une extrémité raccordée à un premier manchon appliqué contre une paroi du moule, le premier manchon présentant une forme intérieure venant en prise sur un plot de positionnement disposé sur ladite paroi;
  • couler du béton dans ledit moule de manière à obtenir le premier élément après prise du béton;
  • extraire du moule le premier élément, dont une face de contact a été mise en forme par ladite paroi;
  • constituer un second moule dont un côté est formé par ladite face de contact du premier élément;
  • disposer dans le second moule au moins un second tronçon de gaine de précontrainte ayant une extrémité raccordée à un second manchon maintenu en position par rapport au premier manchon au moyen d'un raccord de positionnement retenu élastiquement dans l'un au moins des premier et second manchons;
  • couler du béton dans le second moule de manière à obtenir le second élément après prise du béton; et
  • extraire le second élément du second moule, en désengageant le raccord de positionnement de l'un au moins des premier et second manchons.
Le raccord de positionnement peut être la même pièce que le raccord qui réalisera l'étanchéité entre les manchons après l'assemblage définitif des éléments. Dans ce cas, on peut laisser le raccord en place dans l'un ou l'autre des deux manchons pendant le stockage des éléments.
Les manchons et le raccord assurent un positionnement précis et correct de chaque tronçon de gaine dans chaque élément, ainsi que le bon alignement des tronçons successifs. Les écarts dimensionnels à compenser sont ainsi minimisés.
Pendant l'assemblage de deux éléments consécutifs, les raccords d'étanchéité, dont sont pourvus les manchons terminant les tronçons de gaine sur la face de l'un des éléments, s'engagent dans les manchons terminant les tronçons de gaine correspondants de l'autre élément. Cet engagement réalise l'étanchéité de la gaine vis-à-vis de la colle dont l'une des faces complémentaires est généralement enduite. Il assure en outre l'absence de communication avec l'extérieur ou entre gaines voisines lors de l'injection du coulis de ciment ou autre produit de remplissage dans les gaines.
Le raccord d'étanchéité peut être d'une seule pièce avec l'un des deux manchons. Mais il est de préférence fixé de manière amovible sur l'un des deux manchons, par exemple par vissage ou par emboítement élastique.
Dans des modes d'exécution préférés, le procédé de fabrication d'éléments de construction en béton selon l'invention présente l'une ou l'autre des caractéristiques suivantes ;
  • le plot de positionnement peut être pourvu de moyens d'accrochage élastique qui coopèrent avec une gorge annulaire que présente la forme intérieure du premier manchon pour le maintenir de manière amovible dans le moule ;
  • le manchon dans lequel le raccord de positionnement est retenu élastiquement peut présenter une ouverture angulaire d'au moins 30 degrés ;
  • le raccord de positionnement peut être retenu élastiquement dans chacun des premier et second manchons ;
  • le raccord de positionnement peut être vissé dans l'un des premier et second manchons ;
  • lorsqu'une caractéristique selon l'un des deux alinéas précédents est prévue, le raccord de positionnement peut être traversé par un orifice coaxial aux manchons, de section au moins égale à la section intérieure des premier et second tronçons de gaine, et dans ce cas on laisse en place le raccord de positionnement dans le premier ou le second manchon après l'extraction du second élément.
L'invention vise également un ouvrage de construction, comprenant un assemblage d'éléments préfabriqués d'une série d'éléments tels que définis ci-dessus, les faces de contact des éléments conjugués étant appliquées les unes contre les autres de sorte que les tronçons de gaine sont disposés dans le prolongement les uns des autres pour former des gaines complètes, avec des raccords engagés dans les manchons pour relier de manière étanche les tronçons de gaine adjacents, et dans lequel des câbles de précontrainte et un produit de remplissage occupent l'intérieur des gaines.
D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaítront dans la description ci-après d'exemples de réalisation non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
  • la figure 1 est une vue en perspective d'un voussoir préfabriqué auquel peut être appliquée la présente invention ;
  • la figure 1A est une vue latérale partielle illustrant l'assemblage de deux voussoirs consécutifs ;
  • la figure 2 est une vue en coupe illustrant la mise en place d'un tronçon de gaine dans un moule de fabrication d'un premier élément ;
  • la figure 3 est une vue en coupe partielle du premier élément fabriqué ;
  • la figure 4 est une vue en coupe illustrant la mise en place d'un second tronçon de gaine dans un moule de fabrication d'un second élément ;
  • la figure 5 est une vue en coupe partielle du second élément fabriqué ;
  • la figure 6 est une vue en coupe montrant deux variantes de réalisation des moyens de jonction de deux tronçons de gaine de précontrainte ; et
  • la figure 7 est une vue en coupe montrant une autre variante de réalisation de ces moyens.
L'invention est décrite ci-après dans son application aux ponts à voussoirs préfabriqués à joints conjugués.
Un tel voussoir 1 est représenté sur la figure 1. L'élément 1 a la forme générale d'un caisson délimité intérieurement par une base 2, latéralement par deux parois 3 inclinées symétriquement, et supérieurement par un tablier 4 prolongé latéralement au-delà des parois 3 pour définir la largeur du pont.
Dans le sens longitudinal, l'élément 1 est délimité par une face arrière 6 et une face avant 7 sensiblement parallèles. La face arrière 6 est destinée à venir en contact contre la face avant, de forme complémentaire, du précédent élément installé sur l'ouvrage en cours de construction (dans le cas du premier élément installé sur une pile du pont, la face complémentaire appartient à cette pile). De même, la face avant 7 de l'élément 1 est destinée à recevoir la face arrière du prochain élément qui sera mis en place.
Les faces de contact de formes complémentaires des éléments adjacents sont pourvues de reliefs 8a,8b assurant un bon positionnement relatif des éléments lorsqu'ils sont rapprochés l'un de l'autre. Dans l'exemple particulier représenté sur les figures 1 et 1A, ces reliefs sont situés sur les faces d'extrémité des parois latérales 3 des éléments, et ont la forme d'une part de bossages à profil trapézoïdal 8a réalisés lors du moulage sur la face avant 7a de l'élément 1a, et d'autre part de renfoncements à profil trapézoïdal complémentaire 8,8b réalisés lors du moulage sur la face arrière 6,6b de l'élément 1, 1b.
Lorsqu'une colle d'assemblage est utilisée, celle-ci est par exemple une résine époxy dont on enduit l'une ou l'autre des deux faces complémentaires avant l'assemblage. Après sa mise en place, l'élément 1,1b est serré contre l'élément précédent la, de sorte que les renfoncements 8,8b à profil trapézoïdal formés sur sa face arrière 6,6b procurent un appui sur les bossages complémentaires 8a de la face avant 7a de l'élément précédent 1a pour le soutenir avant la prise de la colle. Après la prise de la colle les reliefs reprennent au moins en partie l'effort de cisaillement exercé au niveau du joint par la charge de l'ouvrage
L'élément 1 comporte un certain nombre de tronçons de gaine longitudinaux 10, destinés à recevoir des câbles de précontrainte. Ces câbles sont ancrés sur l'ouvrage à leurs extrémités au moyen de dispositifs d'ancrage appropriés. Certains de ces dispositifs d'ancrage 11 peuvent éventuellement être disposés sur des bossages 12 prévus à l'intérieur de la forme en caisson de l'élément. Les tronçons de gaine 10 débouchent sur la face arrière 6. et/ou sur la face avant 7 de l'élément. Il importe d'assurer la continuité et l'étanchéité de chaque gaine de précontrainte au niveau des faces en contact des éléments adjacents. Pour cela, on utilise, selon l'invention, des pièces de raccordement (manchons et raccords) qui sont décrits ci-après.
Après mise en place de l'élément, il est serré contre l'élément précédent, au moins jusqu'à la prise de la colle d'assemblage. Ce serrage peut être effectué en mettant en place certains câbles de précontrainte si des dispositifs d'ancrage 11 orientés vers l'arrière sont prévus sur l'élément. Sinon, ou en complément, des actionneurs externes sont utilisés pour serrer les éléments l'un contre l'autre.
Une fois que les tronçons successifs d'une gaine complète ont été assemblés, on vérifie l'étanchéité de cette gaine à l'aide d'un dispositif pneumatique. On peut alors enfiler les torons du câble de précontrainte dans la gaine, les mettre en tension, les ancrer à leurs extrémités, puis injecter un produit de remplissage tel qu'un coulis de ciment dans la gaine pour combler les vides et protéger les câbles contre la corrosion.
Les éléments successifs 1 sont préfabriqués en béton moulé. Les figures 2 à 5 illustrent la préfabrication de deux éléments consécutifs 1a,1b.
Pour fabriquer le premier élément la, on utilise un moule ayant la forme requise. Sur le côté avant de l'élément, le moule est délimité par une paroi métallique 15 (figure 2) de forme générale plane, présentant des renfoncements complémentaires des bossages 8a aux endroits prescrits.
Des plots de positionnement 16 sont fixés sur le côté intérieur de la paroi 15, par exemple par soudage. Ces plots 16, de forme générale cylindrique, servent à installer dans le moule les tronçons de gaine 10a du premier élément 1a.
L'extrémité avant de chaque tronçon de gaine 10a est engagée dans un manchon 18a jusqu'à une butée interne 19a prévue dans ce manchon. L'étanchéité entre le tronçon de gaine 10a et le manchon 18a est réalisée de façon classique à l'aide d'un fourreau thermorétractable ou encore d'un ruban adhésif 20.
Le manchon 18a est en un matériau suffisamment rigide pour ne pas se déformer lorsque le béton est coulé dans le moule, par exemple une matière plastique telle qu'un polyéthylène à haute densité.
Au-delà de la butée 19a, le manchon 18a a une portion élargie 21a de forme adaptée pour venir en prise sur le plot de positionnement 16. Le manchon 18a raccordé au tronçon de gaine 10a est engagé sur le plot 16 par un opérateur. Le manchon 18a est ainsi positionné avec précision contre la paroi 15 du moule, et retenu à cette place par des moyens d'accrochage élastique prévus sur le plot de positionnement 16. Ces moyens peuvent comprendre un organe élastique 22 logé dans une gorge annulaire 23 prévue à l'extérieur de la forme cylindrique du plot de positionnement 16, et coopérant avec une autre gorge annulaire 24a prévue dans la forme intérieure de la portion élargie 21a du manchon 18a. L'organe 22 consiste par exemple en un ressort torique à spires plates pouvant s'écraser lorsqu'il est comprimé radialement.
Une fois que les différents tronçons de gaine 10a de l'élément 1a ont été installés de la sorte, le béton est coulé dans le moule. Après sa prise, l'élément 1a peut être extrait du moule, la paroi 15 étant retirée en arrachant les plots de positionnement 16 des manchons 18a. Cette paroi 15 libère la face avant 7a de l'élément. L'extrémité frontale 25a du manchon 18a, qui était appliquée contre la paroi 15, se trouve dans le plan de la face avant 7a. La constitution de l'élément la au voisinage de l'extrémité avant d'un tronçon de gaine 10a est représentée sur la figure 3.
La face avant 7a de l'élément 1a sert à délimiter le côté arrière du moule de fabrication de l'élément suivant 1b (figure 4).
Pour le montage des tronçons de gaine 10b de l'élément 1b, un raccord de positionnement 30 est engagé dans la portion élargie 21a de chaque manchon 18a apparaissant sur la face avant 7a du premier élément 1a.
Ce raccord 30 peut être réalisé en un matériau plus souple que le manchon 18a, par exemple en un polyéthylène à basse densité ayant un module d'élasticité de l'ordre de 500 N/mm2.
Une partie arrière du raccord 30 a une forme extérieure correspondant à la forme intérieure de la portion élargie 21a du manchon 18a, avec notamment un bourrelet annulaire 31 complémentaire de la gorge annulaire 24a du manchon 18a. Cette partie arrière du raccord 30 est enfoncée dans la portion élargie 21a du manchon 18a, où il est maintenu en place par la coopération du bourrelet 31 avec la gorge annulaire 24a.
L'autre partie (avant) du raccord 30 est en saillie au-delà de la face avant 7a de l'élément 1a. Cette partie avant peut avoir un contour extérieur de forme générale tronconique pourvu d'un autre bourrelet annulaire 32. De préférence, cette forme tronconique, qui converge en s'éloignant de l'élément, présente un demi-angle au sommet β inférieur à l'angle  que forment les flancs du profil trapézoïdal des reliefs 8a,8b avec la direction perpendiculaire des surfaces d'extrémité 7a,6b, ce qui assure que la partie 30 ne soit pas endommagée lors de la manutention de l'élément 1b.
Chaque tronçon de gaine 10b du second élément 1b est engagé dans un autre manchon 18b jusqu'à une butée interne 19b, avec un fourreau thermorétractable ou un ruban adhésif 20 pour assurer l'étanchéité entre la gaine et le manchon. A l'opposé du tronçon de gaine 10b, le manchon 18b présente une portion élargie 21b dont la forme intérieure est complémentaire de la forme extérieure de la partie avant en saillie du raccord de positionnement 30. En particulier, cette portion élargie 21b présente une gorge annulaire interne 24b qui coopère avec le bourrelet annulaire 32 du raccord de positionnement pour maintenir en place le manchon 18b contre le manchon 18a dans le moule de fabrication du second élément (figure 4).
Une fois que tous les tronçons de gaine 10b du second élément ont été mis en place dans le moule à l'aide des raccords 30 et des manchons 18b, on coule du béton dans ce moule pour réaliser le second élément. Après prise du béton et extraction du moule, en arrachant les raccords 30 hors des portions élargies 21b des manchons 18b, le second élément 1b a la configuration représentée sur la figure 5 au voisinage de l'extrémité arrière du tronçon de gaine 10b, le manchon 18b ayant son extrémité arrière 25b dans le plan de la face arrière 6b de l'élément.
Le fait que le raccord de positionnement 30 reste en place sur le premier élément 1a plutôt que sur le second élément 1b résulte de l'ouverture angulaire de la portion élargie 21b du manchon 18b, qui est plus grande que l'ouverture angulaire de la portion élargie 21a de l'autre manchon 18a.
Le raccord de positionnement 30 restant sur le premier élément la servira de raccord d'étanchéité entre les tronçons de gaine correspondants 10a,10b pendant l'assemblage des éléments sur le chantier. Ce raccord 30 est ainsi pourvu d'un orifice coaxial aux tronçons de gaine 10a,10b, dont la section est de préférence au moins égale à la section intérieure de ces tronçons de gaine. Du fait de sa forme extérieure complémentaire du logement défini entre les portions élargies 21a,21b des manchons, de la relative élasticité de son matériau et de son épaisseur constante et relativement faible, le raccord 30 subit une certaine compression radiale qui assure l'étanchéité de la gaine au niveau de l'interface entre les éléments 1a,1b.
L'ouverture angulaire de la portion élargie 21b du manchon 18b, qui correspond sensiblement à l'angle au sommet 2β de la partie avant tronconique du raccord 30 est de préférence supérieure à 30 degrés. Grâce à cette disposition, le raccord 30 peut pénétrer facilement dans son logement lorsque le second élément 1b est rapproché du premier élément 1a.
Si la partie avant en saillie du raccord 30 est endommagée lors du stockage des éléments, ce raccord 30 peut être arraché du manchon 18a dans lequel il est retenu élastiquement, etremplacé par un autre raccord.
En variante, le raccord de positionnement 30 utilisé pendant la préfabrication des éléments 1a,1b pourrait être distinct du raccord d'étanchéité installé pour l'assemblage définitif des éléments, pourvu que ce raccord 30 positionne correctement le manchon 18b dans le moule de fabrication du second élément.
Dans une autre variante de réalisation, le raccord de positionnement et d'étanchéité pourrait être d'une seule pièce avec l'un des deux manchons. Par exemple, le premier élément pourrait être fabriqué de la manière illustrée en référence aux figures 2 et 3 (mais avec de préférence des manchons 18a dont la portion élargie 21a aurait une plus grande ouverture angulaire), et les seconds manchons raccordés aux extrémités arrière des tronçons de gaine 10b pourraient être prolongés par une partie arrière plus souple dont le contour extérieur serait complémentaire de la forme intérieure de la portion élargie 21a. Pour que cette partie arrière soit rendue plus souple, on peut diminuer son épaisseur par rapport au reste du manchon, et/ou réaliser ce manchon à partir de deux matières ayant des modules d'élasticité différents. Avec un tel mode de réalisation, on minimise le nombre de pièces requises pour réaliser l'étanchéité.
Dans d'autres variantes (figure 6), le raccord de positionnement et/ou d'étanchéité est vissé dans l'un ou l'autre des deux manchons.
Dans le mode de réalisation illustré par la figure 6, le raccord de positionnement et d'étanchéité 50 a une partie arrière cylindrique engagée dans le manchon 38a auquel est raccordé le tronçon de gaine 10a du premier élément, et une partie avant tronconique pourvue d'un bourrelet annulaire extérieur 52. Entre ces deux parties, le raccord 50 présente un épaulement transversal 54 qui vient en butée contre l'extrémité frontale 45a du manchon 38a et contre la face avant du premier élément. La partie cylindrique du raccord 50 est pourvue d'un filetage femelle 53 complémentaire d'un filetage mâle 46a prévu à l'intérieur du manchon 18a. Ainsi, le raccord 50 peut être vissé dans le premier manchon 38a, les filetages contribuant à l'étanchéité.
Dans la partie tronconique du raccord 50, l'étanchéité résulte de l'engagement du bourrelet 52 dans la gorge 44b prévue à l'intérieur de la portion élargie 41b du second manchon 38b.
Dans l'exemple représenté à la partie inférieure de la figure 6, l'étanchéité est encore renforcée par le fait que les deux extrémités du raccord 50 présentent des lèvres amincies 55a,55b qui fléchissent élastiquement vers l'intérieur lorsque le raccord 50 est installé dans les manchons 38a,38b. Ce fléchissement peut être provoqué par des surfaces internes courbes prévues dans les manchons 38a,38b, au dos des butées 39a,39b recevant respectivement les extrémités des tronçons de gaine.
Dans la variante de réalisation représentée à la partie supérieure de la figure 6, un logement annulaire 47a,47b, ouvert vers le côté frontal, est prévu dans la forme intérieure du manchon 38a,38b, au dos de la butée 39a,39b. Les deux extrémités du raccord de positionnement et d'étanchéité viennent alors comprimer des joints d'étanchéité plats 48a,48b placés dans les logements 47a,47b.
Dans le mode de réalisation illustré par la figure 7, les deux manchons 58a,58b sont des pièces ayant la même forme :
  • une partie cylindrique 59 pour recevoir l'extrémité des tronçons de gaine 10a, 10b ;
  • un épaulement intérieur 60 à l'extrémité de la portion cylindrique 59, contre lequel vient buter l'extrémité du tronçon de gaine ;
  • un étranglement 61 pour attacher le manchon au plot de positionnement 16 sur la paroi 15 délimitant le côté avant du moule, le ressort torique 22 du plot 16 venant en prise dans la gorge annulaire formée derrière l'étranglement 61 ;
  • une partie tronconique 62 s'évasant vers l'extérieur et s'étendant de l'étranglement 61 vers l'extrémité frontale du manchon 58a,58b ;
  • dans la partie tronconique 62, un renfoncement cylindrique 63 pourvu d'un taraudage intérieur 64 vers l'extrémité frontale du manchon, et d'une gorge annulaire 65, et dont le fond comporte un rebord annulaire 66 dirigé vers l'extrémité frontale.
Le raccord de positionnement et d'étanchéité 70 a une forme générale complémentaire de celles des parties tronconiques 62 et des renfoncements cylindriques 63 des deux manchons en vis-à-vis, avec un alésage cylindrique central ayant approximativement la section intérieure des tronçons de gaine. Pour optimiser l'étanchéité, le raccord 70 est pourvu d'une série d'entailles radiales 71 dans la partie tronconique de sa surface extérieure qui le rendent plus flexible, de deux bourrelets annulaires 72 qui s'engagent dans les gorges correspondantes 65 des deux manchons et, sur ses deux faces d'extrémité, de deux gorges annulaires respectives 73 qui autorisent un fléchissement des portions présentant les bourrelets 72 pour que ceux-ci s'engagent élastiquement dans les gorges 65 des manchons, et qui définissent, vers l'intérieur du raccord, des lèvres annulaires 74 venant s'appliquer de manière étanche contre les rebords annulaires 66 des manchons.
Sur l'un seulement de ses côtés, le raccord 70 présente un filetage 75 destiné à venir se visser sur le taraudage 64 de l'un des manchons. Ce vissage est effectué sur le manchon de l'élément réalisé en premier, après son démoulage. Sur le côté opposé du raccord 70, il n'y a pas de filetage 75, pour permettre l'assemblage aisé des éléments.
L'avantage du mode de réalisation de la figure 7 est son coût plus faible compte tenu de l'identité des deux manchons 58a,58b utilisés.

Claims (11)

  1. Procédé de fabrication d'éléments de construction en béton comprenant au moins un premier et un second éléments conjugués (1a,1b), le procédé comprenant les étapes suivantes:
    disposer dans un moule au moins un premier tronçon de gaine de précontrainte (10a) ayant une extrémité raccordée à un premier manchon (18a; 38a; 58a) appliqué contre une paroi (15) du moule, le premier manchon présentant une forme intérieure venant en prise sur un plot de positionnement (16) disposé sur ladite paroi;
    couler du béton dans ledit moule de manière à obtenir le premier élément (1a) après prise du béton;
    extraire du moule le premier élément, dont une face de contact (7a) a été mise en forme par ladite paroi;
    constituer un second moule dont un côté est formé par ladite face de contact du premier élément;
    disposer dans le second moule au moins un second tronçon de gaine de précontrainte (10b) ayant une extrémité raccordée à un second manchon (18b; 38b; 58b) maintenu en position par rapport au premier manchon au moyen d'un raccord de positionnement (30; 50; 70) retenu élastiquement dans l'un au moins des premier et second manchons;
    couler du béton dans le second moule de manière à obtenir le second élément (1b) après prise du béton; et
    extraire le second élément du second moule, en désengageant le raccord de positionnement de l'un au moins des premier et second manchons.
  2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la forme intérieure de l'un au moins des premier et second manchons (18a,18b; 38b; 58a,58b) comporte une gorge annulaire (24a,24b; 44b; 65) pour recevoir un bourrelet annulaire complémentaire (31,32; 52; 72) du raccord (30; 50; 70).
  3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le plot de positionnement (16) est pourvu de moyens d'accrochage élastique (22) qui coopèrent avec une gorge annulaire (24a; 44a) que présente la forme intérieure du premier manchon (18a; 38a; 58a) pour le maintenir de manière amovible dans le moule.
  4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le manchon (18b; 38b; 58b) dans lequel le raccord de positionnement (30; 50; 70) est retenu élastiquement présente une ouverture angulaire d'au moins 30 degrés.
  5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le raccord de positionnement (30) est retenu élastiquement dans chacun des premier et second manchons (18a, 18b).
  6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le raccord de positionnement (50; 70) est vissé dans l'un des premier et second manchons (38a; 58a).
  7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le raccord de positionnement (30; 50; 70) est traversé par un orifice coaxial aux manchons (18a,18b; 38a,38b; 58a,58b), de section au moins égale à la section intérieure des premier et second tronçons de gaine (10a,10b), et dans lequel on laisse en place le raccord de positionnement (30; 50; 70) dans le premier ou le second manchon après l'extraction du second élément (1b).
  8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel les premier et second manchons (58a,58b) sont des pièces ayant la même forme.
  9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le raccord de positionnement est d'une seule pièce avec le premier ou le second manchon, et est traversé par un orifice coaxial aux manchons, de section au moins égale à la section intérieure des premier et second tronçons de gaine.
  10. Ouvrage de construction, comprenant un assemblage d'éléments préfabriqués réalisés au moyen d'un procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 et comprenant au moins une paire d'éléments conjugués en béton (1a,1b) ayant deux faces de contact respectives de formes complémentaires (7a,6b) et comportant au moins une paire de tronçons de gaine de précontrainte respectifs (10a,10b), les faces de contact (7,6) des éléments conjugués (1) étant appliquées les unes contre les autres de sorte que les tronçons de gaine (10) sont disposés dans le prolongement les uns des autres pour former des gaines complètes, avec des raccords (30; 50; 70) engagés dans les manchons (18a,18b; 38a,38b; 58a,58b) pour relier de manière étanche les tronçons de gaine adjacents, et dans lequel des câbles de précontrainte et un produit de remplissage occupent l'intérieur des gaines.
  11. Ouvrage selon la revendication 10, dans lequel une colle d'assemblage est située à l'interface de deux éléments conjugués, lesdits manchons et raccords empêchant cette colle de pénétrer dans les gaines.
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