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" SYSTEME DE PIEUX EN BETON MOULES DANS LE SOL ".
La présente invention se rapporte à un procédé d'exécutien de pieux en béton (armé ou non) moulés dans le sole de même qu'à des dispositifs permettant la mise en oeuvre de ce procédé.
On connaît des pieux de ce genre exécutés en enfonçant dans le sole jusqu'à la profondeur voulue , (par battage lan- gage , :forage! ou tout autre procédé.) un tube métallique d'une pièce ou composé- de plusieurs tronçons téléscopiques ou assem- blés entre eux; on déverse du béton dans le tube au fur et à mesure qu'on le retire du. sol, de façon à constituer dans le sol un cylindre ou; pieu en béton capable,,après durcisse..ment du bé'ton, de supporter une certaine charge;
dans certains cas le béton est damé dans le tube, au fur et à mesure de son
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introduction dans celui-ci, ce damage s'effectuant généralement au moyen d'une masse tombant d'une certaine hauteur, sur le béton en question.
Les procédés connus de ces pieux en béton moulés dans le sol présentaient les inconvénients suivants t 1.- Lesterres envahissaient fréquemment le vide laissé par le tube, dans le sol, lors de son extraction et se mélangeaient au béton du pieu, de sorte qu'on n'était jamais certain, ni de la composition de ce béton, ni de la continuite du pieu en béton.
2.- L'absence éventuelle de damage du béton déversé dans le tu- be avait comme conséquence que, dans ce cas, l'on n'étaitja- mais certain ni de le;\. compacité du béton constituant 1e pieu ni de la résistance de ce béton, ni du remplissage parfait, par le béton, du vide laissé dans le sol, par le tube, .lors de son retrait, ni du contact intime entre les terres et le béton du pieu., toutes circonstances de nature à diminuer la force portante du pieu.
3.- En cas de damage du béton dans le tube, il se formait fré- quemment,à l'intérieur de celui-ci, une masse compacte ou bouchon de béton adhérant fortement au tube et entraîné par celui-ci lors de son extraction; le vide laissé par le tube dans le sol, lors de son extraction, ne pouvant dès lors se remplir de béton, celui-ci étant retenu par le bouchon, ce vide était envahi par les terres environnantes d'où inter- ruption de la continuité du pieu en béton et diminution considérable de la force portante de celui-ci.
4.- L'effort de traction à exercer sur le tube pour le retirer du sol était souvent très élevé, exigeant l'action simulta- née de deux sonnettes ou machines d'extraction.
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La présente invention a pour but d'obvier à ces inconve- nients et de rendre possible l'exécution de pieux en béton (armé ou non) moulés dans le sol, en excluant tout envahissement, par les terres environnantes, du vide laissé par le tu- de, dans le sol, lors de son extraction, ainsi que tout mélange de ¯ces terres avec le béton déversé dans le tube en vue de constituer le pieu; elle a d'autre part pour but d'assurer : I.- Une compacité parfaite du béton constituant le pieu.
2.- Le remplissage parfait, par le béLon, déversé dans le tube, du vide laissé par ce tube; dans le sol, lors de son ex- traction.
3.- Une continuité parfaite- du pieu en béton.
4..- Un contact intime et énergique entre le béton du pieu et les terres environnanteso 5,- Une extraction aisée du tube foncé dans le sol.
Dans ce but, selon l'invention, on provoque le soulèvement, en vue de son extraction, du tube foncé dans le sol, en prenant appui sur le béton déversé dans ce tube et on limite ce soulèvement-, de façon à ce que 1' extrémité inférieure du tube reste toujours en dessous du niveau supérieur du béton susdite
A cet effet on introduit dans le tube foncé dans le sol une pièce spéciale de longueur appropriée dont l'extrémité inférieure vient reposer sur le béton déversé dans le tube.
On prend appui, par l'intermédiaire de cette, pièce, sur le béton en question pour provoquer le soulèvement du tube* ON licite éventuellement par une butée le soulèvement du tube par rapport à cette pièce et donc par rapport au niveau supérieur du béton sur lequel cette pièce prend appui,de facon à ce que l'extrémité inférieure du tube reste toujours en dessous de ce niveau.
Eventuellement si l'on désire bétonner le pieu par tronçons, on détermine en conséquence les charges de béton successives à introduire dans le tube. Après introduction. de la charge voulue de béton, on procède au soulèvement du tube en. prenant appui, comme décrit ci-dessus sur ce béton. Après soulèvement du tube de la quantité
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voulue on introduit une nouvelle quantité de béton dans ce tube et on recommence l'opération, jusqu'à ce que le tube ait complètement été extrait du sol et que le vide laissé par ce tube, dans le sol, lors de son extraction, ait complètement été comblé par du béton.
Dans une forme de réalisation particulièrement avantageuse la pièce spéciale que l'on introduit dans le tube foncé dans le sol est constituée par un tube de longueur ap- propriée, que nous dénommerons tube intérieur, dont le diamàtre est inférieur à celui du tube foncé dans le sol, et qui présente un clapet à la partie inférieure, On déverse dans ce tube intérieur le béton devant servi,., à constituer le pieu.
Le clapet étant ouvert et le tube intérieur étant maintenu à la hauteur voulue, ce béton s'écoule dans le tube foncé dans le sol. Lorsqu'une quantité voulue de béton a, de la sorte, été introduite dans ce dernier tube, on referme le clapet et en abaisse le tube intérieur jusqu'à ce que son extrémité inférieure, constituée éventuellement par la face inférieure du clapet, vienne en contact avec le béton. On procède alors au soulèvement.du tube foncé dans le sol en prenant appui sur ce béton par l'intermédiaire du tube intérieur.
D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description des dessins ci-annexés représentant, à ti- tre d'exemples non limitatifs, certaines formes de réalisation de l'invention.
Dans ces dessins
Fig. 1 & 2 donnent une coupe longitudinale axiale du tube foncé dans le sol et du tube intérieur. Fig.I dorme la partie supérieure des deux tubes et la superstructure du tube intérieur, Fig. 2 donne la partie inférieure des deux zubes et le clapet de pied du tube intérieur. Le clapet, la tige du clapet et le piston actionnant le clapet sont représentés non
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coupés, dans ces figures. Le charriot et les câbles servit à la manoeuvre du tube intérieur et à l'extraction du tube foncé dans le sol y sont représentés respectivement en trait interrompu et en point-tirait. Dans ces figures la position des deux tubes, du clapet et du charriot est celle qui précède immédia- tement l'introduction d'une charge de béton.
Fig. 3 est la même coupe que la fig. 2 mais en cas d'exé- cution- d'un pieu en béton armé.,,
Fig. 4-est une vue latérale de la partie supérieure de la superstructure du tube intérieur.
Fig. 5 est une coupe transversale suivant I - 1' de la fig. I.
Fig. 6 est une coupe transversale suivant II- Il' de la fig.I; les terres n'y sont pas représentées.
Figo 7 est une coupe transversale suivant III- III' de la figo2; les terres n'y sont pas représentées.
Fig. 8 est une coupe transversale suivant IV- IV' de la fig.3; les terres n'y sont pas représentées.
Fig. 9 est une vue en évélation du charriQt servant à la manoeuvre du tube intérieur et à l'extraction du tube foncé dais le sol. Les cables servant à cette manoeuvre et à cette extraction y sont représentés en point-tirait; la partie supérieure de la superstructure du tube intérieur y est représentée en trait interrompu. Dans cette figure le charriot occupe une position intermédiaire par rapport à cette superstructure.
Fig. 10 est une coupe transversale suivant V - V' de la figure 9; lasuperstructure du tube intérieur y est représentée en trait interrompu.
Fig. II est une coupe transversale suivant VI - VI' de la fige. 9. Le boulon formant axe y est représente non coupé.
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Fige 12, 13, 14, 15, 16, 17 et 18 représentent schéma tiquement les phases successives du procédé selon l'invention.
FiG. 19 est une vue de face de la superstructure du tube intérieur et du cylindre à piston actionnant le clapet de ce tube, ce cylindre étant surmonté d'un balancier qui permet d' équilibrer les efforts agissant dans les cables servant à la manoeuvre du tube intérieur et à l'extraction du tube foncé dans le sol. Ces cables y coût, représentés en point-tirait, le chrriot en trait interrompu et schématiquement* Fig.20 est une vue en plan de ce balancier et de la par- tie supérieure de ce cylindre.
Le tube I, foncé dans le sol, comporte à la partie supé- rieur un anneau 2 renforcé et deux ouvertures latérales 3 amovible (fig.I). Il est muni à la partie inférieure d'une pointe 4 en béton, métal ou toute autre matière resistante (fig.12), Il est enfoncé ders le sol, jusqu'à la profondeur voulue, par les procédés connus (par ex. battage, lançage ou forage).
Selon la procédé suivant l'invention on introduit dans le tube I, un tube 5 de diamètre légèrement inférieur et de lon- gueur appropriée (fig.I et 2). Pour pouvoir procéder selon 1' invention le tube 5 se termine, à la partie inférieure, par un tronc de cône renversé 8 présentant une ouverture circulai- re 9 laquelle peut être obturée par un clapet conique-6 à fond inférieur plat ou légèrement bombé (fig.2). Le diamètre de ba- se du clapet 6 étant légèrement supérieur au diamètre de l'ou- verture 9, il s'en suit que dans la position de fermeture du clapet, celui-ci prend appui sur le pourtour 10 de l'ouverture 9. Le clapet 6 est actionné par une tige II qui coulisae dans un tube central 12 dont la partie inférieure a un diamètre légèrement supérieur à celui de la tige.
Ce tube 12 est fixé
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au tube 5 au moyen d'entretoises 13 (fig.1) Le tube 5 est surmonté d'une superstructure 7 constituée par la partie supérieure 14 du tube 12 et par deux plats latéraux 15, l'ensemble étant coiffé d'une semelle 16 sur laquelle on fixe le cylindre 17 avec piston 18 servant à la manoeuvre du clapet 6 (fig.I et 5).En vue de la transmission-des efforts de compression la partie supérieure 14 du tube 12 est d'un- diamètre supérieur et d'une épaisseur plus forte que la partie inférieure de ce tube.
Les plats latéraux 15 s'élargissent à la base,de façon à. permettre la. fixation (par ex. par soudure) de la superstruc- ture 7 à la partie supérieure du tube 5 (fig.6). Des entretoi.... ses 19 sont prévues dans le sens perpendiculaire*
Le piston 18 est à double effet et est actionné par exemple par la pression de la vapeur de la sonnette ou de la machi- ne d'extraction du tube I. Cette sonnette ou machine de même que les conduites d'amenée de la vapeur ne sont pas représentées aux dessins. La manoeuvre du piston 18 permet de soulever ou d'abaisser le clapet 6 à volonté.
Le. cylindre 17 présente des oreilles jumelées latérales 20 permettant la fixation des cables qui assurent la manoeuvre du tube 5 et l'extraction du tube I (figI em 4)
Cette manoeuvre et cette extraction se font au moyen d' un charriot comprenant, en ordre principal, deux fers U 26, deux poulies 27, deux crochets mobiles 28 et deux galets de guidage 29 (fig.9, 10 et Il), Chaque poulie 27 est montée avec un crochet 28 sur un axe 30, l'ensemble étant maintenu par un strier 31 présentant de chaque coté- une saillie 32 de forme appropriée qui, lors de 13-assemblage du charriot, s'en- gage dans une ouverture de même forme prévue dans les goussets 33. assemblés aux fers U 26,
fixant ainsi sur ces fers U les deux ensembles.formés chacun. par une poulie 27, un. crochet 28,
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un axe 30 et un étrier 31, Le charriot s'assemble au moyen de deux boulons 34, les buselures 35 maintenant les deux fers U 26 à l'écartement voulu. Lors de l'assemblage du charriot on passe sous les poulies 27 les cables 30 de la machine d' extraction (qui peut être la sonnette de battage) et on fixe l'extrémité de ces câbles, au moyen d'un boulon, aux, oreilles jumelées 20 du cylindre 17, lesquelles présentent à cet effet une ouverture 21 (fig.I et 4).
Le charriot peut se dépecer le long de la superstructure 7 du tube 5 et est guidé dans ce mouvement par les galets 29 qui prennent appui sur le tranchant des plats 15 de cette superstructure.
Les mouvements du charriot sont commandés par les cables 30. Dans la position supérieure du charriot les fers U 26 sont en contact avec la face inférieure de la semelle 16; dons cette position le tube 5 est suspendu au charriot (fig.I).
Le tube I ayant été enfoncé dans le sol à la profondeur voulue on y introduit le tube 5. On procède ensuite au montage du charriot et à la mise en place des câbles 30; en tirant sur ces câbles on soulève le charriot qui entraine le tube 5 et on maintient celui-ci de façon à ce que l'extrémité supérieure du tube 5 soit au même niveau que l'extrémité supérieure du tube 1 (fig.12). La longueur du tube 5 est telle que dans cette position, le clapet 6 étant abaissé, il reste sous ce clapet un espace vide suffisant pour recevoir la première charge de béton devant servir à constituer le pieu.
Le clapet 6 étant abaissé on déverse dans le tube 5 une quantité voulue de béton (fig.13); ce béton l'écoule par 1' ouverture 9 dans le tube I. L'inclinaison des génératrices du tronc de cône 9 et du cane du clapet 6 est telle que le béton ne peut y rester adhérer mais doit s'écoule .
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La charge de béton 36 étant en place dans le tube I,on relève le clapet 6 (fig.14) et on abaisse le tube 5; en largant les câbles 30, jusqu'à- ce que l'extrémité inférieure du tube 5 vienne prendre appui sur le béton 36 (figoI5). On continue à larguer les câbles 30; le tube 5 ne pouvant plus des** cendre, le charriot descend le long de la superstructure 7 de ce tube. jusqu'au moment où. les fers U 26 du charriot viennent prendre appui sur l'extrémité supérieure du tube 1 (fig.16),, La longueur, l'écartement et la forme des crochets 28 sont telles que dans cette position ils se trouvent précisément en face des ouvertures 3 du tube I et que l'accrochage de ce tube au charriot s'opère automatiquement..
On. tire ensuite sur les cablea 30. Sous l'effet de cette traction le charriot remonte et entraine avec lui le tube I.
La traction étant la même dans les brins 30 et 34 (fig.16) l'effort vers le haut exercé sur le tube I est pratiquement égal au double de l'effort total de traction agissant dans les deux. câbles 30. D'autre part les brins 34 transmettent à la superstructure 7 du tube 5 un effort dirigé vers le bas égal à cet effort total de traction; cet effort dirigé vers le bas est transmis par le tube 5 au beton 36 déversé dans le tube 1 et provoque le tassement et la compression de ce béton, lequel, au fur et à. mesure du soulèvement du tube I remplit complètement le vide que ce tube laisse derrière lui dans le sol, et s'applique avec force contre les terres environnantes.
On arrête le soulèvement du tube 1 lorsque les fers U 26 du chariot viennent buter contre la face inférieure de la se- melle 16 de la superstructure 7 du tube 1 (fig.17). La longueur de cette superstructure est telle que dans cette position 1' extrémité inférieure du tube 1 se trouve encore d'une certaine
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quantité (par ex, 10 à 15 cm.) en contre bas de l'extrémité inférieure du tube 5 et par conséquent de la surface supérieure du béton 36. Il n'y a donc pas de danger que le tube I puisse être relevé trop haut et que les terres puissent envahir le vide laissé par ce tube dans le sol, lors de son extraction.
Le tube I ayant été relevé de la quantité voulue, on lache les cables 30, on écarte les crochets 28 puis on tire à nouveau sur les cables 30 qui soulèvent le chariot, lequel entraine le tube 5. Pendant le début de cette opération on maintient les crochets 28 écartés de façon à éviter 1-'accrochage et l'entrainement du tube I.
On arrête le soulèvement du chariot et du tube 5 lorsque l'extrémité supérieure de ce tube se trouve au même niveau que l'extrémité supérieure du tube I. (fig.IB) Le clapet 6 ayant été abaissé on se retrouve dans la même position relative qu'à la fig.12- On introduit une nouvelle charge de béton et l'opération recommence et se renouvelle jusqu'à ce que le tube I ait complètement été retiré du sol et que le vide laissé par ce tube , dans le sol, ait complète ment été comblé au moyen du béton.
Lorsque l'on veut exécuter le pieu moulé dans le sol en béton armé, on introduit dans le tube I, lorsqu'il a été enfon- cé dans le sol à la profondeur voulue, une armature constituée par ex. par des barres rondes verticales 40 maintenues par des cerclages 41 d'un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur du tube 1 (fig.3 et 8) .On introduit ensuite le tu- be 5 dans le tube I. Dans le cas de pieux en béton armé la différence de diamètre entre le tube I et le tube 5 est telle que l'armature du béton trouve facilement place entre les deux tubes, tout en laissant un jeu suffisant pour permettre 1'extraction du tube 1 et le soulèvement du tube 5 sans entraîner cette armature.
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On peut éventuellement surmonter le cylindre 17 d'un balancier 45 de forme appropriée, basculent autour d'un axe 46 et prenant appui sur le cylindre par l'intermédiaire de deux oreilles 47 faisant corps avec la paroi de fond supérieur re 49 de ce cylindre (fig.19 et 20). Dans ce cas on attache les brins 34 des deux cables servant à la manoeuvre du tube 5 et à l'extraction du tube 1, aux deux extrémités du balancier 45 au moyen de boulons 48. Cette disposition permet d'équili- brer exactement les efforts de traction agissant dans ces câbles et de centrer l'effort de compression agissant sur la superstructure du tube 5.
Selon un autre procédé suivant la présente invention l'extraction du tube foncé dans le sol s'opère au moyen d'un vérin (par.ex. hydraulique)) non représenté aux dessins, en prenant appuie comme précédemment, par l'intermédiaire d'une de longueur appropriée, pièce spéciale que l'on introduit dans ce tube, sur le béton y déversé. Comme précédemment le soulèvement du tube foncé dans le sol, subséquent à l'introduction d'une charge de bé- ton. dans ce tubeest limité. par rapport à la position de la pièce spéciale susdite de façon à éviter que les terres n' envahissent le vide laissé par le tube, dans le sol,pendant son soulèvement.
Cette pièce spéciale peut également, comme précédemment être constituée par un tube intérieur avec cla- pet de pied et présentant,, si besoin est, une superstructure de forme appropriée.
Dans une forme particulièrement avantageuse de ce procès dé, le cylindre du vérin est fixé à la partie supérieure de la pièce, spéciale susdite., le piston étant dirigé vers le haut tandis qu'un dispositif approprié relie ce piston à la partie supérieure da tube foncé dans le sol de façon, à- transmettre
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à ce tube l'effort dirigé vers le haut engendré par ce piston.
Le vérin est actionné après qu'une charge voulue de béton a été introduite dans le tube foncé dans le sol et lorsque la pièce spéciale dont question plus haut est en place dans le tube et prend appui sur ce beton. Dès lors l'effort dir igé vers le haut, transmis au tube enfoncé dans le sol provoque le soulèvement de celui-ci tandis que la réaction équivalante, dirigée vers le bas, qui agit sur le cylindre du vérin, est reprise par la pièce spéciale qui sous l'effet de cette réaction comprime fortement le béton sousjaçant et provoque son tassement.
Après soulèvement du tube foncé dans le sol, de la quantité voulue, une nouvelle charge de béton est introduite dans ce tube et l'opération recommence et est renouvelée jusqu'à extraction complète du tube et betonnage complet du vide laissé par ce tube dans le sol.
Dans une autre forme de réalisation particulièrement avantageuse de ce procédé, le cylindre du vérin est maintenu au dessus de la pièce spéciale dont question plus haut, par un dispositif approprié attaché à la partie supérieure du tube foncé dans le sol; le piston du vérin est dirigé vers le bas et transmet un effort de même sens à la pièce spéciale,qui reporte cet effort sur le béton sous-jaçant; dans ce cas c' est la réaction dirigée vers le haut, agissant sur le cylindre du vérin, qui provoque le soulèvement du tube foncé dans le sole Pour le surplus le processus est le même que dans la forme de réalisation précédente.
Les procédés selon l'invention présentent de multiples avantages*
Ainsi, par exemple, le mélange des terres entourant le tube foncé dans le sol, avec le béton servant à constituer le pieum'est pas possible,le soulèvement du tube en question
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étant limité par rapport à la surface supérieure du béton déversé dans ce tube de telle façon que l'extrémité inféri- eure de ce tube reste toujours à une distance suffisante en dessous de cette surface.
Grace à la forte compression transmise au béton déversé dans le tube foncé dans le sol, ce béton acquiert une compa- cité parfaite et une résistance élevée, tandis que les diffé- rentes couches de. béton du pieu se soudent parfaitement les unes aux autres; d'autre part cet- effort de compression assure le remplissage parfait, par ce béton, du vide laissé dans le sol, par le tube en question, lors de son extraction" Bien plus, le béton refluant sous l'effet de cet effort de compres- sion s'applique avec. force contre les terres environnantes et dans certains cas même- y pénètre ou les refoule en partie;
il en résulte un contact intime et énergique de ce béton et de ces terres ainsi qu'une grande rugosité de la surface du pieu en contact avec. ces terres, toutes circonstances qui sont de nature à augmenter sensiblement la force portante du pieu.
La formation d'un bouchon de béton adhérant à la partie inférieure du tube foncé dans le sol et provoquant l'envahis- sement,. par les terres environnantes, du vide qui se forme dans le sol, lors du soulèvement du tube et du bouchon qui y adhère, n'est pas possible*
La mise en oeuvre du tube intérieur, avec clapet de pied, permet le bétonnage graduel et complet du pieu sans devoir re- tirer ce tube intérieur du tube foncé dans le sol pour 1'intro- duction des charges successives de béton.
La mise en oeuvre du chariot en cas d'utilisation de ca- bles pour la manoeuvre du tube intérieur et l'extraction du tube foncé dans le sol, simplifie et facilite grandement les opérations à effectuer..
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De même la mise en oeuvre, dans ce cas, du balancier permet l'équilibrage parfait des efforts agissant dans les cables et le centrage de la résultante de ces efforts.
La mise en oeuvre du cylindre a piston pour la manoeuvre du clapet rend cette manoeuvre simple et aisée.
La forme en tronc de cône renversé de la partie inférieur re du tube intérieur, de même que la forme conique du clapet, assurent un écoulement parfait du béton, une fermeture sure et aisée de l'orifice inférieur de ce tube et une bonne transmis.... sion des efforts du clapet au tube et inversément.
La forme de la superstructure du tube intérieur et son assemblage à ce tube, permet une bonne transmission des efforts tout en dégageant suffisamment l'orifice supérieur de ce tube en vue de l'introduction aisée du béton.
En cas d'extraction du tube foncé dans le sol par l'action des cables d'une sonnette ou machine d'extraction, l'effort de traction que l'on peut exercer sur le tube est doublé ce qui rend l'extraction plus aisée et peut éviter de devoir avoir recours à l'action simultanée de deux sonnettes ou ma- chines d'extraction lorsque l'effort de traction développé par une seule est insuffisant,
En cas d'extraction du tube foncé dans le sol par l'action d'un vérin, le dimentionnement convenable de ce vérin et l'utilisation d'une pression suffisante du fluide servant à actionner ce vérin, permettent d'exercer sur le tube en question des efforts de traction particulièrement élevés.
Il va de soi que la présente invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et représentées, ces dernières pouvant être modifiées selon l'exigence de la pratique sans se départir de ce fait du principe de l'inven. tion.
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"SYSTEM OF CONCRETE PILES MOLDED IN THE SOIL".
The present invention relates to a method of executing concrete piles (reinforced or not) molded in the sole, as well as to devices allowing the implementation of this method.
Piles of this kind are known, made by driving into the sole to the desired depth, (by driving lan- guage,: drilling! Or any other process.) A metal tube of one piece or composed of several telescopic sections. or assembled together; concrete is poured into the tube as it is withdrawn from. soil, so as to constitute in the soil a cylinder or; concrete pile capable, after hardening of the concrete, of supporting a certain load;
in some cases the concrete is tamped in the tube, as it is
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introduction into it, this tamping generally being carried out by means of a mass falling from a certain height on the concrete in question.
The known methods of these concrete piles molded in the ground had the following drawbacks: 1.- Lesterres frequently invaded the vacuum left by the tube, in the ground, during its extraction and mixed with the concrete of the pile, so that one was never certain, neither of the composition of this concrete, nor of the continuity of the concrete pile.
2.- The possible lack of tamping of the concrete poured into the pipe had the consequence that, in this case, it was never certain whether it was; \. compactness of the concrete constituting the pile neither of the resistance of this concrete, nor of the perfect filling, by the concrete, of the void left in the ground, by the tube, during its withdrawal, nor of the intimate contact between the earth and the concrete of the stake., any circumstances likely to reduce the bearing strength of the stake.
3.- If the concrete was tamped in the tube, a compact mass or concrete plug was often formed inside the tube, strongly adhering to the tube and dragged by it during its extraction. ; the vacuum left by the tube in the ground, during its extraction, therefore not being able to fill with concrete, this one being retained by the stopper, this vacuum was invaded by the surrounding earth from where interruption of the continuity concrete pile and a considerable reduction in its load-bearing capacity.
4.- The tensile force to be exerted on the tube to remove it from the ground was often very high, requiring the simultaneous action of two bells or extraction machines.
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The object of the present invention is to obviate these drawbacks and to make possible the execution of concrete piles (reinforced or not) molded into the ground, excluding any invasion, by the surrounding land, of the void left by the soil. pipe, in the ground, during its extraction, as well as any mixture of ¯this earth with the concrete poured into the tube in order to constitute the pile; it also aims to ensure: I.- Perfect compactness of the concrete constituting the pile.
2.- The perfect filling, by concrete, poured into the tube, of the vacuum left by this tube; in the ground, during its extraction.
3.- Perfect continuity - of the concrete pile.
4 ..- An intimate and energetic contact between the concrete of the pile and the surrounding earth o 5, - An easy extraction of the dark tube in the ground.
For this purpose, according to the invention, one causes the lifting, with a view to its extraction, of the dark tube in the ground, by resting on the concrete poured into this tube and this lifting is limited, so that 1 the lower end of the tube always remains below the upper level of the aforesaid concrete
To this end, a special piece of suitable length is introduced into the dark tube in the ground, the lower end of which rests on the concrete poured into the tube.
It is supported, through this, part, on the concrete in question to cause the lifting of the tube * ON possibly lawful by a stop the lifting of the tube relative to this part and therefore relative to the upper level of the concrete on which this piece is supported, so that the lower end of the tube always remains below this level.
If it is desired to concrete the pile in sections, the successive concrete loads to be introduced into the tube are consequently determined. After introduction. of the desired concrete load, the tube is lifted at. taking support, as described above on this concrete. After lifting the tube from the amount
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desired, a new quantity of concrete is introduced into this tube and the operation is repeated, until the tube has been completely extracted from the ground and the vacuum left by this tube, in the ground, during its extraction, has completely filled with concrete.
In a particularly advantageous embodiment, the special piece which is introduced into the dark tube in the ground consists of a tube of suitable length, which we will call the inner tube, the diameter of which is smaller than that of the dark tube in the ground. the ground, and which has a valve at the lower part, is poured into this inner tube the concrete to be used,., to constitute the pile.
With the valve open and the inner tube held at the desired height, this concrete flows into the dark tube in the ground. When a desired quantity of concrete has thus been introduced into the latter tube, the valve is closed and the inner tube is lowered until its lower end, possibly formed by the lower face of the valve, comes in. contact with concrete. The dark tube is then lifted into the ground by resting on this concrete via the inner tube.
Other characteristics of the invention will emerge from the description of the appended drawings showing, by way of non-limiting examples, certain embodiments of the invention.
In these drawings
Fig. 1 & 2 give an axial longitudinal section of the dark tube in the soil and the inner tube. Fig. I sleeps the upper part of the two tubes and the superstructure of the inner tube, Fig. 2 gives the lower part of the two zubes and the foot valve of the inner tube. The valve plug, the valve stem and the piston actuating the valve are shown not
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cut, in these figures. The carriage and the cables were used to maneuver the inner tube and to extract the dark tube from the ground are represented there respectively in broken lines and in point-pull. In these figures the position of the two tubes, of the valve and of the carriage is that which immediately precedes the introduction of a load of concrete.
Fig. 3 is the same section as in FIG. 2 but in case of execution- of a reinforced concrete pile. ,,
Fig. 4-is a side view of the upper part of the inner tube superstructure.
Fig. 5 is a cross section along I - 1 'of FIG. I.
Fig. 6 is a cross section along II- II 'of fig.I; land is not represented there.
Figo 7 is a cross section along III-III 'of Figo2; land is not represented there.
Fig. 8 is a cross section along IV-IV 'of FIG. 3; land is not represented there.
Fig. 9 is an elevation view of the cart used to maneuver the inner tube and to extract the dark tube from the ground. The cables used for this maneuver and this extraction are represented in point-pull; the upper part of the inner tube superstructure is shown in broken lines. In this figure, the cart occupies an intermediate position with respect to this superstructure.
Fig. 10 is a cross section along V - V 'of FIG. 9; the superstructure of the inner tube is shown in broken lines.
Fig. It is a cross section along VI - VI 'of the figure. 9. The y-axis bolt is shown as uncut.
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Figs 12, 13, 14, 15, 16, 17 and 18 schematically represent the successive phases of the process according to the invention.
FiG. 19 is a front view of the superstructure of the inner tube and of the piston cylinder actuating the valve of this tube, this cylinder being surmounted by a rocker which makes it possible to balance the forces acting in the cables used to maneuver the inner tube and extracting the dark tube from the soil. These cables cost there, represented in point-tirait, the chrriot in broken lines and schematically * Fig.20 is a plan view of this balance and of the upper part of this cylinder.
Tube I, sunk into the ground, has at the top a reinforced ring 2 and two removable side openings 3 (fig.I). It is fitted at the lower part with a point 4 made of concrete, metal or any other resistant material (fig. 12), It is driven into the ground, to the desired depth, by known methods (e.g. threshing , launching or drilling).
According to the process according to the invention, a tube 5 of slightly smaller diameter and of suitable length is introduced into the tube I (fig. I and 2). In order to be able to proceed according to the invention, the tube 5 ends, at the bottom, with an inverted truncated cone 8 having a circular opening 9 which can be closed by a conical valve-6 with a flat or slightly convex bottom bottom ( fig. 2). The base diameter of the valve 6 being slightly greater than the diameter of the opening 9, it follows that in the closed position of the valve, the latter rests on the periphery 10 of the opening 9 The valve 6 is actuated by a rod II which slides in a central tube 12, the lower part of which has a diameter slightly greater than that of the rod.
This tube 12 is fixed
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to the tube 5 by means of spacers 13 (fig. 1) The tube 5 is surmounted by a superstructure 7 formed by the upper part 14 of the tube 12 and by two side plates 15, the assembly being capped by a sole 16 on which is fixed the cylinder 17 with piston 18 serving to operate the valve 6 (fig. I and 5). In view of the transmission of the compressive forces, the upper part 14 of the tube 12 is of a greater diameter and thicker than the lower part of this tube.
The side dishes 15 widen at the base, so as to. allow the. fixing (eg by welding) of the superstructure 7 to the upper part of the tube 5 (fig.6). Spacers .... its 19 are provided in the perpendicular direction *
The piston 18 is double-acting and is actuated, for example, by the pressure of the steam from the bell or the machine for extracting tube I. This bell or machine as well as the steam supply pipes do not are not shown in the drawings. The operation of the piston 18 makes it possible to raise or lower the valve 6 at will.
The. cylinder 17 has lateral twin ears 20 allowing the fixing of the cables which ensure the operation of the tube 5 and the extraction of the tube I (figI em 4)
This maneuver and this extraction are done by means of a carriage comprising, in main order, two U irons 26, two pulleys 27, two movable hooks 28 and two guide rollers 29 (fig. 9, 10 and II), Each pulley 27 is mounted with a hook 28 on a pin 30, the assembly being held by a groove 31 having on each side a projection 32 of suitable shape which, during 13-assembly of the trolley, engages in an opening of the same shape provided in the gussets 33. assembled with the irons U 26,
thus fixing on these U irons the two ensemble.formés each. by a pulley 27, a. hook 28,
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a pin 30 and a stirrup 31, the carriage is assembled by means of two bolts 34, the nozzles 35 maintaining the two irons U 26 at the desired spacing. When assembling the trolley, the cables 30 of the extraction machine (which may be the threshing bell) are passed under the pulleys 27 and the end of these cables is fixed, by means of a bolt, to the, twin ears 20 of cylinder 17, which have for this purpose an opening 21 (fig.I and 4).
The carriage can be cut up along the superstructure 7 of the tube 5 and is guided in this movement by the rollers 29 which bear on the cutting edge of the plates 15 of this superstructure.
The movements of the carriage are controlled by the cables 30. In the upper position of the carriage, the irons U 26 are in contact with the lower face of the sole 16; in this position the tube 5 is suspended from the trolley (fig.I).
The tube I having been driven into the ground to the desired depth, the tube 5 is introduced therein. The trolley is then assembled and the cables 30 are fitted; by pulling on these cables, the carriage which drives the tube 5 is lifted and the latter is held so that the upper end of the tube 5 is at the same level as the upper end of the tube 1 (fig.12). The length of the tube 5 is such that in this position, the valve 6 being lowered, there remains under this valve a sufficient empty space to receive the first load of concrete to be used to constitute the pile.
With the valve 6 lowered, a desired amount of concrete is poured into the tube 5 (fig.13); this concrete flows through the opening 9 in the tube I. The inclination of the generatrices of the truncated cone 9 and of the valve rod 6 is such that the concrete cannot remain adhered to it but must flow.
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The concrete load 36 being in place in the tube I, the valve 6 is raised (fig.14) and the tube 5 is lowered; by releasing the cables 30, until the lower end of the tube 5 comes to rest on the concrete 36 (figoI5). We continue to release the cables 30; the tube 5 no longer being able to ash, the cart descends along the superstructure 7 of this tube. until the moment where. the irons U 26 of the carriage come to rest on the upper end of the tube 1 (fig. 16) ,, The length, the spacing and the shape of the hooks 28 are such that in this position they are precisely in front of the openings 3 of tube I and that the hooking of this tube to the trolley takes place automatically.
We. then pulls on the cables 30. Under the effect of this traction, the trolley goes up and takes with it tube I.
The traction being the same in the strands 30 and 34 (fig. 16) the upward force exerted on the tube I is practically equal to the double of the total tensile force acting in both. cables 30. On the other hand the strands 34 transmit to the superstructure 7 of the tube 5 a force directed downwards equal to this total tensile force; this downwardly directed force is transmitted by the tube 5 to the concrete 36 discharged into the tube 1 and causes the settlement and compression of this concrete, which, as and when. measurement of the lifting of the tube I completely fills the void that this tube leaves behind in the ground, and applies forcefully against the surrounding earth.
The lifting of the tube 1 is stopped when the irons U 26 of the carriage come up against the underside of the sole 16 of the superstructure 7 of the tube 1 (fig.17). The length of this superstructure is such that in this position the lower end of the tube 1 is still at a certain point.
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quantity (eg 10 to 15 cm.) against the bottom of the lower end of the tube 5 and therefore of the upper surface of the concrete 36. There is therefore no danger that the tube I could be raised too high and that the earth can invade the void left by this tube in the ground, during its extraction.
The tube I having been raised by the desired quantity, the cables 30 are released, the hooks 28 are removed and then the cables 30 are pulled again which raise the carriage, which drives the tube 5. During the start of this operation, the the hooks 28 spaced apart so as to avoid 1-hooking and the entrainment of the tube I.
The lifting of the carriage and of the tube 5 is stopped when the upper end of this tube is at the same level as the upper end of tube I. (fig.IB) The valve 6 having been lowered, we find ourselves in the same position relative to fig. 12- A new load of concrete is introduced and the operation begins again and is repeated until the tube I has been completely removed from the ground and the vacuum left by this tube in the ground , has been completely filled in with concrete.
When the pile is to be built into the reinforced concrete floor, when it has been driven into the soil to the required depth, tube I is introduced into the tube I, for example. by vertical round bars 40 held by straps 41 with a diameter slightly less than the inside diameter of tube 1 (fig. 3 and 8). Then tube 5 is introduced into tube I. In the case of steel piles reinforced concrete the difference in diameter between the tube I and the tube 5 is such that the reinforcement of the concrete easily finds place between the two tubes, while leaving a sufficient clearance to allow the extraction of the tube 1 and the lifting of the tube 5 without involving this reinforcement.
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One can optionally overcome the cylinder 17 of a balance 45 of appropriate shape, tilt around an axis 46 and bearing on the cylinder by means of two ears 47 integral with the upper bottom wall re 49 of this cylinder. (fig. 19 and 20). In this case, the strands 34 of the two cables used for maneuvering the tube 5 and for extracting the tube 1 are attached to the two ends of the rocker 45 by means of bolts 48. This arrangement makes it possible to balance the forces exactly. tensile force acting in these cables and to center the compressive force acting on the superstructure of the tube 5.
According to another method according to the present invention, the extraction of the dark tube in the ground is carried out by means of a jack (for example hydraulic)) not shown in the drawings, by taking support as before, by means of 'a suitable length, special piece that is introduced into this tube, on the concrete poured into it. As before, the lifting of the dark tube in the ground, subsequent to the introduction of a load of concrete. in this tube is limited. relative to the position of the aforementioned special piece so as to prevent the earth from invading the void left by the tube, in the ground, during its lifting.
This special part can also, as before, consist of an inner tube with a foot valve and having, if necessary, a superstructure of suitable shape.
In a particularly advantageous form of this process, the cylinder of the jack is fixed to the upper part of the part, special aforesaid., The piston being directed upwards while a suitable device connects this piston to the upper part of the tube. dark into the ground so as to- transmit
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to this tube the force directed upwards generated by this piston.
The jack is actuated after a desired load of concrete has been introduced into the dark tube in the ground and when the special part referred to above is in place in the tube and is supported on this concrete. Therefore the force directed upwards, transmitted to the tube embedded in the ground causes the lifting of the latter while the equivalent reaction, directed downwards, which acts on the cylinder of the jack, is taken up by the special part which under the effect of this reaction strongly compresses the underlying concrete and causes it to settle.
After lifting the dark tube in the ground, by the desired quantity, a new load of concrete is introduced into this tube and the operation begins again and is repeated until the tube is completely extracted and the vacuum left by this tube in the tube is completely concreted. ground.
In another particularly advantageous embodiment of this method, the cylinder of the jack is held above the special part mentioned above, by a suitable device attached to the upper part of the dark tube in the ground; the ram piston is directed downwards and transmits a force in the same direction to the special part, which transfers this force to the underlying concrete; in this case it is the reaction directed upwards, acting on the cylinder of the jack, which causes the lifting of the dark tube in the sole. For the rest, the process is the same as in the previous embodiment.
The methods according to the invention have multiple advantages *
Thus, for example, the mixing of the earth surrounding the dark tube in the ground, with the concrete used to constitute the pile is not possible, the lifting of the tube in question
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being limited with respect to the upper surface of the concrete poured into this tube such that the lower end of this tube always remains at a sufficient distance below this surface.
Thanks to the strong compression transmitted to the concrete poured into the dark tube in the ground, this concrete acquires perfect compactness and high resistance, while the different layers of. pile concrete weld perfectly to each other; on the other hand, this compressive force ensures the perfect filling, by this concrete, of the void left in the ground, by the tube in question, during its extraction. "Moreover, the concrete flowing back under the effect of this force of compression is applied with force against the surrounding land and in some cases even penetrates or partially pushes it back;
the result is an intimate and energetic contact of this concrete and these earths as well as a great roughness of the surface of the pile in contact with it. these lands, all circumstances which are likely to significantly increase the bearing strength of the stake.
The formation of a concrete plug adhering to the lower part of the tube dark in the ground and causing the invasion. by the surrounding earth, the vacuum which forms in the ground, during the lifting of the tube and the plug which adheres to it, is not possible *
The use of the inner tube, with foot valve, allows the gradual and complete concreting of the pile without having to remove this inner tube of the dark tube in the ground for the introduction of the successive loads of concrete.
The implementation of the trolley in case of use of cables for the maneuvering of the inner tube and the extraction of the dark tube in the ground, simplifies and greatly facilitates the operations to be carried out.
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Likewise, the implementation, in this case, of the balance allows the perfect balancing of the forces acting in the cables and the centering of the resultant of these forces.
The use of the piston cylinder for the operation of the valve makes this operation simple and easy.
The inverted truncated cone shape of the lower part of the inner tube, as well as the conical shape of the valve, ensure a perfect flow of the concrete, a safe and easy closing of the lower orifice of this tube and a good transmission. ... pressure from the valve to the tube and vice versa.
The shape of the superstructure of the inner tube and its assembly to this tube allows good transmission of forces while sufficiently clearing the upper orifice of this tube for the easy introduction of the concrete.
In the event of extraction of the dark tube in the ground by the action of the cables of a bell or extraction machine, the tensile force that can be exerted on the tube is doubled which makes the extraction more easy and can avoid having to resort to the simultaneous action of two bells or extraction machines when the tensile force developed by only one is insufficient,
In case of extraction of the dark tube in the ground by the action of a jack, the appropriate dimensioning of this jack and the use of sufficient pressure of the fluid used to actuate this jack, make it possible to exert on the tube particularly high tensile forces.
It goes without saying that the present invention is in no way limited to the embodiments described and shown, the latter being able to be modified according to the requirements of practice without thereby departing from the principle of the invention. tion.