FR2862995A1 - Poutre souple autocontrainte et portiques souples parasismiques - Google Patents

Abstract

Poutre souple autocontrainte et portiques souples parasismiques. L'invention concerne des structures souples divisées en morceaux et tronçons reliés par des câbles pour construire des bâtiments et ouvrages de génie civil.La poutre souple est en morceaux (1) retenus par des câbles (3) en forme de ceinture continue d'une seule pièce et par des galets (2) à gorge. Sous chargement, la ceinture des câbles (3) produit une autocontrainte atténuant, en fonction des charges appliquées, la flexion de la poutre chargée.Le portique souple est constitué d'une poutre souple appuyée sur des poteaux morcelés en tronçons (16) retenus par des câbles (18) et (19) et des galets (20) à gorge. Les joints (29) et (30) des poteaux confèrent au portique une grande souplesse de fonctionnement.Les structures souples selon l'invention sont destinées à résister à des efforts très variables et particulièrement aux séismes.

Description

La présente invention concerne les poutres, les portiques et toutes

structures utilisées dans le génie civil ou industriel et la construction de bâtiments.

Le plus souvent ces structures sont monolithiques mais, pour la mise en uvre de très grands ouvrages, on réalise également des poutres par morceaux juxtaposés et précontraints. C'est le cas, par exemple de certains ponts et bretelles d'autoroutes construits par encorbellements successifs.

La précontrainte a permis un progrès considérable de réalisations par rapport au béton armé traditionnel. Toutefois, la précontrainte peut présenter, dans la durée, des inconvénients associés à des phénomènes de fatigues de matériaux comme la relaxation des câbles tendus et le fluage du béton comprimé, au cours du temps. De plus, il paraît inutile de maintenir durant toute la vie de l'ouvrage une précontrainte maximale imposée définitivement, alors que les sollicitations globales de la poutre sont le plus souvent variables et pas toujours au maximum d'intensité. Nous verrons par la suite que l'autocontrainte selon l'invention n'impose pas à la poutre une sollicitation constante et définitive.

Outre la distinction entre poutres monolithiques et poutres morcelées, il convient de distinguer également les structures élastiques quasirigides à faibles déformations et les structures dites souples parceque plus déformables.

Cette classe de structures souples est très étendue puisqu'elle peut concerner aussi bien les grandes voiles de marine ou la tente d'un cirque que les poutres en morceaux retenus par des câbles que l'on appellera poutres souples par comparaison avec les poutres monolithiques quasirigides traditionnelles. Ces poutres souples sont constituées de morceaux juxtaposés séparés par des joints secs ou élastiques et réunis par des câbles tendus par précontrainte ou autocontrainte.

La définition précédente des poutres souples est valable pour la poutre spéciale revendiquée par la présente invention pour ce qui concerne son mode particulier de mise en auto contrainte. Deux modes mécaniques de réalisation de l'autocontrainte basés l'un sur la rotation d'appui, l'autre sur la flèche ont déjà été revendiqués. Mais ces deux procédés ne sont pas de réalisation 2862995 -2- simple et risquent de présenter, à cause de phénomènes de frottement inévitables, un rendement mécanique insuffisant pour être efficace.

C'est pourquoi la présente invention propose un nouveau mode de réalisation de l'autocontrainte, cette fois, beaucoup plus simple, facilement réalisable et d'un rendement mécanique très supérieur en efficacité grâce à la quasi-disparition des effets négatifs de frottement. Mis à part, les frottements de roulement des galets sur leur axe pratiquement négligeable et pondérable par emploi éventuel de roulement à billes.

Pour réaliser l'autocontrainte selon l'invention, il s'agit d'utiliser l'écartement, sous chargement, des joints entre morceaux adjacents de la poutre souple, alors que les deux procédés déjà revendiqués utilisaient la flèche et la rotation d'appui. Les trois moyens d'autocontrainte précités résultent, en fait, d'une même cause qui est la déformation d'ensemble de la poutre par flexion entre appuis sous chargement.

La particularité de la présente invention par rapport aux procédés déjà revendiqués et à toute invention antérieure du même ordre, réside dans l'utilisation d'un câble refermé sur lui-même pour former une ceinture continue, grâce à un dispositif de bouclage permettant de relier les deux extrémités du câble et de régler sa tension. Contrairement aux câbles classiques de précontrainte qui sont discontinus et ancrés à leurs deux extrémités dans la poutre, ce câble spécial d'autocontrainte est refermé sur lui-même par le dispositif de bouclage précité, qui en fait une ceinture continue d'une seule pièce.

La poutre souple selon l'invention est munie d'un câble de ceinture sur chacune de ses faces latérales. La forme spécifique revendiquée pour ce câble est telle qu'une fois refermé, il constitue une ceinture rectiligne, au repos, en partie inférieure et dont la partie supérieure est une ligne brisée au passage de chaque galet, donc quasicurviligne si les morceaux de la poutre sont suffisamment nombreux. Chaque câble de ceinture passant sur les galets solidarise les morceaux de la poutre souple et la tension du câble est prévue pour assurer, par une précontrainte minimum appropriée, l'aspect horizontal et rectiligne de la poutre sous son seul poids propre au repos.

Le principe de fonctionnement de l'autocontrainte selon l'invention est le suivant: lorsque la poutre souple est sollicitée par un chargement elle tend naturellement à fléchir vers le bas entre ses deux appuis. Il en résulte un écartement des joints croissant vers le bas. La somme de ces écartements entraîne l'allongement de la partie inférieure de la poutre qui s'incurve légèrement. Cet allongement provoque une traction dans la partie inférieure du câble de la ceinture. La ceinture étant continue d'un seul tenant, cette traction entraîne, par l'intermédiaire des galets d'extrémités, une traction égale dans la partie supérieure du câble et tend à la soulever vers le haut en redressant sa courbure d'origine. L'effet de redressement ainsi produit génère une poussée à composante verticale vers le haut qui soulève les morceaux et tend à contrarier l'effet vers le bas du chargement par gravité naturelle. Ainsi la déformation par tension du câble de ceinture vers le haut réalise une auto contrainte compensatrice qui atténue l'effet de flexion vers le bas de la poutre souple sous chargement, en augmentant sa raideur conjointement au chargement appliqué.

L'autocontrainte est simultanée à l'application du chargement et est proportionnelle à l'intensité du chargement appliqué. Au contraire, la précontrainte est par définition imposée à la poutre avant mise en service et d'intensité fixée à l'avance par une tension définitive des câbles de précontrainte. Ce qui différencie fondamentalement précontrainte et autocontrainte tant au principe de fonctionnement qu'aux moyens de réalisation.

Selon un autre mode de réalisation de structure souple, la présente invention propose également un portique souple constitué d'une traverse réalisée en poutres souples autocontraintes et de montants qui sont des poteaux morcelés en tronçons superposés reliés, comme pour la poutre souple, par des câbles passant sur des galets à gorge d'axe fixé à chaque tronçon. Ces câbles solidarisent élastiquement chaque tronçon avec tous les autres tronçons du poteau de manière à réaliser un montant suffisamment déformable dans le plan général du portique, tout en lui conservant la rigidité nécessaire au support normal des charges verticales.

De plus, une articulation est prévue à mi-hauteur des poteaux pour ajouter à la souplesse de déformation du portique dans son plan. Pour réaliser la souplesse d'une structure dans toutes directions un quadrillage de portiques souples orthogonaux est nécessaire pour pouvoir absorber les composantes des efforts dans deux sens perpendiculaires. Dans ce cas, les poteaux sont armés de câbles et de galets sur les quatre faces des tronçons.

En tête des poteaux, les noeuds d'assemblage des poutres et poteaux peuvent être réalisés en béton armé traditionnel coulé sur place, mais également selon d'autres modes de réalisation propres à l'invention tels que: - Le noeud d'assemblage peut être réalisé par des câbles remplaçant les armatures classiques à béton.

- Le noeud d'assemblage peut aussi être réalisé par des platines boulonnées et scellées dans les morceaux des poutres et dans les tronçons des poteaux. Option qui évite tout béton armé coulé sur place et permet un montage d'éléments strictement préfabriqués.

Ces structures souples pourraient être utilisées pour réaliser des constructions parasismiques et éviter ou limiter les drames inhérents aux séismes. Le tremblement de terre d'Algérie en 2003 à Boumerdès en est un tragique et récent exemple quant aux pertes humaines, au désarroi des populations survivantes et aux problèmes de reconstruction.

Les séismes soumettent les constructions à des oscillations brutales qui s'apparentent plutôt aux effets de chocs dynamiques par le niveau de l'énergie développée instantanément créant des accélérations et donc des forces appliquées bien supérieures aux efforts quasistatiques imposés en temps normal à la structure. Les conséquences des séismes sont donc sans commune mesure avec les sollicitations habituelles même limites- subies par les constructions.

Dans les constructions non parasismiques soumises à un séisme les poteaux sont cisaillés par les tremblements des fondations issus des secousses du sol, les planchers superposés des bâtiments étagés s'effondrent et s'empilent les uns sur les autres créant le si meurtrier effet mille feuille connu des spécialistes et tant redouté par les habitants, les services de préventions, les constructeurs et les services publics.

C'est pourquoi, moyennant des essais expérimentaux préalables probants, les portiques souples, selon l'invention, devraient pouvoir absorber suffisamment d'énergie tout en conservant une résistance élastique et même plastique adéquate pour éviter l'effondrement précité, permettant dans les cas les moins défavorables, une réutilisation après réparation. L'essentiel, dans les cas les plus critiques, étant d'épargner le maximum de vies humaines, à l'instant du séisme, comme au moment des opérations de secours.

Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente en élévation l'ensemble d'une poutre souple et du câble refermé en forme de ceinture continue selon l'invention.

La figure 2 représente une coupe sur la poutre de la figure 1 montrant que la poutre est munie d'un câble de ceinture sur chacune de ses deux faces latérales et que les axes des galets sont traversants.

La figure 3 représente le dispositif de bouclage et de fermeture du câble de ceinture.

La figure 4 représente, à plus grosse échelle qu'en figure 1, le détail d'un galet à gorge de la poutre souple.

La figure 5 représente, en élévation, la vue d'ensemble d'une travée d'un portique souple selon l'invention.

La figure 6 représente, en élévation, l'appui d'une traverse supérieure sur un des poteaux intermédiaires d'un portique multiple continu. Un détail à plus grosse échelle montre un galet et son contre galet à gorge.

La figure 7 représente un appui de rive du portique souple.

La figure 8 représente en coupe, à plus grande échelle, le dispositif de liaison de l'extrémité de la traverse avec un poteau de rive du portique souple. La partie dessinée en traits plus épais est coulée sur place pour assurer une liaison monolithique entre le morceau de rive de la traverse et le tronçon de tête du poteau support.

La figure 9 représente en coupe, à plus grande échelle, le dispositif de liaison de deux poutres de la traverse avec un poteau intermédiaire du portique souple. La partie dessinée en trait plus épais est coulée sur place pour réaliser une liaison monolithique entre les morceaux adjacents de deux travées successives et le tronçon de tête du poteau support.

La figure 10 représente une coupe du poteau souple à plus grande échelle qu'en figure 6, avec un détail montrant la disposition des câbles se croisant sur le galet central.

Les figures 11 et 12 représentent schématiquement les déformations d'un portique simple sous l'effet d'une secousse sismique. Pour simplifier au maximum, seul le rez-de-chaussée d'un bâtiment est représenté, et seulement les effets statiques et non dynamiques de la secousse sont pris en compte. Alors qu'en réalité, le tremblement de terre se transmet presque instantanément à tous les étages et que des accélérations inhérentes à la brutalité de la secousse impliquant des effets dynamiques, libèrent une énergie très importante qui amplifie les effets statiques et donc les déplacements du portique, jusqu'à provoquer la ruine de la structure pour des séismes d'amplitudes très élevées.

La figure 11 montre d'une manière très schématique, les effets statiques cumulés du déplacement de la fondation, supposée indéformable, et du déplacement de la traverse supérieure an additionnant les déformations du portique dues à ces deux déplacements. En réalité, tous ces déplacements étant presque instantanés et donc quasisimultanés interfèrent entre eux avec le risque d'atteindre la fréquence propre de la structure et entraîner la résonance. De plus, il faut préciser que les forces développées par les séismes sont, le plus souvent, multidirectionnelles et comme elles sont quasisimultanées leurs effets mécaniques sur une structure interfèrent entre eux et aussi avec les forces d'inertie développées par les réactions de la structure. Ce qui rend très complexe l'analyse de l'effet global spécifique d'un séisme s'apparentant d'avantage à un choc brutal qu'à une simple sollicitation statique agissant dans un seul plan.

La figure 12 montre les effets contraires de la secousse dûs au changement quasisimultané du sens des forces impliquées. Ici seulement les composantes horizontales sont prises en compte, pour simplifier à l'extrême, alors qu'en réalité des composantes verticales non négligeables interviennent également dans la secousse.

2862995 -7- La figure 13 est une vue en plan d'un système de portiques multiples orthogonaux constituant un quadrillage résistant supportant les planchers d'un bâtiment à étages.

La figure 14 est une vue en élévation-coupe montrant les 5 divers planchers du bâtiment vu en plan figure 13.

La figure 15 représente en coupe le noeud d'appui des quatre poutres arrivant sur un poteau intermédiaire des portiques souples selon l'invention. La partie dessinée en trait plus épais indique une zone de clavetage qui sera coulée sur place, après pose des quatre poutres préfabriquées, pour assurer la liaison et la continuité des poutres et des poteaux.

La figure 16 représente en élévation-coupe le tronçon de tête du poteau supportant les quatre poutres dessinées sur la figure 15 et sa liaison avec ces poutres.

La figure 17 est une coupe, réduite de moitié par rapport à la figure 16, du tronçon de tête du poteau intermédiaire des portiques souples. Un détail, à plus grosse échelle, montre la disposition des câbles solidarisant les divers tronçons du poteau et qui se croisent sur les deux galets intermédiaires.

Les figures 18 et 19 représentent en élévation-coupe une variante du portique selon l'invention consistant à remplacer le noeud en béton armé coulé sur place des figures 15 et 16 par un dispositif d'assemblage par câbles et cornières. En figure 19 la partie représentée en trait plus épais peut être remplie de béton coulé sur place ou laissée vide. Dans ce dernier cas un revêtement anticorrosion doit gainer les câbles qui s'y trouvent enfermés et la longueur d'appui des poutres doit être calculée pour reprendre la totalité des charges du poteau supérieur.

La figure 20 est une vue en plan du dispositif de liaison 30 décrit figures 18 et 19 avec repérage des coupes dessinées sur les figures 18 et 19.

Les figures 21 et 22 représentent les détails à grosse échelle, des éléments de liaison indiqués sur les figures 18 à 20.

La figure 23 représente en élévation une variante du 35 dispositif d'assemblage dessiné figures 18 à 22.

La figure 24 représente en élévation-coupe une nouvelle variante du portique selon l'invention consistant à remplacer le noeud en béton armé coulé sur place des figures 15 et 16 par un dispositif d'assemblages par platines boulonnées et entièrement préfabriqué.

En référence à ces dessins, la poutre souple comporte, sur ses deux faces latérales, un câble (3) qui relie les divers morceaux (1) de la poutre par l'intermédiaire de galets à gorge (2) dont l'axe (8) est fixé dans chaque morceaux (1) qu'il traverse.

Le câble (3) selon l'invention est en forme de ceinture continue d'une seule pièce. Au repos de la poutre déchargée, cette ceinture est rectiligne en partie inférieure et devient, en partie supérieure, une ligne brisée au passage sur chaque galet (2). La ceinture est réalisée en refermant le câble (3) sur lui-même par un dispositif (4) de bouclage de ceinture qui relie les deux extrémités filetées du câble de ceinture (3). Le dispositif de bouclage (4) comporte des écrous (7) ou encore tout autre moyen de fermeture et de serrage permettant le réglage de la tension du câble de ceinture (3).

La poutre souple est appuyée à ses deux extrémités par ses morceaux (1) de rive sur un appui-couteau (5) d'un côté permettant la rotation d'appui et de l'autre côté, sur un appui-chariot (6) permettant le déplacement longitudinal de la poutre fléchie en plus de sa rotation d'appui.

Le contre--galet (9) est pendu sous le galet (2) par l'intermédiaire d'un étrier (10) en métal plat coudé. Quatre câbles de liaison (12) relient les huit galets d'amarrage (11) des deux morceaux de rive (1) contigus des deux poutres souples jointives sur le poteau intermédiaire. Sur le détail de liaison selon coupe AA figure 9 on voit que les galets (11) sont jumelés aux galets de rive (2) d'axe commun (8).

Les câbles (12), fermés par un dispositif de bouclage (4), contribuent, comme les chapeaux (13), à assurer la continuité des deux poutres sur le poteau. Les armatures à béton (14) et leurs épingles (15) assurent la continuité du poteau du rez-de-chaussée avec les deux poutres souples et également avec le poteau du premier étage par les aciers (14) prévus en attente à cet effet.

Les armatures (13) à (15) précitées, noyées dans du béton coulé sur place, réalisent un noeud monolithique assemblant les tronçons (16) des poteaux avec les morceaux de rive (1) des deux poutres jointives de la traverse. Les cadres (17) frettent les armatures verticales (14). Les aciers (22) à (24) relient le morceau de rive (1) de la poutre avec le tronçon (28) de tête du poteau de rive.

A chaque niveau de plancher le tronçon de base {27) de tous les poteaux ne sera pas préfabriqué, comme les autres tronçons (16), mais coulé sur place pour servir de base au reste du poteau constitué de tronçon préfabriqués (16). Les aciers en attente (21) frettés par les cadres (17) constituent l'armature du tronçon (27). Les armatures (13) à {15) et (21) à (24) noyées dans du béton coulé sur place relèvent des procédés usuels de liaison couramment pratiqués en béton armé.

Nous avons supposé jusqu'ici que les morceaux et tronçons précités étaient en béton armé. Leurs armatures internes spécifiques n'ont pas été précisées, car nous verrons par la suite que ces morceaux (1) ne sont pas forcément en béton armé, de même que les tronçons (16) (27) et (28) qui pourraient être métalliques, en bois ou en maçonnerie, ou autres matériaux rigides et résistants.

Les câbles (18) et (19), comportant un dispositif de fermeture (4), relient, sur deux faces opposées, les divers tronçons (16) du poteau par l'intermédiaire des galets à gorge (20) solidaires des tronçons (16) par leur axe qui s'y trouve noyé. Le câble (25) solidarise, sur deux faces opposées, les tronçons (28) du poteau de rive.

Les tronçons (16) (27) et (28) des poteaux sont séparés par des joints minces de glissement (29) et à mi-hauteur de tous les poteaux, se trouve un joint épais d'articulation (30) d'axe cylindrique (31) perpendiculaire au plan général du portique souple. Les cornières (26) placés aux arêtes des tronçons (16) (27) et (28) évitent l'épaufrement de ces arêtes en cas de rotations relatives éventuelles des tronçons des poteaux.

Dans la représentation simplifiée des déformations d'un portique siège d'un séisme la déformée (32) schématise l'allure de la ligne moyenne du portique sous l'effet du déplacement de la fondation. La déformée (33) résulte du déplacement de la traverse.

La déformée (34) est la somme des déformées (32) et (33). Les déformées (35) et (36) de sens strictement contraires et opposés illustrent ce que peut produire une inversion brutale du sens de la poussée sismique, comme accélération susceptible de libérer une énergie destructrice considérable.

Le quadrillage (41) des portiques souples parasismiques est représenté selon plan-coupe AA figure 13. Les armatures en chapeaux (38) assurent la liaison et la continuité des quatre poutres souples disposées en croix sur le tronçon supérieur (16) constituant la tête du poteaux intermédiaire d'un des portiques souples du quadrillage de portiques (41). Les armatures (37) assurent la liaison des quatre poutres précitées avec les poteaux inférieur et supérieur.

Le dispositif de liaison des poutres et poteaux représenté sur les dessins par les armatures (37) et (38) noyées dans le béton coulé sur place est un procédé traditionnel relevant de la technique classique du béton armé. Mais ce procédé peut être remplacé, partiellement ou entièrement par d'autres dispositifs permettant d'assurer la même liaison et tels, par exemple, que ceux qui seront décrits par la suite.

Les câbles (39) et (40) disposés sur les quatre faces des poteaux, se croisent sur les deux galets (20) intermédiaires pour solidariser les tronçons (16) du poteau. Seules les armatures concernant la réalisation de l'invention ont été représentées.

Dans le cas d'un quadrillage de portiques (41), les tronçons (16) des poteaux sont séparés par des joints minces (29) de glissement, comme représenté selon figure 6. Mais, par contre, le joint épais (30) d'articulation représenté sur cette figure est muni, dans le cas de poteaux d'un quadrillage de poutres (41), d'une rotule sphérique (31) remplaçant l'axe d'articulation cylindrique (31) représenté sur la figure 6.

L'aspect du dessin, dans ces deux cas restant le même, le même numéro (31) leur a été attribué. La rotule sphérique (31) autorise l'articulation du poteau dans une direction quelconque. Direction le plus souvent imprévisible et éventuellement variable presque instantanément.

Les câbles (43), reliant deux poteaux superposés, passent à l'intérieur du tube (47) ménagé dans le morceau (1) d'appui des traverses sur le poteau. Ces câbles (43) sont munis du dispositif de fermeture (4) et remplacent les aciers en attente (37). De même les câbles (49) remplacent les chapeaux de continuité (38). Ces câbles (49), reliant deux poutres successives, sont amarrés aux poutres par un arceau d'ancrage (50) noyé dans le béton et entourant l'axe (8) des galets (2) selon détail figure 22. Cet arceau (50) peut être réalisé par un fer à béton ou constitué par un câble. Les câbles (49) sont fixés à l'arceau (50) par des boulons (51) permettant le réglage de la tension du câble (49). Des cornières (45) avec pattes de scellement (46) et boulons d'ancrage (52) complètent l'assemblage du noeud de portique. Les boulons (52) sont vissés dans des fourreaux filetés (42) scellés à la préfabrication dans les morceaux d'appui (1) des poutres. Les axes (48) des galets (20) sont fixés à leurs pattes de scellement (44) par soudure ou boulonnage.

Les câbles (56), homologues des câbles (49) précités, relient deux poutres successives d'une manière différente des câbles (49) : des galets d'amarrage (53) à gorge et des platines (54) avec pattes de scellement (55) remplacent l'arceau (50) et les boulons (51). Un dispositif de bouclage (4) permet la fermeture et le réglage de la tension du câble (56) .

La platine (57) est fixée sur le poteau inférieur et aux deux poutres de la traverse par des cornières (58) et des boulons (61) scellés dans le tronçon de tête (16) du poteau inférieur et dans les poutres de la traverse. La platine (60), fixée au tronçon de base (16) du poteau supérieur par des pattes de scellement (59), est reliée aux deux poutres de la traverse par les boulons (61) scellés dans les morceaux d'appui (1) de ces poutres. Les platines {57) et (60), qui remplacent le béton armé d'assemblage coulé sur place, sont des plaques en acier ou un autre matériau de propriétés mécaniques équivalentes. Ces plaques sont carrées ou rectangulaires et d'épaisseur suffisante pour transmettre les charges et résister aux efforts de liaison et de continuité sous sollicitations normales, ou même extrêmes telles que séismes ou chocs d'impact.

Le processus de mise en oeuvre de cette dernière variante entièrement préfabriquée se fait en trois étapes successives: poser d'abord la platine (57) sur le tronçon de tête {16) du poteau inférieur, poser ensuite les quatre poutres des traverses, puis finalement poser le tronçon de base (16) du poteau supérieur sur les quatre poutres en place. Rappelons que ce tronçon de base (16) est préfabriqué solidairement avec la platine (60).

Selon une première variante non illustrée, le portique peut être à une seule travée. Dans ce cas, la figure 7 montre que les morceaux de rive (1) de la traverse s'appuient sur toute la surface du tronçon supérieur (16) des deux poteaux et sont reliés à ce tronçon (16) par les armatures (22) et (23) assurant la continuité des extrémités de la traverse avec les poteaux.

Selon une deuxième variante non illustrée, le portique peut être à deux travées seulement. Dans ce cas, les câbles (3) de la traverse peuvent être filants d'une travée à l'autre pour former une seule ceinture continue relevée en partie haute sur le poteau central et remplacer, ainsi, les chapeaux traditionnels (13).

Selon une troisième variante non illustrée, les morceaux (1) de la traverse peuvent être réalisés à l'aide de sacs souples remplis de matériaux légers pulvérulents, ou de la terre, ou encore un fluide liquide ou gazeux. Dans cette variante, les deux morceaux de rive (1) de chaque travée seraient réalisés en matériaux rigides et résistants pour assurer la bonne tenue de la poutre souple. Cette variante éliminerait pratiquement les risques de l'effet mille feuille précité, dans le cas de sacs remplis de produits légers puisque c'est la rigidité et le poids des planchers qui sont la cause de ce phénomène si meurtrier.

La poutre souple autocontrainte selon l'invention est particulièrement destinée à supporter des chargements très variables ou de très forte intensité par rapport aux charges permanentes, ou encore des charges roulantes importantes, comme pour les ponts industriels ou militaires ou les viaducs ferroviaires.

Le quadrillage de portiques souples selon l'invention trouverait, après essai concluant, une application dans les constructions parasismiques des pays particulièrement victimes des catastrophes inhérentes aux tremblements de terre de grandes amplitudes. D'autres applications pourraient concerner les centrales nucléaires et zones d'enfouissement des déchets radioactifs à construire en région particulièrement exposée aux séismes, ou pour prévoir le cas d'attentat ou d'accident par chutes d'avion gros porteur sur des installations sensibles d'activité chimique ou nucléaire.

Outre les problèmes de sécurité et de prévention des risques majeurs, l'intérêt des structures souples par morceaux réside également dans leur facilité de montage, démontage, transport, et réutilisation éventuelle. D'où une aptitude à l'utilisation en montagne, en expédition, en opération militaire ou policière, ou encore, pour des sauvetages, et, plus généralement, chaque fois qu'un moyen rapide de passage est à envisager. De plus, l'utilisation de poutres souples autocontraintes peut apporter

une réponse au problème de la fissuration du béton armé traditionnel. En effet, on sait que le béton se fissure par traction, et notamment au voisinage des armatures tendues d'une poutre fléchie monolithique traditionnelle. Le problème avec la fissuration est que l'on ignore quand et où, exactement, elle fera son apparition, comment elle évoluera et donc ce qui en résultera quant à la forme précise d'endommagement que subira ultérieurement la poutre au détriment de sa capacité de résistance.

Toutefois on sait, par contre avec certitude, que la fissure entraînera la diminution de raideur de la poutre et surtout, la corrosion des aciers tendus dénudés, hautement préjudiciable à la résistance de la poutre, avec risque de rupture à terme. Or, il faut savoir, que les morceaux de la poutre souple ne sont jamais sollicités en traction. Les problèmes de la fissuration sont donc éliminés en ce qui concerne la poutre souple, les joints entre morceaux jouant le rôle de fissures artificielles sans danger, prévues par le constructeur pour une flexion sans problème majeur.

Une dernière application envisageable, assez particulière celle-là, reste à proposer pour les structures souples, elle concerne le recyclage des déchets. Les boues en provenance des stations d'épuration des eaux atteignent des quantités exponentielles qui posent les problèmes de stockage, de l'utilisation ou de l'élimination. Un procédé biologique par action microbienne a bien été envisagé, mais reste encore trop récent pour être probant. De plus les gaz dégagés risquent d'aggraver la pollution régnante. L'épandage agricole a aussi ses inconvénients et manque de débouchés auprès d'exploitants peu désireux de les utiliser.

Aussi, les poutres souples en morceaux constitués de sacs remplis de boue offriraient peut-être un débouché envisageable à condition d'en généraliser l'usage à la plupart des bâtiments à construire et à l'ensemble des éléments des planchers. Il est possible également que ces boues aient un pouvoir assez isolant pour construire non seulement des planchers, mais aussi des parois isolantes et porteuses en aggloméré de ciment spécial et de boue.

Dans cette hypothèse, pas forcément utopique, les déchets ainsi recyclés pourraient devenir non seulement écologiques et utiles, mais peut-être nécessaires.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1- Poutre souple autocontrainte constituée de morceaux (1) juxtaposés réunis par des galets à gorge (2) à des câbles de tension (3) disposés de part et d'autre de la poutre caractérisée en ce que chaque câble (3) forme une ceinture continue d'une seule pièce rectiligne en partie inférieure, la partie supérieure de cette ceinture étant une ligne brisée de galet (2) à galet (2), et qu'un dispositif (4) de bouclage de la ceinture reliant les deux extrémités du câble (3) comporte un moyen (7) de fermeture du câble (3) et réglage de sa tension.

2- Portique souple multiple à traverse constituée de poutres souples selon revendication 1 caractérisé en ce que les appuis (5) et (6) de ces poutres sont des poteaux morcelés en tronçons (16) (27) et (28) séparées par des joints minces (29) et reliés par des galets à gorge (20) à des câbles de tension (18) (19) et (25) continus et formant une ceinture fermée par le dispositif de bouclage (4), ces poteaux sont articulés à mi- hauteur par un joint épais (30) enrobant une articulation d'axe cylindrique {31).

3- Portiques souples selon revendication 2 caractérisés en ce que les poutres souples de la traverse sont jointives et solidarisées par des câbles de liaison (12) passant sur des galets d'amarrage (11) jumelés aux galets (2) des morceaux de rive (1) des poutres, les galets (2) des autres morceaux (1) étant munis de contre-galets (9) suspendus sous les galets (2) par des étriers (10), un dispositif d'assemblage en béton armé des fers (13) (14) (22) et (24) relie poutres et poteaux.

4- Portique souple selon revendication 2 caractérisé en ce qu'il s'agit d'un portique simple à une seule travée dont les tronçons (28) des poteaux sont reliés par les galets (20) à des câbles de tension (25) , et que les morceaux de rive (1) de la traverse s'appuient sur la totalité du tronçon (28) en tête des poteaux.

5- Portique souple selon revendication 2 caractérisé en ce qu'il s'agit d'un portique à deux travées continues dont les câbles (3) ne sont pas interrompus sur le poteau central, mais sont filants d'une travée à l'autre pour former une seule ceinture continue relevée en partie haute sur le poteau central.

6- Portique souple selon revendications 2 caractérisé en ce que les morceaux (1) de la traverse sont des sacs souples contenant des matériaux légers pulvérulents, de la terre ou un fluide à l'exception des morceaux de rive (1) des poutres qui sont rigides et résistants, et que les tronçons (16) (27) et (28) des poteaux sont métalliques ou en d'autres matériaux rigides et résistants.

7- Quadrillage de portiques (41) formé de portiques souples selon l'une des revendications 2 ou 6, caractérisé en ce qu'il est constitué de portiques multiples orthogonaux éventuellement étagés dont les montants sont des poteaux morcelés armés de câbles continus (39) et (40) passant sur des galets à gorge (20) et disposés sur les quatre faces des tronçons (16) (27) et (28), ces poteaux étant articulés à mi-hauteur autour d'une rotule sphérique (31) noyée dans un joint épais {30), que les poutres souples des traverses sont séparées par un intervalle réservé à l'assemblage des poutres et poteaux par du béton armé des fers (37) et (38), et qu'en travée les galets (2) comportent des contre-galets (9).

8- Quadrillage de portiques selon revendication 7 caractérisé en ce que la liaison des poutres et poteaux comprend des câbles (49) fixés par des boulons (51) aux arceaux d'ancrage {50) entourant l'axe (8) des galets (2), et des câbles (43) en forme de ceinture continue fermée par le dispositif de bouclage (4).

9- Quadrillage de portiques selon revendication 7 caractérisé en ce que les poutres souples des traverses sont reliées par des câbles de liaison (56) comportant le dispositif de fermeture (4) et des galets d'amarrage (53).

10- Quadrillage de portiques selon revendication 7, caractérisé en ce que la liaison des poutres et poteaux est réalisée par des platines {57) et (60) assemblées aux poutres et aux poteaux par des boulons (61), des cornières (58) et des pattes de scellement (59).