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Poutre en treillis, en béton armé.
La présente invention se rapporte à une poutreen treillis en béton armé et à un procédé pour la fabrication de cette poutre:
Dans le calcul de poutres en treillis, on suppose que les barres sont articulées aux noeuds. Pour autant que les charges à supporter par la poutre agissent aux noeuds' il se produit dans les barres de pures forces de compres- sion et de traction. En pratique, une articulation des bar- res aux noeuds n'est réalisable que difficilement. On se tire d'affaire par conséquent en général en réalisant les barres de la poutre de façon élancée telle que les tensions accessoires restent aussi petites que possible. Ces tensions accessoires prennent naissance par des déformations qui se produisent inévitablement sous l'influence de la charge.
Dans les poutres en treillis qui sont faites com- plètement én acier on peut obtenir par des mesures du genre , mentionné, dans le cas le plus favorable, que les tensions accessoires prenant naissance valent environ'10% des tensions
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principales. Dans une réalisation de la poutre en treillis en béton armé, les différentes barres sont au conttaire essentiellement plus rigides, de sorte que les tensions ac- cessoires valent entre 50 et 100 % des tensions principales.
Il en résulte pour le dimensionnement de la section des bar- res du treillis des difficultés considérables. Une autre difficulté provient dans les poutres en treillis en béton armé, de ce que les forces dans les barres aux noeuds et en particulier dans les barres tendues va.rient par sauts. Il faut donc introduire dans des armatures sur un trajet très court de grandes forces. Comme dans ce but l'adhérence ne suffit pas en général, il faut prévoir des ancrages parti- culiers. De semblables ancrages sont très difficiles à loger dans les sections étroites et augmentent le prix de revient de la fabrication.
La présente invention se propose pour but de trou- ver un remède aux difficultés indiquées et cela par des pro- positions qui permettent de réduire les tensions accessoires aux valeurs usuelles dans le's constructions en acier,-, d'évi- ter l'apparition de tensions de traction dans le béton et de simplifier notablement l'ancrage des forces des barres aux noeuds.
Pour la solution de ces problèmes, la présente invention propose dans une poutre en treillis à béton armé qui est faite de barres tendues et de barres comprimées, de mettre les armatures des barres tendues sous une tension préalable telle que dans l'ensemble de la section du béton de ces barres, les tensions de traction disparaissent com- plètement ou'à peu près.
La disposition est avantageusement telle que les armatures servant à la production de la tension préalable sont placées librement dans le béton et sont ancrées seule- ment par rapport au béton à leurs extrémités d'une manière
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appropriée, par exemple par des disques d'extrémité ou des plaques d'ancrage. On peut ainsi après le bétonnage des bar- res tendues, tendre. les armatures faites en acier avec'des forces élevées par rapport au béton et donner au béton la .tension préalable de compression désirée-
Dans une poutre en treillis de ce genre, la dila- tation du béton se fait indépendamment de la dilatation de l'acier servant d'armature.
Il est par conséquent possible non seulement d'employer, en vue d'une économie de fer,pour les armatures des aciers qui doivent être employés avec des tensions élevées, mais on peut également s'écarter des sections usuelles pour les armatures et employer par exem- ple des câbles ou des fers de section analogue qui présen tent à côté d'une résistance élevée également un faible module d'élasticité. On obtient par de semblables mesures que la tension de l'armature sous l'influence des dilata= tions alternantes du béton après l'introduction de la force de tension préalable (déformations- élastiques et plastiques et retrait) est soumise seulement à des variations tout à fait minimes, que la force de tension préalable reste donc approximativement constante.
Dans le cas de la présente invention, les.barres tendues ne sont plus allongées par rapport à l'état initial mais raccourcies exactement comme les barres comprimées.Com- me les tensions de compression dans les différentes barres ne sont pas très différentes, la déformation du treillis consiste essentiellement seulement en une diminution avec conservation des angles. Ainsi disparaissent les efforts que provoquent les tensions acces'soires. Même dans une poutre en treillis en béton armé, les tensions accessoires peuvent donc être maintenues du même ordre de grandeur que dans 'une poutre en treillis faite d'une pure construction en acier.
Comme on l'a déjà mentionné, on peut, par un choix
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approprié de la tension initiale de compression, obtenir que le béton des barres tendues reste, sous l'influence de la charge calculée, toujours dans la région des tensions de compression. Lorsque par exemple dans une poutre en treillis suivant la présente invention, sous l'influence de la charge alternant, la force de traction d'une barre quelconque est augmentée, ceci signifie seulement pour la section de cette barre que la tension de compression dans le béton est dimi- nuée et que la tension de traction dans l'armature d'acier est augmentée légèrement. Par le fait qu'on évite les ten- sions de traction dans le béton on augmente considérable- ment la sécurité contre le fendillement et par conséquent aussi la stabilité de la construction.
La présente invention propose en particulier de détacher complètement, sur leur pleine longueur, de la sec- tion en béton les armatures servant à la production de la tension initiale et de les tendre par rapport au béton à l'endroit de l'ancrage d'extrémité prévu¯d'une manière ap- propriée. On peut toutefois aussi, suivant une autre propo- sition de la présente invention, opérer de telle manière que l'on tend préalablement par traction par rapport à des bu- tées auxiliaires les armatures avant le bétonnage des bar- res tendues. Par des mesures appropriées on peut obtenir qu'après le détachement des ancrages à l'endroit de ces bu- tées, la force de tension des armatures est transmise à la section de béton de la bride tendue.
Une semblable façon de procéder est avantageuse en particulier lorsque des poutres en treillis sont fabriquées en série sur un chantier. Dans ce cas les frais de fabrication d'une butée auxiliaire ne jouent aucun rôle.
D'autres caractéristiques de l'invention et les avantages qui en résultent découlent de la description donnée ci-dessous de l'exemple de réalisation, représenté au des-
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sin, d'une poutre en treillis en béton armé suivant la pré- sente invention.
La.fig. 1 représente schématiquement une vue d'en- semble de la poutre en treillis.
La fig. 2 montre une coupe par la ligne I-I de.la fig. 1.
La fig. 3 montre un' diagramme de tension dans la section transversale 2-2 de la poutre en treillis avant l'établissement et après la mise sous tension des armatures dtacier.
La fig. 4 montre le diagramme de tension de la même section transversale après l'établissement, c'est-à- dire sous l'action du poids propre.
La fig. 5 montre le diagramme de tension de la même section transversale sous l'influence du poids propre et de la charge de circulation.
Dans l'exemple de réalisation, on a représenté une large poutre de pont qui repose sur deux appuis. La poutre en treillis comprend la bride supérieure a, la bride infé- rieure b parallèle à la précédente, les barres et les montants d.Les armatures servant à la tension initiale sont désignées par, e et e' et e" respectivement. Les armatures e s'étendent sur toute la longueur de la bride inférieure et sont ancrées aux extrémités contre le béton de la bride tendue.
Dans l'exemple de réalisation, on a prévu en outre de courts fers supplémentaires et qui sont ancrés aux avant- derniers noeuds de la même manière que les armatures prin- cipales e. Les fers désignés par e" sont les armatures ser- vant de la même manière pour la- production 'de la tension initiale dans les montants d sollicités par traction.
L'ancrage des armatures tendues aux extrémités peut se faire par différents moyens. Dans l'exemple de réa- @
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lisation, les extrémités des armatures sont immobilisées par des plaques d'ancrage. A la place de ces plaques d'ancrage, on peut effectuer également une fixation à l'aide de man- chons de câbles ou bien utiliser n'importe quel autre moyen approprié. Dans certaines circonstances il est possible éga- lement d'ancrer directement des armatures en béton au moyen de crochets, etc., avant tout lorsque les fers d'armature sont minces.
La tension initiale se fait à l'aide de presses hydrauliques non représentées ou par d'autres moyens, par exemple des leviers, des tiges filetées, etc.
Aussi bien les armatures e que les armatures de traction e' et e" sont, dans l'exemple de réalisation, d.éta- chées sur toute leur longueur du béton de la barre tendue.
Ceci peut être obtenu par le fait que les armatures sont ple- cées, comme le montre en particulier la fig. 2, dans des tubes noyés dans le béton.,On peut obtenir le même effet par le fait u'on prévoit dans le béton des évidements qui reçoivent les armatures avec un jeu approprié. On peut dans le même but décomposer la bride tendue en barres individuel- les de telle manière que les armatures tendues peuvent être placées à l'état libre entre ces barres.
Une autre possibilité de réalisation pour la sé- paration de l'armature tendue du béton qui l'enveloppe, con- siste en ce que le fer est entouré, avant le bétonnage, au moyen d'une matière plastique. La matière pour l'enveloppe- ment doit être suffisamment solide pour supporter la pression du bétonnage et d'autre part elle ne doit opposer au fer tendu aucune résistance notable. On a trouvé convenable par exemple pour cette application les bandages plastiques, usuels dans la construction des chauffages centraux, pour le revêtement des tuyaux.
On peut employer également dans le même but des coquilles en une matière de faible résistance,
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par exemplé des coquilles en béton cellulaire et en des matières analogues, qui sont placées autour des 'fers tendus. ,
Dans la poutre en treillis suivant la présente @ invention, on peut choisir les forces de tension préalable pour les armatures de telle manière 'que toutes les barres de la poutre ne présentent dans le béton que,des tensions de compression. Par une forme approprié donnée au treillis, il devient possible de soumettre à une tension préalable des longueurs entières de barre à l'aide d'armatures conti- nues (par exemple la bride inférieure rectiligne-d'une pou- tre reposant librement).
Dans ce cas, la totalité ou bien, pour l'adaptation à la grandeur différente de force de la barre, une partie de fer darmature seulement est ancrée aux extrémités de la longueur de barre contre ¯le béton et seu- lement aux points d'extrémité du treillis des forces sont cédées du béton aux fers d'armature. En tous les points de noeud situés entre les extrémités, les variations, se fai- sant par sauts, des forces des'barres agissent seulement sur le béton dans lequel elles peuvent être absorbées de manière simple,, car elles correspondent au flux de force naturel. On voit donc qu'il ne faut prévoir en ces noeuds aucune mesure spéciale pour supporter et ancrer les forces de différences.
Ceci.est particulièrement important dans les poutres dans lesquelles l'influence de la charge du trafic l'emporte sur l'influence de la charge permanente. Dans les poutres de ce genre il fallait jusqu'à présent ancrer ¯à peu près toutes les armatures tendues à chaque point de noeud individuel, vu que la variation par sauts des forces de la barre pourrait se faire suivant la position de la charge aussi bien dans une direction que dans l'autre.
Comme en cas de choix correct des' forces de tension: préalable, il ne se produit dans le béton que des tensions de compression., il ne faut pour la fabrication de la nouvelle
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poutre en treillis pas d'autres armatures à part les arma- tures déjà mentionnées servant à la production de la tension préalable. Pour autant que le béton est utilisé avec des tensions élevées il est à recommander en général de poser dans les barres comprimées une armature en fer lâche. Cette armature n'est pas représentée spécialement au dessin.
Les diagrammes de tension représentés aux fige 3, 4 et 5 montrent le fonctionnement statique de la poutre en treillis suivant la présente invention.
On a représenté à la fig. 4 l'état sous l'action des charges permanentes. On voit qu'il y a la même tension de compression aussi bien dans la bride supérieure que dans la bride inférieure. Dans ce cas, les déformations élasti- ques provoquent seulement une diminution minime du système originel. Les tensions accessoires sont alors nulles.
L'état représenté à la fig. 3 avant l'équipement et l'état représenté à la fig. 5 sous l'action de la pleine charge utile font reconnaître tous deux de minimes écarts seulement tandis que comme on l'a représenté, il n'y a que de minimes tensions accessoires.
La comparaison des trois figures entre elles per- met de reconnaître clairement qu'avec l'accroissement de la charge, la tension de compression dans la bride supérieure de la poutre en treillis augmente et que la tension de com- pression produite pa.r la tension initiale dans la bride in- férieure diminue. La tension dans les armatures servant à la production de la tension initiale varie seulement dans de minimes mesures malgré l'accroissement de la charge. On a supposé par exemple que pour la tension initiale on a employé des câbles d'acier qui par suite de leur résistance peuvent être employés avec une tension élevée.
Lors de la fabrication des poutres en treillis, on peut employer des barres tendues qui sont faites d'avan-
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ce, par exemple à l'usine, comme pièces terminées en béton à tension préalable. Dans ce cas, l'effet n'est pas aussi favorable vu que dans des barres tendues il se produit par rapport à l'état initial des allongements et dans les bar- res comprimées des raccourcissements de la longueur de bar- re de sorte que dans l'ensemble il prend naissance des ten- sions accessoires plus élevées.
Revendications s .
1/ Poutre en treillis qui est faite de barres com- primées et de barres tendues pourvues d'armatures, caracté- risée en ce que l'armature des barres tendues reçoit une tension initiale telle que dans la section transversale d'ensemble du béton de ces barres, ,les tensions de traction disparaissent complètement ou à peu près.