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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.