Ossatures et procédé de construction d'ossatures en béton ou autre
matériau pierreux.
La présente invention concerne l'exécution d'ossatures de bâtiments, de constructions industrielles, etc. en béton ou autre matériau pierreux. Elle a pour but de réaliser de telles ossatures au moyen d'éléments fabriqués d'avance et reliés entre eux par des noeuds de jonction de manière à supprimer la confection de béton sur chantier, à éviter l'emploi de coffrage et à permettre la construction des ossatures beaucoup plus rapidement et plus économiquement que suivant la technique usuelle du béton armé.
On sait que, par l'usage du béton armé, les constructions en béton ont acquis le caractère de constructions monolithiques dans lesquelles le béton préparé à pied d'oeuvre est moulé sur place dans des coffrages montés à cet effet. Ce mode de construction a comme principal inconvénient, celui d'exiger des délais d'exécution prolongés à cause, d'une part, de la nécessité de subdiviser en plusieurs phases (coffrage, ferraillage, bétonnage) l'exécution du béton armé sur le chantier même, d'autre part, du fait que le décoffrage ne peut avoir lieu qu'après un laps de temps suffisant pour assurer la prise et le durcissement du béton. Ce mode de construction est également coûteux parce qu'il requiert l'utilisation d'une très grande quantité de bois pour les coffrages.
On a naturellement songé à éviter ou à réduire ces inconvénients en faisant usage d'éléments fabriqués à l'avance. C'est ainsi que l'on a fabriqué divers types de hourdis destinés à être posés sur une ossature en acier, en béton armé ou sur des murs porteurs en maçonnerie. Des constructions légères, pavillons et bungalows, ont, d'autre part, été exécutées entièrement au moyen d'éléments fabriqués d'avance. Mais lorsqu'il s'agit de constructions lourdes et de bâtiments à étages multiples, les moyens actuels ne permettent pas de faire usage d'éléments préparés d'avance pour constituer une ossature, à cause de la'difficulté de donner aux noeuds une rigidité suffisante pour résister aux efforts qui les sollicitent en sens divers.
Cette difficulté est résolue par la présente invention suivant laquelle on réalise aux noeuds de jonction la liaison entre les éléments d'ossature fabriqués d'avance, et l'on assure en même temps la rigidité des noeuds, au moyen de précontrainte appliquée à un ou plusieurs de ces éléments.
A cet effet, dans les ossatures composées de colonnes et de poutres par exemple, on utilise, pour mettre en précontrain-te les noeuds de jonction entre colonnes et poutres, les tirants qui servent à réaliser la précontrainte des colonnes, celles-ci assurant la répartition de la précontrainte sur les noauds. Dans une telle construction, le tirant qui exerce la précontrainte sur une colonne adjacente a un noeud, est prolongé au-delà de ce noeud pour étendre à celui-ci la précontrainte dans le sens vertical, soit que le tirant traverse le noeud de part en part, soit qu'il soit subdivisé en deux ou plusieurs barres embrassant le noeud. Dans l'un et l'autre cas la colonne adjacente au noeud assure, par sa surface de contact avec la ou les poutres qui y aboutissent,
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poutres aboutissant à un même noeud peuvent, d'autre part, selon l'invention être reliées entre elles à l'aide de boulons ou autres organes permettant de réaliser une liaison ou une précontrainte horizontale du noeud.
Lorsque les éléments de l'ossature sont des poutres en béton précontraint il est avantageusement fait usage, pour la mise sous précontrainte du noeud, d'une pièce d'accouplement sous tension entre les tirants qui exercent la précontrainte sur les poutres.
Le tirant utilisé dans une colonne ou autre partie continue de l'ossature peut être divisé en tronçons,'chaque noeud où l'adhérence doit être réalisée par mise sous précontrainte étant traversé de part en part par un tronçon. De cette manière,
la construction peut se poursuivre de proche en proche. Les pièces d'accouplement des tronçons de tirant peuvent être utilisées pour réaliser la mise en tension des tronçons déjà en place et'pour
le calage provisoire de l'extrémité du dernier tronçon tendu, avant que la tension soit reprise éventuellement par la mise sous tension du tronçon suivant.
L'invention permet ainsi la réalisation d'ossatures
en béton suivant les mêmes principes constructifs que les ossatures en acier et ce, avec une rapidité, une sûreté et une facilité de montage plus grande encore que dans les constructions
en acier.
Pour réaliser l'invention, on peut faire usage de toutes poutres et colonnes appropriées. Celle-ci étant fabriquées d'avance à l'atelier, on peut en soigner la construction et, si
on le désire, les mettre individuellement sous précontrainte,
soit à l'atelier, soit au chantier. Grâce au mode de construction suivant l'invention, on réalise non seulement une économie de temps considérable, mais on est à même de réduire à des valeurs acceptables, dans les colonnes et dans les noeuds entre poutres et colonnes, tous les efforts de traction susceptibles de prendre naissance dans ces éléments, tant sous les effets des moments fléchissants que des efforts tranchants.
Suivant une autre particularité de l'invention, on donne aux tirants une position excentrée par rapport aux éléments qu'ils consolident, là où il y a lieu de réaliser dans ces éléments une précontrainte de sens inverse à la contrainte que tend
à y provoquer l'application de la charge qu'ils doivent supporter.
L'invention assure également des avantages dans les cas où l'hyperstaticité de l'ossature est réduite en certains endroits, notamment en vue de faciliter le calcul, par des liaisons formant articulation et cela par l'adaptation de surfaces de contact réduites en ces endroits, la sécurité de l'assemblage restant assurée par la mise sous tension du tirant traversant la surface de contact ou adjacent à celle-ci.
Pour bien faire comprendre l'invention, quelques
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férence au dessin annexé, dans lequel:
Fig.l montre une coupe verticale schématique dans l'ossature d'un bâtiment.. -
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<EMI ID=4.1> Fig.6, une variante de la disposition selon la Fig. 2, et la <EMI ID=5.1> Figs. 7, 8 et 9 montrent des variantes de la disposition selon la fig.l Figs.l0 et 11 représentent à l'échelle des Figs. 3 et 4, des coupes horizontales de noeuds comprenant des poutres longitudinales et transversales. Fige. 12 et 13 montrent à plus grande échelle des formes de manchons d'accouplement. <EMI ID=6.1> la fig. 5.
Dans l'ossature de bâtiment dont la Fig.l représente une coupe schématique, 1 désigne les colonnes, 2 les poutres longitudinales, 3 les poutres transversales, A des noeuds en lesquels viennent se greffer sur les colonnes simultanément des poutres longitudinales et transversales, B les noeuds en lesquels viennent se greffer sur les colonnes uniquement des poutres longitudinales. Sur cette figure, on a omis, à dessin, de représenter le hourdis proprement dit dont la jonction avec les poutres peut se faire par tous les systèmes constructifs déjà connus.
Une colonne comprenant des noeuds B est représentée à plus grande échelle en coupe verticale à la Fig.2 et en coupe
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La précontrainte simultanée des colonnes 1 et des noeuds B est ,réalisée par le tirant 4 qui s.'étend sur toute la hauteur du bâtiment et se compose d'une série d'éléments reliés entre eux
au moyen de manchons d'accouplement 5. Au fur et à mesure de l'érec-
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sation, mis en précontrainte en même temps que la colonne 1 située au-dessus de lui. A cet effet, le tirant A est interrompu juste au -dessus du niveau N et la partie de tirant est terminée par une extrémité en queue d'aronde de révolution 6. Il est évident que cette queue d'aronde pourrait être remplacée par une extrémité
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l'appendice du vérin qui exécutera la mise en tension du tirant; b) a permettre le calage provisoire du tirant sous tension en jouant le rôle de butée après introduction des cales 10 qui maintiennent l'allongement du tirant; et c) à assurer la jonction d'un élément du tirant avec l'élément immédiatement supérieur.
Pour permettre la pose du manchon d'accouplement un logement 7 est réservé dans la colonne immédiatement en-dessous de chaque noeud; ce logement se prolonge sur toute la hauteur de la
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poutres 2 qui viennent poser sur les colonnes. Après mise en tension du tirant, les logements 7 et rainures 8 sont remplis de
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Lorsque les noeuds B font partie de portiques de contre-
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contre le renversement, la précontrainte du noeud est rendue polyaxiale, ce qu'on obtient par l'action de tirants horizontaux solidarisant les diverses poutres 2 qui y aboutissent. Ces tirants sont constitués soit pa.r des boulons 11 assemblant les extrémités des poutres entre elles, soit par des fils d'acier de haute résis-
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ligne, soit encore tout autre dispositif réalisant une liaison ou une précontrainte horizontale des noeuds.
Pour réaliser la précontrainte du noeud inférieur par Lequel La colonne s'appuie sur la semelle ou le radier de fonda-
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férieure du tirant dans un bloc spécial 12 évidé, placé dans le sol en dessous du niveau de fondation. Ce bloc a pour objet de répartir l'action du tirant sur la face inférieure du noeud et sa hauteur pourra être réduite au minimum en utilisant à cet effet
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tégeant les parties métalliques contre l'oxydation.
La précontrainte du noeud supérieur de la construction peut être réalisée d'une manière analogue en surmontant les poutres supérieures d'un élément de colonne 14 éventuellement arme et fretté, qui assure une bonne répartition de la précontrainte du
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d'un bloc 15 qui protège les parties contre l'oxydation.
Dans l'exemple des figs. 2, 3 et 4 il est supposé que
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tirant:; 4 situés chacun dans une rainure longitudinale 3 de la colonne.
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à un niveau il! et assure la précontrainte du noeud b en même temps
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tion à colonnes tronçonnées sur -Le hauteur d'un étage. Le noeud
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colonne 1'; l'alvéole 7' de logement du manchon est ménagée dans
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des manchons est réalisée non dans les éléments de colonne mais
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Il est évident que l'on peut se contenter de réaliser la précontrainte après un nombre quelconque d'étages pour autant
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assurer la stabilité de l'ossature en cours de montage.
Les figs. 10 et 11 représentent les vues en plan de noeuds tels que A (fig.l) comprenant des poutres longitudinales 2 et transversales S. Dans la fig.10 la en précontrainte est réalisée par un tirant central, dans la fig.ll par quatre tirants, .
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On pourrait évidemment réaliser .la mise en précontrainte par deux tirants en réservant dans les poutres des rainures pour le passage
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Les boulons il servent à assurer une précontrainte horizontale et créent un état multiple de compression dans le noeud) ils peuvent être supprimés dans le cas où une rigidité absolue du noeud n'est pas nécessaire. Ils peuvent naturellement, si on le désire, être remplacés par tout autre dispositif de liaison ou de précontrainte.
Comme indiqué sur le dessin, les boulons 11 occupent, par rapport aux poutres 2 qu'ils relient, une position excentrée du fait qu'il y a avantage à les placer dans la zone où Passerablage est soumis à l'extension, soit au dessus de l'axe des poutres 2 quand celles-ci reposent sur leurs extrémités, soit en dessous de l'axe quand elles sont.supportées sur toute leur longueur
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4 peuvent de même être placés excentriquement par rapport aux colonnes quand celles-ci sont soumises à des charges unilatérales ou dissymétriques.
Il est d'autre part évidement que, tout ce qui a. été dit relativement aux figs. 2 à 9 reste applicable aux cas des noeuds à poutres longitudinales et transversales.
Quant aux formes de poutres utilisées, toutes les poutres, même celles en béton armé ordinaire, peuvent être employées dans l'exécution du procédé décrit ci-dessus, mais il est évident que des poutres précontraintes ayant le maximum de légèreté, tel-
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se prêteront le mieux au point de vue de l'utilisation économique du procédé.
La solidarité entre les éléments formant les tirants
est assurée par des manchons d'accouplement tels que ceux représen-
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lisés grâce aux cales intermédiaires 16 qui sont subdivisées en
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le manchon 5' est muni intérieurement de filets en sens inverse
dans lesquels se vissent les extrémités 6' des barres filetées
après renflement.
La fig.14 représente l'application, à une colonne suivant l'invention, d'une articulation à un niveau donne afin de
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dans la colonne 1, comporte une saillie 18 de largeur réduite
formant rotule, qui peut être exécutée en béton ou en toute autre
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la précontrainte de la colonne est transmise au noeud.
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être réalisées non seulement en béton ,nais en toute autre matière
capable de résister à. la compression telle que, maçonnerie, pierre naturelle, pierre reconstituée, bois, etc.
Il doit être entendu que les exemples normes ci-dessus
n'ont rien de limitatif soit quant aux possibilités d'application
du procédé faisant l'objet ce l'invention, soit quant aux dispositions et combinaisons non décrites, soit quant aux matériaux utilisables tant pour les poutres et les colonnes que pour les tirants.
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1.- Procédé de construction d'ossatures en béton ou autre pierreux, faite d'éléments fabriqués d'avance et
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se leur liaison à l'endroit des noeuds de jonction en appliquant la précontrainte à un ou plusieurs des éléments qui aboutis-
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sous précontrainte et à assurer leur indéformabilité.