<Desc/Clms Page number 1>
MEMOIRE DESCRIPTIF déposé l'appui diane demande de BREVET D'INVENTION Monsieur Eugène FERYSSINET demeurant; 28, Rue Saint-James, à Neuilly-sur-Seine, Seine, France pour; Procédé de réalisation par éléments séparés de constructions foncées; et notamment de pieux, et consructions ainsi obtenues. Convention Internationale de 1883, eu égard, à la demande de brevet déposée en France le 19 Juillet 1944.
Dans des demandes de brevets, brevets et publica- tions antérieurs; le Demandeur a montré qu'on pouvait obtenir soit avec des matériaux homogènes isotropes d'une seule venus, soit avec des pièces séparées juxtaposées avec ou sans inter- position de joint; des éléments de construction à condition de soumettre l'ensemble à une compression permanente d'importanoe suffisante pour développer en tous points des contraintes lo- cales supérieures aux contraintes de traction que peut avoir à subir l'élément considéré;
avec des pièces séparées on peut ainsi obtenir des éléments de construction présentant les mêmes qualités que les éléments d'une seule venue,
La présente invention a pour objet un ensemble de moyens dont la mise en oeuvre permet de fabriquer des élé- ments de construction généralement cylindriques ou prismatiques qui, selon les méthodes antérieures, auraient été construits hors sol, en général avec des dimensions au moins égales à leurs dimensions définitives, pour 8tre .enfoncées le plus souvent selon la verticale.
Elle concerne par exemple les pieux; -colonnes ou caissons de fondation mis en fiche par di- vers procédés, battage, havage, injections d'eau on d'air, vis- sage, fonçage à l'air comprimé,etc... et elle a pour but de remplacer ces constructions en une seule pièce s'élevant à. de grandes hauteurs au-dessus du sol avent fonçage, par des constructions faites progressivement au cours même du fonçage, de telle façon que leur hauteur au-dessus du terrain on du plancher de travail demeure toujours petite et commode pour l'exécution.
Si toutefois la direction de fonçage ntest pas verticale; cette condition devra s'entendre de la longueur de l'ouvrage selon la direction de fonçage à compter du plan de départ.
L'invention est applicable à des constructions de toutes formes et dimensions sous la seule réserve de leurs , surfaces extérieures restent parallèles à la direction de fon- cage.
<Desc/Clms Page number 2>
Suivant l'invention, la construction est divisée par des surfaces, en principe, mais non nécessairement, pla- nes, équidistantes et normales à la direction de fonçage, en tronçons (susceptibles eux-mêmes d'être divisés en plusieurs fragments pouvant être assemblés entre eux suivant les tech- niques ordinaires du béton précontraint), exécutés par élé- ments moulés d'avance. De préférence, on détermine les formes générales et les divisions de façon à obtenir des parties élémentaires de formes simples et de dimensions réduites, fa- ciles à construire et à manipuler; celles-et pourront, par exemple être réalisées en bétons moulés mécaniquement et doués des plus hautes qualités de compacité et de résistance réalisables par les meilleures techniques.
L'ensemble des tronçons ainsi définis est assemblé par un jeu d'armatures en tension pouvant par exemple aller d'une extrémité à l'autre de la construction. Ces armatures sont, de préférence, extérieures et ancrées à poste fixe dans les éléments terminaux. Suivant l'invention, la réalisation de la construction est entreprise à l'avancement, c'est-à- dira que, à partir d'une extrémité, chacun des tronçons est mis en place à la suite des précédents,. Pour ce faire, les armatures sont tendues entre le premier tronçon et le der- nier tronçon mis en place et, sans relâcher cette tension, le tronçon suivant est appliqué contre les précédents, puis sans perte de tension, les armatures sont alors tendues de manière à comprimer le tronçon qui vient d'être placé contre les précédente.
L'opération est ainsi poursuivie jusqu'à. l'achèvement de la construction. Un moyen particulièrement avantageux de maintenir sous tension les armatures pendant la mise en place d'un tronçon consiste à utiliser un collier qui applique latéralement les armatures contre les tronçons déjà placés, tout en dégageant complètement la surface de joint pour permettre la pose du tronçon suivant.
Dans le cas des constructions foncées, ce collier peut avantageusement être utilisé pour l'enfoncement dans le sol de la construction.
Les avantages de l'application du système, par exemple dans le cas particulier des pieux, sont les suivants:
1 ) possibilité de supprimer les sonnettes et autres apparaux de misa en fiche, encombrants, onéreux, d'un maniement difficile et parfoisdangereux et qui exigent par leur poids et la nécessité de leur stabilité, la préparation de sols ou de planchers bien dressés et très résistants;
2 ) en conséquence de la suppression de ces engins, possibilité de battre économiquement un petit nombre de pieux, voire un seul, ce qui est en pratique impossible, parce que trop onéreux avec l'emploi des matériels énormes exigés par la technique usuelle;
3 ) suppression des difficultés de bardage et de dressage d'éléments, très lourds: sonnette ou pieux;
4 ) remplacement des moules allongés destinés aux pieux entiers par des moules pour éléments circulaires de faible hauteur;
5 ) possibilité d'obtenir pour ces pièces de faible volume les avantages du démoulage immédiat et des durcisse- ments ultra-rapides joints à de très hautes compacités et résistances, ensemble de qualités résultant de l'association
<Desc/Clms Page number 3>
de vibrations, à très hautes valeurs du produit fréquence par accélération, avec des compressions de valeur convena- ble; ces qualités du béton assurent en outre les avantages de résistance au point de vue chimique. En général le bé- ton des pieux habituels est peu compact et très attaquable par les eaux agressives. Or, l'action des eaux du sous-sol sur les pieux et autres supports enterrés constitue dans beaucoup de cas un grave danger.
On pourrait d'ailleurs parfaire la protection qui résulte pour les pieux de la qualité de leurs bétons par une protection des éléments, durcis; par imprégnation sous vide, suivi de mise en pres- sion, à l'aide d'en produit protecteur à base de bitume ou de brai;
6 ) possibilité d'éviter à avoir à fixer à l'avance la longueur des pieux d'après des supputations presque toujours erronées car elles impliquent une connaissance préalable du niveau d'arrêt des pieux qui ne peut être obtenus que par le fonçage lui-mame.
Trop longs, les pieux doivent être récépés, trop courts, on doit faire des allon- gements sur place. coûteux et lents qui impliquent l'immo- bilisation pendant le durcissement des bétons supplémentai- res, des engins de battage, ou des déplacements multiples et coûteux de ceux-ci;
7 ) facilité d'augmenter la longueur des pieux et leur diamètre dans de grandes proportions sans être limité par la puissance des engins de manutention, l'aug- mentation du diamètre extérieur pouvant être obtenue par l'amincissement de la paroi, sans accroître la dépense en béton,- ce qui permet d'obtenir : a) une augmentation de la surface de frottement contre le sol; b) une augmentation du volume extérieur des pieux, donc de la compression du terrain réalisée par leur enfon- cement;
c) une poussée d'Archimède due à. la différence de densité spécifique entre le terrain et les pieux creux du grand diemètre extérieur.
8 ) Des économies sur le battage et la puissance des moutons. Les pieux précontraints étant élastiques au re- bours des pieux armés, le rendement des organes de battage est maximum. Dans les pieux armés, une grande partie de l'énergie de battage est perdue en frottement entre les armatures et le béton parce que ces éléments ne se défor- ment pas de la même manière sous l'action des chocs.
9 ) Fortes économies sur les armatures. les armatures dans les pieux ordinaires peuvent être nécessitées : a) par les efforts de flexion développés par le poids du pieu. lors de sa mise en fiche; b) par des efforts de flexion au cours du fonçage; rencontre éventuel d'obstacles dissymétriques, flambement du pieur trop long sous les efforts de fonçage en terrain très mou.; c) par des efforts de flexion permanents résultant des conditions générales de travail du pieu; ce sont en général
<Desc/Clms Page number 4>
les plus faibles et, par application des pieux conformes à l'invention, ces efforts disparaissent souvent en raison de la régularité desdits pieux et de leurs grands diamè- tres.
L'invention supprime évidemment les armatures cor- respondant aux efforts de levage, généralement les plus importants de tous les efforts de flexion dans les pieux de grande longueur.
En ce qui concerne les efforts énoncés sous c). les économies sont celles de toutes les applications du béton précontraint qui utilisent des aciers à très hante limite élastique, elles sont encore augmentées par la possibilité d'accroître le diamètre des pieux dont il a déjà été question; on pourra les augmenter encore en utilisant des armatures dissymétriques dont la mise en tension provoquera des flexions préalables de sens con- traire aux efforts de flexion permanents.
En ce qui concerne les efforts de fonçage spécifiés sous b), on peut faire, en totalité, l'économie des armatures correspondantes par l'emploi d'armatures tendues provisoires récupérables après achèvement du fon- age. Toutefois, en raison du faible prix des armatures tendues, grâce à, l'emploi des aciers durs sous des taux - de service voisins de leur limite élastique, les économies résultant de l'emploi d'armatures provisoires seront*, dans la plupart des cas très petites et inférieures au août des sujétions de démontage. On pourra, à titre de solution intermédiaire, envisager l'utilisation d'armatures non . récupérables et non protégées dont la destruction par oxydation sera sans inconvénient.
Il y a toutefois un cas où l'emploi d'arma- tures provisoires présentera un intérêt tout particulier: c'est celui des pieux vissés sur lequel il sera revenu dans la suite.
Pour mieux faire comprendre le principe et les avantages de l'invention', on décrira d'abord son application la plus simple qui. en pratique, se trouve être l'une des plus importantes, à savoir, la construction de pieux on de colonnes de fondation et pour simplifier l'exposé, on se limitera d'abord à des sections circulai- re s.
La description qui va suivre, en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre comment l'invention peut être réali- sée, les particularités qui ressortent tant des dessins que du texte faisant, bien entendu, partie de la présente invention.
Les fig. 1 et 2 montrent schématiquement deux exemples de pieux conformes à l'invention.
Les fig. 3, 4, 5, 6 et 7 sont relatives au mode d'ancrage des armatures du pieu représenté sur la fig.2.
Les fig. 8,9,10 et 11 montrent des formes de l'ancrage des armatures du pieu de la fig.1, la fig.lo étant une coupe par X-X de la fig.9.
EMI4.1
Les s t' i g ..:,2 dJ.3 .i.7.ltzs .r:e n.t:. ;un txemiplw, da munie> de
<Desc/Clms Page number 5>
pression des armatures, la fig. 12 étant une coupe par XII-XII de la fig.13.
La fig. 14 montre à plus grande échelle une partie du collier de pression dans le cas d'armatures permanentes.
La fig. 15 correspond à l'application au cas d'un pieu de section oarrée.
Les fig. 16 et 17 sont relatives à une variante d'appareil de fixation provisoire des armatures tendues le long d'une virole courante, la fig.l7 correspondant à la coupe XVII-XVII de la fig. 16.
La fig. 18 représenta un dispositif d'arrêt d'une armature après mise en tension.
. Les fig. 19,20 et 21 représentent respectivement une coupe verticale, une vue en plan et un développement latéral d'nn pieu dont chaque virole est composée de plu- sieurs parties juxtaposées.
Les fig. 22,23 et 24 représentent des exemples de pieux à vis.
Les fig, 25 et 26 sont un exemple d'application à des palplanches.
Enfin la figure 27 montre un casque de battage d'éléments réalisés conformément à la présente invention.
Les pieux des figures 1 et 2 sont constitués par des viroles courantes 1 en béton le plus souvent non armé mais de la meilleure qualité possible, pouvant éventuelle- ment être frettés; voire sous tension. Ces viroles sont comprises entre deux cylindres (concentriques en général) recoupés le plus souvent par deux plans normaux aux génératri- ces; mais il est évident que d'autres formes de surfaces de joint peuvent aussi être utilisées. Le rayon de l'évidement oentral peut aller de zéro à une fraction importante du rayon extérieur. Le premier tronçon, qui porte sur les figures le chiffre de référence 2 est souvent plus important, plus massif et plus résistant que les éléments courants.
Suivant les cas et les méthodes de fonçage employés, on pourra lui donner, suivant la nature des terrains à traverser, la forme d'une ogive 2a à pointe non armée ou armée d'une pointe en fonte 3 ou en acier (fig.l) ou encore celle d'une couronna évidée 4, terminée ou par un plan normal ou par des surfaces de révolution de formes diverses selon les terrains (fig. 2).
Cette dernière disposition permet notamment de faciliter le fonçage des pieux par une intervention sur le terrain qu'ils doivent traverser, intervention faite en utilisant le creux central par exemple par creusement à l'intérieur du tube ou par des injections d'eau ou d'air comprimé.
Dans l'un on l'autre cas, on ancrera dans le premier tronçon formant la base du pieu, des armatures 5 cons- tituées par des fils ou groupes de fils à haute limite élas- tique, pouvant être ou non torsadés. Il pourra être utile de munir cette base de frettes ou d'autres armatures pour qu'elle puisse résister aux efforts locaux auxquels elle est soumise par la tension des armatures; ces frettes pourront jouer le rôle de couteau pour faciliter la pénétration. Le frettage pourra souvent, comme le montrent en 6 les figures 3,5 et 7 se réduire à un plat unique, voire être supprimé
<Desc/Clms Page number 6>
tout à fait si la qualité du béton est excellente.
Comme il a été dit dans le préambule, les armatures 5 peuvent être permanentes ou provisoires. Ces dernières pourront être constituées, ou par de simples fils, ou par des câbles torsadés usuels mais ne comportant de préférence que des éléments métalliques.
Il convient que ces armatures provisoires soient assez fortement ancrées dans la base du pieu pour pouvoir subit des sollicitations correspondant a une frac- tion notable P de leur limite élastique, sans que l'ancrage risque de céder; mais il faut aussi que cet ancrage permette, après achèvement du fonçage, la récupération de l'armature, soit par la simple action d'une sollicitation notablement supérieure à P, soit par le jeu d'un déclavetaga libérant l'extrémité de l'armature.
On peut imaginer une infinité de dispositifs permettant d'atteindre ce résultat. Un des plus simples consiste à réaliser comme Le montre la fig.3, un ancrage de résistance bien limitée et connue. On sépare vers leur' extrémité les fils constituant de l'armature (au cas où elle est formée par un câble) et chacune des armatures partielles 5 est contournée à son extrémité en une spirale de forme bien précisée; comme le montre la fig.3 le tout est noyé dans la zone a b en dans du béton de la meilleure qualité possible.
L'effort maximum que peut supporter le câble avant que ne cèdent les ancrages est facile à régler à une valeur déterminée par un choix convenable de longueur et de la forme de là partie enroulée. On obtient plus de précision encore pour la détermination de l'effort auquel lâche l'an- crage en soumettant l'extrémité des fils,lesquels fils sont, de préférence tréfilés, laminés à froid, étirés ou trempés ou traités de toute autre manière, à un .fort revenu qui en diminue la limite élastique. Quand on exerce sur le câble une certains sollicitation, les spirales terminales soumises à des efforts dépassant leur limite élastique ainsi abaissée s'allongent plastiquement et glissent en se déroulant progres- sivement et sans à-coups.
Pour récupérer le câble, il suffit donc d'augmenter la tension à laquelle il est soumis.La tension de service étant par exemple de 60 % de l'effort élastique du métal non revenu, on pourra régler la forme des spirales pour que l'effort d'arrachement soit par exemple de 80% de celui-ci.
Dans un certain nombre de demandes et de bre- vets antérieurs, le Demandeur a décrit des ancrages utilisant le frottement de cônes ou de coins d'ancrage pour l'immobili- sation des armatures. Ces demandes ou brevets sont les sui- vants : demande du 26 Août 1939 pour "Système d'ancrages de câbles sous tension destins s à la réalisation de oonstruo- tions en béton précontraint"; brevet N 870.070 du 28 Octobre 1940 ;
demande d'addition du 30 septembre 1941 à. la demande du 26 Août 1939, enfin demande du 28 avril 1944 pour "Prooédé d'ancrage d'armatures mises en tension et appareils permet- tant la mise en tension et l'anorage."
Il est possible comme la montrent les fig. 8 à 11, d'utiliser les modes d'ancrages décrits dans ces deman- des, pour la fixation des armatures d'un pien conforme à l'invention, une adaptation simple permet d'obtenir un ancrage qui puisse être débloqué à volonté pour permettre la
<Desc/Clms Page number 7>
libération des armatures.
La fig. 8 est un exemple de réalisation de ce genre dont les fig. 9 et 10 montrent les détails.
Une frette conique en tôle mince 7 renforcée ex- térieurement par une frette en hélices8 sert d'appui aux extrémités 5a des armatures 5 entre lesquelles sont introduits
EMI7.1
d.es "aoins 9 formant par coopération avec les parties 5a, une surface conique qui supplique dans la cône femelle 7. Entre deux armatures consécutives, est placé un coin particulier 10 qui est accessible dans l'extrémité évidée du pieu.
EMI7.2
, EU .énfo#Qikp#3%;oµih .4.:,llie¯a:.n. rsrea, ma-.
.u :ü "du éietle Ce qui est facile après relâchement "''dt1ênsion. on libère toutes les armatures 5 qui cèdent alors sous une tension relativement faible. On peut ensuite récupérer les coins par exemple avec un aimant disposé au bout d'une corde. L'ensemble des coins 9 et 10 peut d'ailleurs être remplacé par un Cône unique de serrage sur lequel on peut agir de la même manière que sur le coin 10. On facili- tera beaucoup la réalisation du pieu an moulant d'avance la massif de béton compris entra les frettes 7 et 8. On mettra ensuite les câbles en place et on coulera le béton du premier tronçon en noyant ceux-ci dans le béton de 5b en 50.
La disposition de la fig.ll est analogue à colle de la fig.8, sauf retournement de la direction des coins qui procure- une forte diminution des efforts sur ceux-ci grâce à la longueur des boucles 5d enrobées dans le béton. On peut remplacer les coins multiples par un cône central 11 unique, sur lequel on peut agir avec un marteau frappant en 12 à l'aide d'une corde par exemple.
On peut évidemment imaginer d'autres systèmes de suppression de l'ancrage de l'extrémité des armatures, par exemple par échauffement électrique de points situés au voi- sinage de leur extrémité, fusion d'organes de rupture,etc...
Le nombre de telles variantes est illimité et elles doivènt être comprises dans l'invention sans qu'il soit nécessaire de surcharger le présent mémoire de descriptions superflues.
On peut aussi comme le montrent les fig. 4 et 5, ne placer les armatures qu'après le moulage du premier tron- çon. On réserve dans la paroi latérale du tronçon des rainures 13 capables de recevoir les armatures 5 qui traversent la paroi du tronçon 2 par un tube 14. L'ancrage se fait en 15.
On peut utiliser un ancrage quelconque décrit par l'inventeur dans ses brevets antérieurs rappelés plus haut, par exemple une mordache à deux clavettes pour un seul fil, deux ou trois fils assemblés par une clavette unique. En particulier, on peut aussi, comme le montrent les fig. 6 et 7, utiliser un fil 5 unique formant une boucle passant dans les tubes 14 ; l'ancrage est ainsi particulièrement économique. Laboucle 16 peut d'ailleurs être enrobée dans le béton ou passer elle- même dans un tube. En soumettant à un revenu suffisant la boucle 16, on pourrait rendre les armatures récupérables, mais elles ne pourraient toutefois être réutilisées pour la même fin.
Lorsqu'on utilisâmes armatures provisoires, elles doivent, à leur sortie de la base du pieu, etre tangentes à celui-ci et être disposées éventuellement au fond de canne- lures telles que 13 si on veut les protéger. Il convient de
<Desc/Clms Page number 8>
remarquer que de telles armatures, extérieures à la section du pieu, pourraient s'en écarter au cas de flexion de celui-ci en cours de fonçage. Il y aurait alors un risque de flambage du pieu sous l'action des tensions des armatu- res. Il est possible d'éviter cette éventualité en dispo- sant de loin en loin des liaisons entre les armatures et le béton, liaisons qui permettent le glissement éventuel des armatures lors de l'enlèvement de celles-ci; on peut à cette fin utiliser des étriers métalliques insérés dans un certain nombre de joints 17 (fig. 1 et 2).
On pourra obtenir le même résultat en dis- posant les armatures suivant des hélices à pas extrêmement allongé au lieu de leur faire suivre les génératrices du cylindre. Les armatures seront ainsi appliquées contre le pieu avec une force qui varie comme le carre de l'angle fait par l'hélice et les génératrices. Les réactions sur les plans de joint ont nécessairement la même inclinaison que les hélices. Pratiquement, cela est sans inconvénient oar des pentes très faibles, de l'ordre de quelques oentiè- mes suffisent pour obtenir l'effet recherché qui est simple- ment d'empêcher l'armature de s'écarter du pieu. en cas de flexion de celui-ci.
La longueur de pas optimum est donc égale à la longueur à laquelle le pieu pourrait prendre une flèche égale à un diamètre.
Des dispositions identiques à celles qui viennent d'être décrites peuvent être adoptées pour les armatures permanentes qui ne diffèrent des précédentes que par un ancrage plus solide qui devra être capable de supporter la traction de rupture des armatures. Cet ancrage pourra être réalisé par tout moyen connu.
Il est de plus nécessaire de protéger les armatures contre l'oxydation. Pour cela, s'il s'agit d'ar- matures extérieures au pieu, on les logera au fond de rainures ménagées dans la surface des viroles selon la di- rection desdites armatures. Ces rainures seront ensuite garnies d'un mortier de préférence à base de ciment, mais qui pourrait être à base d'autres produits, notamment de bitume,
Le tronçon de base étant coulé avec toutes les armatures ancrées comme il est dit ci-dessus, chacune d'elles peut être roulée sur un touret capable de contenir une longueur au moins aussi grande que celle qui est à prévoir^pour le pieu. Pour les armatures permanentes, il pourra être avantageux de monter sur les tourets les bottes de fils telles que les livrent les tréfileries et ceci afin d'éviter les chutes.
On pourra éviter d'avoir à stoc- ker des bases munies d'armatures encombrantes en utilisant les montages décrits en regard des fig. 4 à 7.
Muni d'une façon ou d'une autre de ses arma- tares, on mettra en place le premier tronçon à l'intérieur du collier de fonçage qui sera décrit dans la suite et on répartira autour de lui les tourets d'armatures ou les ar- matures no montées sur des tourets. Le collier peut porter des guides de centrage de la position d'un élément par rapport au précédent; on peut aussi utiliser des bagues intérieures de centrage utiles pour la confection de joints comme on le verra plus iota.
Si le système de joint utilisé comporte l'emploi de mortier, sur la face supérieure de la base ainsi disposée, on étalera une couche de mortier de liaison,
<Desc/Clms Page number 9>
par exemple en ciment et sable à éléments fins, de préférence soumis au préalable à une vibration à haute fréquence dans un récipient approprié et l'épaisseur de ce joint sera aussi régulière que possible, ce qui pourra être obtenu, par exemple, avec une règle guidée par un axe solidaire de cette règle et assujetti à rester dans l'axe du pieu.
Tout autre liant pourra etre utilisé pour ledit joint qui peut être excessivement mince et se réduire à une couche de peinture on vernis capable de durcir, ou même être supprimé complète- ment si les deux surfaces en regard sont suffisamment su- perposables.
Sur cette coucha, dont la surface se trouve, ainsi normale à l'axe du pieu, on pose la première virole courante. On'met ensuite et immédiatement les armatures en tension. La partie supérieure de la fig.12 est un exemple d'appareil permettant cette mise en tension. Les armatures sont fixées par groupes de deux, serrés chacun par une clavette trapézoïdale 24 coincée entre les deux armatures dans une encoche ménagée au bord d'une pièce en acier 25 de préférence annulaire, solidaire de vérins 26 à vis on hydrauliques, ces derniers étant munis de préférence de vis de sécurité. les vérins et les vis prennent appui sur la face supérieurs de la virole 1 destinée à être reliée aux éléments précédents par compression. Cette pièce de mise en tension comportera autant d'encoches qu'elle recevra de groupes de deux fils.
Elle pourra âtre divisée en éléments distincts agissant chacun sur un groupe de fils par deux on trois vis ou vérins. Il est bien entendu qu'on ne décrit ioi qu'un des nombreux moyens de tension des armatures qui peuvent âtre employées. Aussitôt la compression réalisée entra la première et la deuxième virole il faudra mettra en place la troisième virole mais en maintenant la solidarité entre la première et la deuxième, c'est-à-dire la tension des armatures entre la première et la deuxième virole. Pour cela il est nécessaire de créer une solidarité entre les armatures et la deuxième virôle par un dispositif qui dégage complètement la surface du joint qui doit recevoir la troisième virole sans relâcher en quoi que ce soit la tension des armatures.
Ce résultat, qui constitue une des particularités essentielles de l'invention, peut être atteint d'un grand nombre de manières qui doivent être considérées comme techniquement équivalentes et, à ce titra, faire .. partie de l'invention. On indiquera, comme premier exemple de réalisation que, dans le cas d'un pieu rond ou plus généralement susceptible d'être entouré par un collier de forme extérieure circulaire, on pourra serrer les armatures contre le pieu avec assez de force pour réaliser leur amar- rage par le frottement contre le béton.
Ce collier devant être extérieur aux armatures sera donc, de préférence, mis en place avant la base du pieu, comme il a été expliqué plus haut. la pression,des armatures contre le pieu peut être créée par de nombreux moyens, par exemple par une série de vis, de coins ou de vérins hydrauliques prenant appui sur le collier; mais le résultat sera beaucoup plus commodément et plus rapidement atteint par une pression hydraulique.
Les fig. 12 et 13 illustrent un exemple de cette réalisation.
Le collier est formé par une virole en tôle 18 à l'intérieur de laquelle est placée une chemise ézanche élastique 19, par exemple en caoutchouc de préférence entoilé, maintenue serrée en haut et en bas, par exemple grâce à des éléments 20 boulonnés sur la tôle établissant une étanchéité tôle-caoutchouc. Une pression exercée entre la tôle et le caoutchouc appuiera celui-ci contre des douves 21 qui vien- dront presser les armatures contre la surface extérieure du
<Desc/Clms Page number 10>
pieu, en exerçant sur le béton des pressions localisées considérables qui réalisent une solidarité de l'armature au béton comparable en résistance à une soudure.
Supposons en effet à titre d'exemple qu'on utilise une pression de 50 kg/cm2, facile à obtenir et des éléments 21 de 4 cm de largeur par armature et de 1 m de hauteur, la force pressante exercée sur chaque armature atteint 100. 50.4 20.000 kg, pression suffisante eu égard au frot- tement élevé de l'acier sur le béton pour réaliser l'ancrage d'une armature tendue à 6 ou 7 tonnes sans risque de glisse- ment. On aura en général intérêt à utiliser des douves 21, pressant sur deux armatures à la fois.
La fig. 14 est plus particulièrement relative au cas des armatures permanentes logées dans des rainures 13 garnies de mortier 28, la pression pourra être transmise des pièces 21 (en métal) à ce mortier, par exemple par des réglettes 22 qui pourraient être réalisées en diverses subs- tances. Il est simple de mouler à l'avance ces réglettes en mortier de ciment de bonne qualité. La pression qui attein- dra des valeurs très élevées de l'ordre de plusieurs centai- nes de kilos par cm2 réalisera le scellement des réglettes de béton dans le mortier de garnissage, avec durcissement ins- tantané de ce mortier. Toutes les armatures provisoires ou permanentes étant ainsi maintenues, rien n'empêche de relâ- cher la'8 organes 25-26 de mise en tension, puis de les en- lever pour libérer la surface du joint.
On procède alors pour la deuxième virole comme pour la première : les organes de mise en tension 25-26 sont remis en place, les armatures y sont fixées et ces dernières sont tendues entre le collier sous pression et ces organes. Il sera bon d'assurer la sécu- rité de la tension par le serrage dans le cas de vérins hy- drauliques, de vis de sécurité. On pourra alors supprimer la pression exercée par le collier sur les armatures et re- lever le collier, le déplaçant en hélice, si lesarmatures sont hélicoïdales.
Il y a intérêt à calculer largement la hauteur du collier de serrage qui peut être supérieure à celle d'une seule virole, cette dernière étant définie par des conditions de maniabilité ; il pourra donc arriver que l'on doive attendre pour réaliser la première mise en tension des ar- matures, la mise en place de plusieurs viroles, sur une hauteur suffisante pour remplir le collier. Un léger serrage du collier suffira le plus souvent à aligrar parfaitement les éléments successifs. Cette méthode a aussi son intérêt pour économiser des manoeuvres de mise en tension successi- ves.
Le collier de serrage qui vient d'être décrit peut être utilisé comme casque pour le fonçage, soit par battage, soit par chargement du pieu avec ou sans vibration, soit par vissa e avec ou sans vibration. Dans ce but,(voir fig.12,13 et 14) on intercalera entre les pièces 21 maintenant les ar- matures d'autres pièces 23 qui remplissent pratiquement tout l'espace libre entre la chemise et le pieu et qui sont serrées sur le pieu sans interposition d'armatures, soit di- rectement, soit avec interposition de matières à haut coef- ficient de frottement, telles que des résines, du caoutchouc durci collé sur les douves 23. Comme le montre la fig.14, on peut ainsi utiliser comme douves 23 des fers en U 23a garnis de béton rendu aussi rugueux que possible, par exemple à l'aide d'éléments très durs, tels que de la gre- naille d'acier trempé, du carborundum, etc....
On peut aussi employer des éléments entièrement métalliques pouvant appuyer sur le pieu par des pointes ou des stries très dures, dispo- sées régulièrement et pénétrant superficiellement dans le
<Desc/Clms Page number 11>
béton du pieu: Quelle que soit la forma de ces pièces on peut las rendre complètement solidaires du pieu. par la pres- sion et exercer tous lesefforts de fonçage par leur inter- médiaire quel que soit le moyen d'enfoncement utilisé. A titre d'exemple, sur la fig. 12 il a été représenté an mouton annulaire 27 agissant sur la tête des douves 23.
Pendant cette opération, lus armatures pourront être maintenues à la fois par le serrage des pièces 21 et par les organes de mise en tension restant en action. Elles ne pourront donc. pas glisser. Ce procédé répartit parfaitement les efforts de fonçage sur le pieu grâce à la grande longueur qu'il est possible de donner aux pièces 23, il permet aussi de fixer un maximum aux efforts exercés sur le pieu au cours du battage et de les régler par la variation de la pression dans le collier, on peut de la sorte supprimer tout danger de rupture du pieu sur lesefforts de battage. Si ceux-ci dépassent un maximum compatible avec la résistance du pieu, le collier glisse et le pieu est préservé.
En ce cas, les armatures maintenues à la fois par le frottement sur le béton et leur ancrage terminal ne glissent pas; ce sont les pièces
21 qui glissent sur les armatures qui restent tendues. On petit réaliser pour ces pièces un coefficient de frottement contre les armatures, inférieur au coefficient de frottement armatures-béton.
Pour mieux faire comprendre les conditions d'applica- tion' et les avantages de l'invention on décrira un exemple de réalisation de pienx circulaires creax de 0,60 m de diamè- tre et de 0,40 m de diamètre intérieur.
Dans cet exemple, on a prévu douze armatures perma- nentes en fil tréfilé de 5 mm dont les extrémités, contournées en spirale, sont noyées dans le béton; les armatures seront logées dans lesrainures de forme appropriée. Dans cât exem- ple les pièces 21 et 23 ont environ 1m,25 de hauteur et la virole normale Om,80. Avant le serrage, le diamètre intérieur du collier est Om,615. On remplit, après tension des armatu- res, les rainures en mortier de ciment à éléments très fins lissé au fer à 5 mm en creux par rapport à la surface; on dis- posera des baguettes-de serrage de préférence en mortier moulé ayant la forme représentée sur la fig.14.
Dans ce cas particulier, il y a six pièces 21 de 80 mm de largeur correspondant chacune à deux armatures et dix-huit pièces 23.
La répartition des armatures sur la périphérie peut être quelconque et sans inconvénient ne pas etre uniforme.
L'organe de mise en tension peut être formé par-exemple par trois barres portant à leurs extrémités des entailles en forme de V dans lesquelles on serre deux armatures par une cale en V; la tension étant donnée pour chaque groupe de quatre armatures par deux vérins à vis agissant sur la barre corres- pondante. Ce système a l'inconvénient d'encombrer le centre du pieu. Si on veut dégager celui-ci pour permettre le passage d'un engin de dragage par exemple, il suffit de donner à la pièce qui transmet les efforts des mordaches aux vérins la forme de l'anneau 25 de la fig.12 qui peut être en deux pièces pour faciliter la manoeuvre.
Etant donné une virole de base, dans laquelle sont ancrées toutes les armatures et qui peut être frettée et munie d'un couteau, on assemble d'abord, pour obtenir une hauteur supérieure à celle du collier, cette virole de base avec une virole courante qui, dans l'exemple choisi, a 0,80 m ; on tend les armatures comme il est dit ci- dessus et on remplit les rainures; on dispose le tout dans le collier qu'on serre, puis l'ensemble est mis en place, orienté et calé en direction. Le collier est placé de façon que la face supérieure de la virole soit à environ 1 cm au-
<Desc/Clms Page number 12>
dessous de la partie supérieure des pièces 21 et 23. Le collier étant serré, on peut enlever les organes 25-26 de mise en tension des armatures de façon à dégager le plan de joint.
Les armatures se dégagent sur le côté et suivant leur longueur s'enroulent sur des tourets suspendus à l'échafaudage ou sont déposés sur le sol ou sur des supports appropriés. On peut, à volonté, prévoir la longueur maximum des armatures et les couper d'avance ou leur laisser la longueur des bottes livrées par les aciéries, ce qui suppri- me toutes pertes par chutes.
Le lit de mortier de joint est préparé de préfé- rence à l'aide d'une règle pivotante autour d'un axe main- tenu dans l'axe du pieu. On enlève cette règle et on met en place la virole suivante à l'aide de tout engin de manu- tention approprié au moyen de battage employé.
Les armatures sont logées dans les rainures de la dernière virole, on met eh place les organes de tension 25-26 on serre les clavettes 24 des armatures et on met les vérins 26 en action. La tension ainsi donnée comprime le mortier du joint qui tend à refluer. Il en est empêché par les pièces 21,23 elles-mêmes, qui forment une ceinture et par un anneau intérieur, non représenté, de préférence extensible, maintenu à la hauteur voulue et qu'on remonte après chaque opération.
Le mortier perd d'ailleurs très vite son excès d'eau et dur- cit par dessication au point de pouvoir supporter les efforts de fonçage, si énergiques soient-ils, au bout de quelques minutes.
Les armatures une fois tendues, on relâche la pression dans le collier; on fait le garnissage des rainures a l'aide de mortier 28 ; pour cela il sera commode d'abaisser le collier, puis on le remontera en mettant en place les baguettes 22 de compression du mortier des rainures. Pour faciliter les manoeuvres on peut équilibrer le collier par des contre-poids. Le collier sera ramené en position pour une nouvelle virole et on le serrera à nouveau.
On peut alors procéder au fonçage
1 ) soit en sollicitant le collier par des vérins selon la méthode utilisée par le Demandeur pour la consolida- tion de la gare maritime du Havre, méthode perfectionnée au besoin en provoquant une vibration du pieu suivant la verti- cale, par l'intermédiaire du collier;
2 ) soit par battage; à cette fin on peut également coiffer les douves 21 et 23 avec un casque, par exemple, formé d'une simple pièce en acier sur lequel on pourra battre à l'aide de tout appareil connu. Si les coups sont donnés verticalement avec un mouton symétrique par rapport à l'axe du pieu et terminé par une face normale à cet axe, le pieu descendra verticalement et sera automatiquement redressé en cas de déviation.
Au lieu de prévoir sur la surface extérieure du pieu des armatures permanentes qu'il est nécessaire de pro- téger, on peut utiliser pour le fonçage du pieu des armatures provisoires dont on admettra la destruction par corrosion, puis descendre dans la cavité interne du pieu une ou plusieurs armatures qu'on scellera ensuite dans la partie inférieure, par exemple, en coulant du béton, armatures qu'on tendra après prise de ce béton, puis qu'on fixera sous tension. On peut alors protéger ces armatures intérieures
<Desc/Clms Page number 13>
contre l'oxydation en coulant du béton, de préférence à base de chaux, dans le vide central du pieu. On peut aussi utili- ser pour placer de telles armatures, des canaux de faible diamètre ménagés dans la paroi du pieu.
Cette disposition est particulièrement intéressante dans le cas de pieux de grande section on polygonaux. Il est clair en effet que les appareils décrits pour la mise en oeuvre de pieux circulai- res conviennent tout aussi bien pour des pieux polygonaux sous réserve d'une étude convenable des pièces 21 et 23 du collier. Une disposition de ce genre est illustrée par la figure 15 sur laquelle les parties identiques à celles qui ont été décrites pour les pieux circulaires porte les mêmes chiffres de référence.
Le collier de serrage qui vient d'être décrit n'est qu'un des moyens qui peuvent être envisagés d'accrocher sans engager la section du joint, les armatures aux viroles.
On peut comme le montrent par exemple les fig. 16 et 17, pré- voir dans la paroi du pieu des alvéoles 29 dont la face in- férieure 30 servant d'appui, peut, en tant que de besoin être renforcée par des armatures 31 appropriées, par exemple des fers plats. Des paires d'équerres 32 appliquées sur la face 30 et sur/la paroi latérale des éléments 1 servant d'ap- pui à des mordaches 33, à coins 34 par exemple, maintenant les armatures.
On peut, en toutes circonstances maintenir la tension préalablement créée et même récupérer toutes pertes éventuelles de tension en munissant de vis 35 ou de vérins, prenant appui sur les équerres 32, les mordaches 33.
Dans ce qui précède, il a été admis que toutes les armatures verticales commençaient à la base du pieu et se terminaient au sommet ; rien n'empêche cependant d'in- troduire à tout moment des viroles auxquelles on aura fixé des armatures provisoires ou permanentes dont le nombre augmentera d'autant celui des armatures primitives; on peut aussi, au contraire, arrêter des armatures permanentes dont le prolongement serait devenu, inutile.
Si la compression du mortier de protection n'est pas suffisante pour maintenir par adhérence la tension au moment du relèvement du collier de fonçage (au besoin par l'utilisation de ciments spéciaux) on pourra, comme le montre la fig.18, prévoir des ancrages constitués par des pièces métalliques ouvertes 36 encastrées sur le bord de la virole lors de sa fabrication, les armatu- res 5 pouvant y être fixées par une ou plusieurs clavettes telles que 37.
Les pieux qui viennent d'être décrits comportent des viroles monolithiques, mais il est aussi possible de constituer celles-ci en plusieurs pièces séparées par des joints verticaux. En ce cas, on réalise une liaison de ces pièces, soit en alternant les joints verticaux, les pièces pouvant d'ailleurs comporter sur leur face d'appui des arma- tures parallèles à ces faces, soit en disposant dans les joints horizontaux des armatures avantageusement formées de fers plats cintrés à la demande ou de spirales en fil rond.
Les fig. 19, 20 et 21 sont un exemple d'une telle réalisation, Les éléments sont assemblés sous tension par exemple par des frettes telles que 38; ces pièces sont fermées par soudure, après mise en place 38a. On les chauffe alors par exemple électriquement en amenant le courant aux deux extrémités d'un marne diamètre, afin de les dilater, ce qui permet de leur faire occuper la position 38. Le refroidissement de ces frettes les met en tension.
Dans le cas de pieux ou autres constructions comportant des évidements superposés, on peut utiliser des
<Desc/Clms Page number 14>
des armatures intérieures à ces évidements. Toutefois, il est clair que ni le procédé de maintien des tensions par un collier, ni celui par consoles accrochées sur la paroi ne demeure applicable, notamment-''- ce dernier, si les évide- ments sont trop petits pour permettre un accès commode aux pièces 31 et 32 des fig. 16 et 17. De plus, la mise en place des éléments de viroles devient fort compliquée à moins qu'elles ne soient découpées par des joints verticaux, partageant en deux parties les évidements contenant des armatures et élargis en conséquence.
Dans ces divers cas, le maintien des ten- sions pendant la période de mise en place d'une nouvelle virole pourra être obtenue par des moyens divers, faciles à imaginer. Les fig. 19,20 et 21 en sont un exemple. Une virole étant formée de 2n éléments bl , ag , b3..... e2n-2 b2n-l , e2n, comprendra appui sur les éléments pairs a mis en place en premier lieu pour tendre les armatures supposées placées dans les joints verticaux. On mettra alors en place les éléments impairs b sur lesquels viendront prendre appui les organes de maintien de la tension des armatures. Les organes de tension seront disposés assez haut pour permettre la mise en plaça des organes de main- tien. On mettra en place un nouvel étage de pièces paires a etc...
On voit que l'exécution des joints verticaux, suivis si on le veut de la mise en place de frettes, au besoin sous tension, peut être faite quand on le veut dès que les arma- tures longitudinales sont tendues. Dans ce cas, l'utilisa- tion d'un collier peut être simplement envisagée pour le fonçage de l'ensemble.
Sur les figures les pièces A sont des organes de mise en tension comportant des mordaches à coins et des vérins ou vis V prenant appui sur des éléments de viroles pairs a.
Les pièces B sont des organes de maintien des tensions prenant appui sur les éléments impairs b de même hauteur que les éléments a et venant se mettre en place après ceux-ci. Les organes de mise en tension A peuvent être des barres munies à leurs extrémités d'entailles en forme de V formant mordaches à coins. La traction est obtenue par des vérins formés de quatre vis, par organe de mise en tension. Ces vis sont assez hautes pour permettre la mise en place des organes B par ailleurs identiques aux organes A.
Les fig. 19, 20 et 21 permettant de se rendre compte que, lorsque l'étage des éléments a est mis en place et les armatures mises en tension par les organes A, il est possible de placer les éléments b. Les organes B de maintien de la tension sont alors déplacés (c'est ainsi que B2n-1 vient en B'2n-1 sur la fig.21), la tension est conser- vée par les organes B pendant le scellement des armatures dans les plans verticaux des joints, puis on replace un étage d'éléments a et ainsi de suite.
Une application particulièrement intéres- sante du pieu précontraint réalisé par éléments est le pieu vissé, cela pour un grand nombre de raisons. Des exemples de telles réalisations sont montrés par les fig. 22,23 et 24.
En premier lieu des vis de grand développement, tant en dia- mètre qu'en hauteur, sont faciles à réaliser, par éléments de forme simple, identiques, assemblés suivant des joints hélicoïdaux, tantôt parallèles, tantôt normaux aux hélices
<Desc/Clms Page number 15>
de la vis portante; ces éléments peuvent comprendre d'une part des blocs tels que 40, formant par leur assemblage une sorte de ressort à boudin limité par deux cylindres concen- triques et des surfaces hélicoïdales normales à ces cylin- dres; d'autre part, entre les spires de ce ressort d'autres éléments 41 de même diamètre intérieur en général, mais de diamètre extérieur tel qu'il constitue, par leur assemblage, le fond du filet de la vis.
Les éléments des filets de la vis peuvent être exécutes, comme le montre la fig.22, en bétons à haute résistance à la traction, ou comme le montre la fig.24, en béton 43 revêtu, de tôle 42; on peut aussi utiliser du béton armé ou précontraint, de la fonte, de la tôle, de l'acier moulé,etc...
On peut réaliser par ce moyen des pieux pleins, mais la forme creuse est préférable :
1 ) parce qu'elle permet des formes plus simples correspondant à la section d'une sorte de ressort à boudin par des surfaces hélicoïdales à celles qui le li- mitent;
2 ) parce qu'elle réduit les tensions néces- saires pour réaliser par compression une résistance détermi- née ;
3 ) parce qu'elle permet le passage facile d'armatures intérieures de compression longitudinales;
4 ) parce qu'elle permet une intervention par le canel intérieur du. pieu : draguaga, trépanage, injec- tion d'eau. on d'air.
En raison du faible pas de ces hélices, l'assemblage des divers éléments pourra être réalisé en introduisant d'abord une armature formée de fers ronds ou. d'an feuillard tel que 44 dans la joint hélicoïdal suivt la vis, puis en serrant ce joint ainsi armé par une compres- sion obtenue par des armatures tendues, parallèles aux géné- ratrices du füt on disposées suivant des hélices, de préfé- fance normales aux vis portantes.
En général, la vis, de hauteur réduite, sera constituée d'avance avant le fonçage; les armatures seront très aisément placées dans le tube cen- tral, ou dans des évidements ménagés dans la paroi eylindri- que, ou encore à la surface extérieure, au besoin dans des rainu- res; on peut aussi utiliser les joints convenablement élargis, des pièces formant les vis on des canaux ménagés dans celles- ci. On pourra ancrer ces armatures à leurs deux extrémités sur des viroles cylindriques en une seule pièce armées ou précontraintes ou en plusieurs pièces assemblées par frettage et terminées du coté de l'hélice par une ou plusieurs rampes hélicoïdales appropriées de développement total .2:; les deux extrémités de cette ou de ces rampas seront elles-mêmes raccordées par une surface normale à la première.
Dans le cas de vis en acier ou pourvues d'un revêtement d'acier, on pourra souder ces éléments entre eux après montage ; dans le cas de vis ou pieux de forts diamètres, on pourra employer des armatures hélicoïdales tendues par les procédés décrits dans la demande de brevet déposée par le Demandeur le 29 Juin 1943 pour "Procédé et dispositifs de mise en tension d'armatures, notamment de frettes, particulière- ment applicables à la réalisation de réservoirs et autres corps creux en béton et produits ainsi obtenus".
<Desc/Clms Page number 16>
Toutes les armatures peuvent être logées dans des rainures et être protégées par des enduits ou revêtements antirouilles, zingage, parkérisation, vernis divers,etc...
La vis ainsi terminée peut être considérée comme la première virole d'un pieu décrit ci-dessus. On peut aussi prolonger dans le pieu les armatures de la vis.
Il est aussi nécessaire d'obtenir pour les pieux vissés de très fortes résistances à la torsion. Ces résis- tanoes sont obtenues facilement dans le cas de pieux oon- formes à l'invention grâce aux propriétés générales des corps précontraints; on peut y parvenir par exemple en créant de fortes compressions longitudinales au moyen de puissantes armatures tendues, lesquelles armatures peuvent être récu- pérables ; c'est même la principale application du système des armatures récupérables décrit ci-dessus. Par ce moyen, on obtiendra économiquement de très fortes compressions.. Les armatures peuvent d'ailleurs être disposées en hélices allon- gées, l'inclinaison des hélices est alors un facteur favo- rable qui pourra permettre de réduire et même de supprimer tout effort de tension dans le béton, sans qu'il soit utile de recourir à des frettages.
On utilisera par exemple des armatures disposées normalement aux vis porteuses qui, par suite, seront dans le prolongement des armatures de ces vis. On pourra réaliser le vissage par exemple en agissant sur le collier de serrage décrit ci-dessus; il suffit de l'organiser de manière à entraîner efficacement les pièces 21 et 23; ce même mouvement devra entraîner les tourets supportant les armatures qui seront par suite avantageuse- ment fixés au collier. L'action de vissage sur le collier du pieu pourra être exercée comme connu en prenant appui sur un collier fixé au terrain ; par exemple grâce à d'autres pieux ou à des obstacles quelconques, par des vérins conve- nablement disposés.
On pourra ainsi mettre en oeuvre des efforts de vissage énormes, se chiffrant en dizaines de milliers de kilos,en raison de l'énorme résistance au ci- saillement qui peut être donnée au béton précontraint. Le vissage sera considérablement facilité en vibrant le pieu par l'action de puissants vibrateurs fixés sur le collier de fonçage.
Dans toutes ces réalisations concernant l'assemblage d'éléments de formes diverses par mise en tension d'armatu- res, on peut, bien entendu, constituer lesdits éléments en une autre matière que le béton, par exemple des éléments de colonnes en pierres dures reliées par un bon mortier avec une pointe en béton pour l'ancrage des armatures peuvent faire d'excellents pieux particulièrement résistants,tant au point de vue des charges unitaires qu'ils sont en mesure de supporter qu'à celui des actions chimiques.
Les procédés qui viennent d'être aéorits permettent de fabriquer des pieux avec des briques de forme ordinaire ou spécialement étudiée; des pieux en briques de forme moulée exactement peuvent très bien être exécutés en utilisant le collier de serrage et de fonage décrit en regard des fig. 12 et 13; il en serait de meme despieuxréalisés avec des éléments de fonte, d'acier moulé, de verre,etc...,intercalés ou combinés avec des éléments de béton ou de brique. On pourra notamment réaliser par exemple des tours creuses en pierre dure pré- contrainte de toutes formes et sections.
La construction de pieux vissés avec de simples briques maçonnées en hélice, pourvus d'hélices portantes en tole ou tout autre matériau, voire en briques spéciales, offre en particulier un grand intérêt dans les régions dépourvues de pierres et pauvres en ciment.
<Desc/Clms Page number 17>
Il est clair que les procédés d'exécution qui viennent d'être décrits pour les pieux circulaires peuvent etre éten- dus à des éléments de toutes formes, notamment à des pieux carrés, octogonaux,etc... et de toutes dimensions,tels que des caissons foncés par havage ou à l'air comprimé.
Dans ce dernier cas, on pourra réaliser par les procédés sus-indiqués, combinés avec les méthodes générales du béton pré- contraint ou du béton armé les parois verticales des chambres de travail, leurs plafonds, les batardeaux et, au-dessus des pla- fonds les cheminées des sas et dans beaucoup de cas les sas eux-mêmes. Pour les plafonds, il suffira, après avoir exécuté comme il est dit ci-dessus, les parois des chambres de travail, de mettre en place une.couche d'éléments assemblés entre eux par des méthodes du. béton précontraint, couche. qu'on reliera au couteau des parois latérales par la mise en tension des armatu- res verticales et qu'on surmontera de hausses reliées aux cou- teaux de la même manière.
Pour les cheminées on les exécutera comme des pieux creux en soignant le frettage qui pourra être exécuté par les moyens décrits dans la demande de brevet du 29 juin 1943, précédemment oitée. On pourra aussi les construire avec des éléments de tuyaux frottés par avance sous tension.
Le procédé conforme à l'invention permet aussi de réaliser des éléments de batardeau jouant un rôle analogue à celui des palplanches métalliques, mais sans limite de dimen- sions et de puissance, ces éléments pouvant être foncés par battage, vibration, havage et mme air comprimé. Ces éléments pourront être reliés entre eux comme des palplanches métalli- ques par des organes appropriés. On pourra également former des éléments 45 non accrochés les uns aux autres mais termines par des formes telles que représentées sur les fig. 25 et 26 qu'on reliera par du béton 46 coulé sous l'eau.
Le fonçage des éléments 45 pourra tre effectué par battage au moyen de casques appropriés solidarisés avec le dernier élément mis en place par les armatures tendues elles- mêmes. Un exemple d'une telle réalisation est montré par la fig. 27.
Une massa de caoutchouc 47 logée dans une feuillure du casque en acier 48 recouvre l'élément en béton 45. La tension de l'armature 5 arrêtée par les coins 50 dans la mordache 51, oomprimera le caoutchouc et fixera le casque en empêchant tout rebondissement. On pourra aussi réaliser le fonçage par havage obtenu par draguage dans les alvéoles verticales 52,fig.26 ou par injection. Il est avantageux d'utiliser des vibrations verticales à grandes accélérations., car les matériaux précon- traints assurent une excellente transmission des vibrations, aussi bonne que celle qui est obtenue avec des palplanches mo- nolithes en acier, ce qui n'est pas réalisé par les construc- tions en béton armé ordinaire.
Les moyens qui viennent d'être décrits peuvent sans difficulté être étendus à des caissons de toutes dimensions, pouvant marna comporter des changements de section à diverses hauteurs, des planchers intermédiaires,etc... Tous les éléments constituant une tranche horizontale de la construction peuvent bien entendu âtre constitués par des parties exécutées séparé- ment et reliées par des armatures sous tensions selon les di- vers procédés de la technique du béton précontraint.
En particulier, on pourra utiliser pour la réalisation de la présente invention tous les procédés décrits dans la demande de brevet du 29 juin 1943, déjà citée, qui permettent de constituer des fats cylindriques de toutes formes, par élé- ments successifs dont les joints sont constamment comprimés.
<Desc/Clms Page number 18>
Les procédés de mise en tension décrits dans ce brevet sont, bien entendu, applicables à la mise en tension des armatures hélicoïdales de tous pas. Il est clair que ce procédé aura son application dans la réalisation de caissons destines à être foncés à l'air comprimé, notamment si on a besoin de chambres de travail, de cheminées et de sas de grandes dimensions.
Il convient enfin de remarquer que le procédé de fonçage conforme à la présente invention, en raison du très faible encombrement qu'il exige, permet par exemple de réaliser le fonçage de pieux de hauteur et de section considérables à partir d'un chantier extrêmement restreint; il convient donc particulièrement- bien pour des fonçages exécutés de l'intérieur d'une chambre de travail dans l'air comprimé.
La direction de fonçage pouvant être quelconque, on pourra mettre en application l'invention pour l'exécution, à partir de chambres de travail établies sur les berges par un procédé quelconque (air comprimé, épuisements, congélations ou étanchements de terrain), des tubes inclinés ou horizontaux, et notamment de tous tunnels sous-fluviaux.
Il va de soi que des modifications peuvent être apportés aux procédés et aux constructions qui viennent d'être décrits, en particulier par l'utilisation de moyens techniques équivalents sans pour cela sortir du cadra de la présente invention.
REVENDICATIONS
1. Procédé de réalisation de constructions à l'aide d'éléments séparés assemblés par la tension d'armatures et soumis par cette même tension à des contraintes permanentes, procède caractérisé en ce que la mise en tension des armatures est effectuée sur la longueur des éléments séparés au fur et à mesure de l'assemblage desdits éléments, la tension étant main- tenue dans les éléments déjà assemblés au moyen d'organes d'an- crage ou de blocage provisoire que l'on déplace au cours de la progression de l'assemblage.
<Desc / Clms Page number 1>
DESCRIPTIVE MEMORY filed the support diane request for PATENT OF INVENTION Mr Eugène FERYSSINET residing; 28, Rue Saint-James, in Neuilly-sur-Seine, Seine, France for; Method of making dark constructions by separate elements; and in particular of piles, and constructions thus obtained. International Convention of 1883, with regard to the patent application filed in France on July 19, 1944.
In previous patent applications, patents and publications; the Applicant has shown that it is possible to obtain either with homogeneous isotropic materials of a single component, or with separate parts juxtaposed with or without interposition of a seal; construction elements on condition that the assembly is subjected to a permanent compression of sufficient importance to develop at all points local stresses greater than the tensile stresses that the element in question may have to undergo;
with separate parts it is thus possible to obtain construction elements having the same qualities as the elements of a single entry,
The present invention relates to a set of means the implementation of which makes it possible to manufacture generally cylindrical or prismatic construction elements which, according to the prior methods, would have been built above ground, in general with dimensions at least equal to their final dimensions, for 8tre .rushed most often vertically.
It concerns, for example, piles; -columns or foundation boxes formed by various processes, beating, cutting, water or air injections, screwing, sinking with compressed air, etc ... and its purpose is to replace these one-piece constructions amounting to. great heights above the ground before driving, by constructions made progressively during the driving itself, so that their height above the ground or the working floor always remains small and convenient for the execution.
If, however, the driving direction is not vertical; this condition must be understood as the length of the structure according to the direction of sinking from the starting plane.
The invention is applicable to constructions of all shapes and sizes with the sole reservation that their exterior surfaces remain parallel to the direction of drilling.
<Desc / Clms Page number 2>
According to the invention, the construction is divided by surfaces, in principle, but not necessarily, flat, equidistant and normal to the direction of driving, into sections (themselves capable of being divided into several fragments which can be assembled. between them following ordinary pre-stressed concrete techniques), executed by pre-molded elements. Preferably, the general shapes and the divisions are determined so as to obtain elementary parts of simple shapes and small dimensions, easy to construct and to handle; these and could, for example, be made of mechanically molded concretes endowed with the highest qualities of compactness and resistance achievable by the best techniques.
The set of sections thus defined is assembled by a set of tension reinforcements which may for example go from one end of the construction to the other. These reinforcements are preferably external and anchored in a fixed position in the terminal elements. According to the invention, the construction is carried out progressively, that is to say that, starting from one end, each of the sections is put in place following the preceding ones ,. To do this, the reinforcements are stretched between the first section and the last section put in place and, without releasing this tension, the following section is applied against the previous ones, then without loss of tension, the reinforcements are then tensioned in such a way. to compress the section which has just been placed against the previous ones.
The operation is thus continued until. completion of construction. A particularly advantageous way of keeping the reinforcements under tension during the placement of a section consists of using a collar which applies the reinforcements laterally against the sections already placed, while completely clearing the joint surface to allow the laying of the next section. .
In the case of dark constructions, this collar can advantageously be used for driving into the ground of the construction.
The advantages of the application of the system, for example in the special case of piles, are as follows:
1) possibility of eliminating the bells and other apparatus of misa in file, cumbersome, expensive, of a difficult handling and sometimes dangerous and which require by their weight and the necessity of their stability, the preparation of floors or well prepared and very resistant;
2) as a consequence of the elimination of these machines, possibility of economically driving a small number of piles, or even just one, which is in practice impossible, because it is too expensive with the use of the enormous materials required by the usual technique;
3) elimination of the difficulties of siding and erecting elements, very heavy: bell or piles;
4) replacement of the elongated molds intended for whole piles with molds for circular elements of low height;
5) possibility of obtaining for these small volume parts the advantages of immediate demoulding and ultra-rapid hardening combined with very high compactness and strength, all of the qualities resulting from the association
<Desc / Clms Page number 3>
vibrations, at very high values of the frequency product by acceleration, with compressions of suitable value; these qualities of concrete also provide the advantages of resistance from a chemical point of view. In general, the concrete of the usual piles is not very compact and very attackable by aggressive water. However, the action of subsoil water on piles and other buried supports is in many cases a serious danger.
We could also perfect the protection that results for the piles of the quality of their concrete by a protection of the elements, hardened; by vacuum impregnation, followed by pressurization, using a protective product based on bitumen or pitch;
6) possibility of avoiding having to fix in advance the length of the piles according to calculations which are almost always erroneous because they imply a prior knowledge of the level of stopping of the piles which can only be obtained by the driving itself. mame.
Too long, the stakes must be repeated, too short, we must stretch on the spot. expensive and slow which involve the immobilization during the hardening of the additional concretes, the piling machines, or the multiple and expensive displacements of these;
7) ease of increasing the length of the piles and their diameter in large proportions without being limited by the power of the handling equipment, the increase in the external diameter being obtainable by the thinning of the wall, without increasing the expenditure on concrete, - which makes it possible to obtain: a) an increase in the friction surface against the ground; b) an increase in the external volume of the piles, therefore in the compression of the ground achieved by their sinking;
c) an Archimedean thrust due to. the difference in specific density between the ground and the hollow piles of the large outside diameter.
8) Savings on threshing and sheep power. The prestressed piles being elastic against the rebound of the reinforced piles, the performance of the piling units is maximum. In reinforced piles, a large part of the driving energy is lost in friction between the reinforcements and the concrete because these elements do not deform in the same way under the action of shocks.
9) Strong savings on reinforcements. reinforcement in ordinary piles may be required: a) by the bending forces developed by the weight of the pile. during its formatting; b) by bending forces during driving; possible encounter of dissymmetrical obstacles, too long post buckling under the driving forces in very soft ground .; c) by permanent bending forces resulting from the general working conditions of the pile; these are generally
<Desc / Clms Page number 4>
the weakest and, by application of the piles according to the invention, these forces often disappear due to the regularity of said piles and their large diameters.
The invention obviously eliminates the reinforcements corresponding to the lifting forces, generally the most important of all the bending forces in piles of great length.
With regard to the efforts set out under c). the savings are those of all the applications of prestressed concrete which use steels with a very high elastic limit; they are further increased by the possibility of increasing the diameter of the piles, which has already been discussed; they can be further increased by using asymmetric reinforcements, the tensioning of which will cause prior bending in the opposite direction to the permanent bending forces.
As regards the jacking forces specified under b), the corresponding reinforcement can be saved in full by the use of provisional tension reinforcement which can be recovered after the sinking has been completed. However, due to the low cost of tension reinforcement, thanks to the use of hard steels at service rates close to their elastic limit, the savings resulting from the use of temporary reinforcement will be *, in most cases. very small and inferior cases to the August of the disassembly constraints. We can, as an intermediate solution, consider the use of non-reinforcements. recoverable and unprotected whose destruction by oxidation will be without inconvenience.
There is, however, one case where the use of provisional reinforcement will be of particular interest: it is that of screw piles to which we will return later.
To better understand the principle and the advantages of the invention, we will first describe its simplest application which. in practice, it turns out to be one of the most important, namely, the construction of piles or foundation columns, and to simplify the explanation, we will first of all limit ourselves to circular sections.
The description which will follow, with reference to the appended drawings, given by way of nonlimiting examples, will make it clear how the invention can be carried out, the particularities which emerge both from the drawings and from the text forming, of course, part. of the present invention.
Figs. 1 and 2 schematically show two examples of piles according to the invention.
Figs. 3, 4, 5, 6 and 7 relate to the method of anchoring the reinforcements of the pile shown in fig. 2.
Figs. 8,9,10 and 11 show forms of the anchoring of the reinforcements of the pile of fig.1, fig.lo being a section through X-X of fig.9.
EMI4.1
The s t 'i g ..:, 2 dJ.3 .i.7.ltzs .r: e n.t :. ; a txemiplw, da provided> with
<Desc / Clms Page number 5>
pressure of the reinforcements, fig. 12 being a section through XII-XII of fig. 13.
Fig. 14 shows on a larger scale part of the pressure collar in the case of permanent reinforcements.
Fig. 15 corresponds to the application in the case of a pile of square section.
Figs. 16 and 17 relate to a variant of the device for provisionally fixing the frames stretched along a current ferrule, fig.l7 corresponding to section XVII-XVII of fig. 16.
Fig. 18 shows a device for stopping an armature after tensioning.
. Figs. 19, 20 and 21 represent respectively a vertical section, a plan view and a lateral development of a pile, each ferrule of which is composed of several juxtaposed parts.
Figs. 22, 23 and 24 represent examples of screw piles.
Figs, 25 and 26 are an example of application to sheet piles.
Finally, FIG. 27 shows an element threshing helmet produced in accordance with the present invention.
The piles of FIGS. 1 and 2 consist of standard ferrules 1 made of concrete, most often unreinforced, but of the best possible quality, which can optionally be shrunk; even under tension. These ferrules are included between two cylinders (generally concentric) intersected most often by two planes normal to the generators; but it is obvious that other forms of gasket surfaces can also be used. The radius of the central recess can range from zero to a significant fraction of the outer radius. The first section, which in the figures bears the reference numeral 2, is often larger, more massive and more resistant than the current elements.
Depending on the cases and the driving methods used, it may be given, depending on the nature of the terrain to be crossed, the shape of an ogive 2a with an unreinforced point or reinforced with a cast iron 3 or steel point (fig.l ) or even that of a hollow crown 4, terminated either by a normal plane or by surfaces of revolution of various shapes depending on the terrain (fig. 2).
This last arrangement makes it possible in particular to facilitate the driving of the piles by an intervention on the ground which they must cross, intervention made by using the central hollow for example by digging inside the tube or by injections of water or pressurized air.
In either case, there will be anchored in the first section forming the base of the pile, reinforcements 5 consisting of wires or groups of wires with a high elastic limit, which may or may not be twisted. It may be useful to provide this base with hoops or other reinforcements so that it can withstand the local forces to which it is subjected by the tension of the reinforcements; these frets can act as a knife to facilitate penetration. The hooping can often, as shown in 6 in Figures 3.5 and 7 be reduced to a single plate, or even be eliminated.
<Desc / Clms Page number 6>
quite if the quality of the concrete is excellent.
As stated in the preamble, the reinforcements 5 can be permanent or temporary. The latter may be constituted either by simple wires or by customary twisted cables but preferably comprising only metallic elements.
These temporary reinforcements should be sufficiently strongly anchored in the base of the pile to be able to undergo stresses corresponding to a significant fraction P of their elastic limit, without the anchoring running the risk of yielding; but it is also necessary that this anchoring allows, after completion of the sinking, the recovery of the reinforcement, either by the simple action of a stress notably greater than P, or by the play of a declavetaga freeing the end of the frame.
One can imagine an infinity of devices making it possible to achieve this result. One of the simplest consists in producing, as shown in fig.3, an anchoring of well-limited and known resistance. The wires constituting the reinforcement are separated towards their end (in the case where it is formed by a cable) and each of the partial reinforcements 5 is bypassed at its end in a spiral of well-defined shape; as shown in fig. 3 the whole is embedded in zone a b in concrete of the best possible quality.
The maximum force that the cable can withstand before the anchors give way is easily adjusted to a value determined by a suitable choice of length and shape of the coiled part. Even more precision is obtained in determining the force at which the anchor releases by subjecting the end of the wires, which wires are preferably drawn, cold-rolled, drawn or tempered or treated in any other way, to a .fort income which decreases the elastic limit. When a certain stress is exerted on the cable, the end spirals subjected to forces exceeding their elastic limit thus lowered elongate plastically and slide while unwinding gradually and smoothly.
To recover the cable, it is therefore sufficient to increase the tension to which it is subjected.The service tension being, for example, 60% of the elastic force of the non-tempered metal, we can adjust the shape of the spirals so that the pullout force is for example 80% thereof.
In a number of prior applications and patents, the Applicant has described anchorages using the friction of cones or anchor wedges for the immobilization of reinforcements. These applications or patents are as follows: application of August 26, 1939 for "Anchoring system for cables under tension intended for the realization of constructions in prestressed concrete"; Patent No. 870,070 of October 28, 1940;
addition request from September 30, 1941 to. the request of August 26, 1939, and finally the request of April 28, 1944 for "Anchoring method for tensioned reinforcements and devices allowing tensioning and anorage."
It is possible as shown in fig. 8 to 11, to use the anchoring methods described in these applications, for fixing the reinforcements of a pole according to the invention, a simple adaptation makes it possible to obtain an anchoring which can be released at will for allow the
<Desc / Clms Page number 7>
release of the reinforcements.
Fig. 8 is an example of an embodiment of this type, of which FIGS. 9 and 10 show the details.
A conical thin sheet hoop 7 reinforced on the outside by a helical hoop 8 serves as a support for the ends 5a of the reinforcements 5 between which are introduced.
EMI7.1
d.es "aoins 9 forming by cooperation with the parts 5a, a conical surface which requests in the female cone 7. Between two consecutive reinforcements, is placed a particular wedge 10 which is accessible in the recessed end of the pile.
EMI7.2
, EU .énfo # Qikp # 3%; oµih .4.:, Lliēa: .n. rsrea, ma-.
.u: ü "du elietle Which is easy after loosening" "'dt1ênsion. all the reinforcements 5 are released, which then yield under a relatively low tension. We can then recover the corners for example with a magnet placed at the end of a rope. The set of wedges 9 and 10 can moreover be replaced by a single clamping cone on which one can act in the same way as on wedge 10. It will be much easier to make the pile by molding the pile in advance. concrete mass included between the hoops 7 and 8. We will then put the cables in place and we will pour the concrete of the first section by embedding them in the concrete of 5b in 50.
The arrangement of fig.ll is similar to the adhesive of fig.8, except reversal of the direction of the corners which provides a strong reduction in the forces on them thanks to the length of the loops 5d embedded in the concrete. The multiple wedges can be replaced by a single central cone 11, on which one can act with a hammer striking at 12 using a string for example.
It is obviously possible to imagine other systems for eliminating the anchoring of the end of the reinforcements, for example by electric heating of points located near their end, fusion of rupture members, etc.
The number of such variations is unlimited and they should be included in the invention without it being necessary to overload the present specification with superfluous descriptions.
It is also possible, as shown in fig. 4 and 5, only place the reinforcements after the first section has been molded. In the side wall of the section, there are grooves 13 capable of receiving the reinforcements 5 which pass through the wall of the section 2 by a tube 14. The anchoring is done at 15.
Any anchoring described by the inventor in his prior patents mentioned above can be used, for example a jaw with two keys for a single wire, two or three wires assembled by a single key. In particular, it is also possible, as shown in FIGS. 6 and 7, use a single wire 5 forming a loop passing through the tubes 14; anchoring is thus particularly economical. Loop 16 can moreover be embedded in concrete or pass itself through a tube. By subjecting the loop 16 to sufficient income, the reinforcements could be made recoverable, but they could not however be reused for the same purpose.
When provisional reinforcements are used, they must, on leaving the base of the pile, be tangent to the latter and possibly be placed at the bottom of grooves such as 13 if they are to be protected. It is right to
<Desc / Clms Page number 8>
note that such reinforcements, outside the section of the pile, could deviate from it in the event of bending of the latter during driving. There would then be a risk of the pile buckling under the action of the armature tensions. It is possible to avoid this eventuality by arranging from time to time connections between the reinforcements and the concrete, connections which allow the possible slippage of the reinforcements during their removal; for this purpose it is possible to use metal brackets inserted in a certain number of joints 17 (fig. 1 and 2).
The same result can be obtained by arranging the reinforcements along helices with extremely elongated pitch instead of making them follow the generatrices of the cylinder. The reinforcements will thus be applied against the pile with a force which varies like the edge of the angle made by the helix and the generators. The reactions on the parting lines necessarily have the same inclination as the helices. In practice, this is without disadvantage since very low slopes, of the order of a few hundredths, are sufficient to obtain the desired effect which is simply to prevent the reinforcement from deviating from the pile. in the event of bending thereof.
The optimum pitch length is therefore equal to the length at which the pile could take an arrow equal to a diameter.
Provisions identical to those which have just been described can be adopted for the permanent reinforcements which differ from the previous ones only by a more solid anchoring which must be able to withstand the tensile strength of the reinforcements. This anchoring can be achieved by any known means.
It is also necessary to protect the reinforcements against oxidation. For this, if it is a matter of reinforcements outside the pile, they will be housed at the bottom of grooves formed in the surface of the ferrules in the direction of said reinforcements. These grooves will then be lined with a mortar, preferably cement-based, but which could be based on other products, in particular bitumen,
The base section being cast with all the reinforcements anchored as stated above, each of them can be rolled on a reel capable of containing a length at least as great as that which is to be expected ^ for the pile. For permanent reinforcements, it may be advantageous to mount bundles of wires such as those supplied by the wire mills on the reels, in order to avoid falls.
One will be able to avoid having to store bases provided with bulky reinforcements by using the assemblies described with reference to FIGS. 4 to 7.
Equipped in one way or another with its reinforcements, we will put in place the first section inside the driving collar which will be described in the following and we will distribute around it the reinforcing reels or armatures not mounted on reels. The collar can carry guides for centering the position of an element with respect to the previous one; it is also possible to use inner centering rings useful for making seals, as will be seen more iota.
If the joint system used involves the use of mortar, on the upper face of the base thus arranged, a layer of bonding mortar will be spread,
<Desc / Clms Page number 9>
for example in cement and sand with fine elements, preferably subjected beforehand to a high frequency vibration in a suitable container and the thickness of this joint will be as regular as possible, which can be obtained, for example, with a ruler guided by an axis integral with this rule and fixed to remain in the axis of the pile.
Any other binder can be used for said joint which can be excessively thin and be reduced to a layer of paint or varnish capable of hardening, or even be completely removed if the two facing surfaces are sufficiently overlapping.
On this coucha, the surface of which is thus normal to the axis of the pile, the first current ferrule is placed. The reinforcements are then immediately put under tension. The upper part of fig.12 is an example of a device allowing this tensioning. The reinforcements are fixed in groups of two, each tightened by a trapezoidal key 24 wedged between the two reinforcements in a notch provided at the edge of a preferably annular steel part 25, integral with screw or hydraulic jacks 26, the latter being preferably fitted with safety screws. the jacks and the screws bear on the upper face of the ferrule 1 intended to be connected to the preceding elements by compression. This tensioning piece will have as many notches as it will receive from groups of two wires.
It can be divided into distinct elements each acting on a group of wires by two or three screws or jacks. It is understood that only one of the numerous means of tensioning the reinforcements which can be employed is described ioi. As soon as the compression is carried out between the first and the second ferrule it will be necessary to put in place the third ferrule but maintaining the solidarity between the first and the second, that is to say the tension of the reinforcements between the first and the second ferrule. For this it is necessary to create a solidarity between the reinforcements and the second ferrule by a device which completely frees the surface of the seal which must receive the third ferrule without releasing in any way the tension of the reinforcements.
This result, which constitutes one of the essential features of the invention, can be achieved in a large number of ways which must be considered as technically equivalent and, therefore, form part of the invention. As a first embodiment, it will be indicated that, in the case of a round pile or more generally capable of being surrounded by a collar of circular exterior shape, the reinforcements can be tightened against the pile with enough force to achieve their tether. - rage by friction against concrete.
This collar having to be outside the reinforcements will therefore preferably be put in place before the base of the stake, as explained above. the pressure of the reinforcements against the pile can be created by many means, for example by a series of screws, wedges or hydraulic jacks bearing on the collar; but the result will be much more conveniently and quickly achieved by hydraulic pressure.
Figs. 12 and 13 illustrate an example of this embodiment.
The collar is formed by a sheet metal ferrule 18 inside which is placed an elastic waterproof jacket 19, for example of rubber preferably canvas, held tight at the top and bottom, for example by means of elements 20 bolted to the sheet forming a sheet-rubber seal. A pressure exerted between the sheet and the rubber will press the latter against the staves 21 which will press the reinforcements against the outer surface of the rubber.
<Desc / Clms Page number 10>
pile, by exerting on the concrete considerable localized pressures which achieve a solidarity of the reinforcement to the concrete comparable in resistance to a weld.
Let us suppose in fact by way of example that we use a pressure of 50 kg / cm2, easy to obtain and elements 21 of 4 cm wide per reinforcement and 1 m in height, the pressing force exerted on each reinforcement reaches 100 50.4 20,000 kg, sufficient pressure in view of the high friction of the steel on the concrete to anchor a tensile reinforcement at 6 or 7 tonnes without risk of slipping. It will generally be advantageous to use staves 21, pressing on two frames at the same time.
Fig. 14 relates more particularly to the case of permanent reinforcements housed in grooves 13 filled with mortar 28, the pressure may be transmitted from the parts 21 (made of metal) to this mortar, for example by strips 22 which could be made of various substrates. tances. These strips can be easily molded in good quality cement mortar. The pressure which will reach very high values of the order of several hundred kilograms per cm2 will seal the concrete strips in the filling mortar, with instant hardening of this mortar. All the temporary or permanent reinforcements being thus maintained, nothing prevents releasing the tensioning members 25-26, then removing them to free the surface of the joint.
One then proceeds for the second shell as for the first: the tensioning members 25-26 are put back in place, the reinforcements are fixed there and the latter are stretched between the pressure collar and these members. It will be good to ensure the safety of the tension by tightening in the case of hydraulic cylinders, safety screws. We can then remove the pressure exerted by the collar on the reinforcements and raise the collar, moving it helically, if the reinforcements are helical.
It is advantageous to widely calculate the height of the clamp which can be greater than that of a single ferrule, the latter being defined by handling conditions; It may therefore happen that we have to wait before carrying out the first tensioning of the fittings, the placement of several ferrules, over a sufficient height to fill the collar. A slight tightening of the collar will usually suffice to perfectly align the successive elements. This method also has its advantage in saving successive tensioning maneuvers.
The clamp which has just been described can be used as a helmet for driving, either by driving, or by loading the pile with or without vibration, or by screwing with or without vibration. For this purpose, (see figs. 12, 13 and 14) one will interpose between the pieces 21 maintaining the reinforcements of other pieces 23 which fill practically all the free space between the jacket and the pile and which are clamped on the pile without interposition of reinforcements, either directly or with interposition of materials with a high coefficient of friction, such as resins, hard rubber bonded to the staves 23. As shown in fig. 14, we can thus use as staves 23 U-shaped irons 23a lined with concrete made as rough as possible, for example with very hard elements, such as hardened steel grit, carborundum, etc.
It is also possible to use entirely metallic elements which can press on the pile by very hard points or ridges, arranged regularly and penetrating superficially into the pile.
<Desc / Clms Page number 11>
pile concrete: Whatever the shape of these parts, we can make it completely integral with the pile. by pressure and exert all the driving forces through them, whatever the driving means used. By way of example, in FIG. 12 it has been shown an annular sheep 27 acting on the head of the moat 23.
During this operation, the reinforcements can be maintained both by the clamping of the parts 21 and by the tensioning members remaining in action. They cannot therefore. not slip. This process perfectly distributes the driving forces on the pile thanks to the great length that it is possible to give to the parts 23, it also makes it possible to fix a maximum to the forces exerted on the pile during the driving and to adjust them by the variation of the pressure in the collar, it is thus possible to eliminate any danger of the pile breaking due to the driving forces. If these exceed a maximum compatible with the resistance of the pile, the collar slips and the pile is preserved.
In this case, the reinforcements held both by the friction on the concrete and their terminal anchoring do not slip; these are the parts
21 which slide on the frames which remain taut. One small realize for these parts a coefficient of friction against the reinforcements, lower than the coefficient of friction reinforcements-concrete.
In order to better understand the conditions of application and the advantages of the invention, an exemplary embodiment of creax circular pienx 0.60 m in diameter and 0.40 m in internal diameter will be described.
In this example, twelve permanent reinforcements made of 5 mm drawn wire were provided, the ends of which, bypassed in a spiral, are embedded in the concrete; the frames will be housed in the appropriately shaped grooves. In this example, the pieces 21 and 23 are about 1m, 25 high and the normal ferrule Om, 80. Before tightening, the inner diameter of the clamp is Om, 615. After tensioning the reinforcements, the grooves are filled with cement mortar with very fine elements smoothed with iron to 5 mm, recessed in relation to the surface; preferably molded mortar clamping strips having the shape shown in fig. 14 will be available.
In this particular case, there are six pieces 21 of 80 mm in width each corresponding to two reinforcements and eighteen pieces 23.
The distribution of the reinforcements on the periphery can be any and without disadvantage not be uniform.
The tensioning member may be formed, for example, by three bars carrying at their ends V-shaped notches in which two reinforcements are clamped by a V-shaped wedge; the tension being given for each group of four reinforcements by two screw jacks acting on the corresponding bar. This system has the drawback of encumbering the center of the pile. If we want to release the latter to allow the passage of a dredging machine for example, it suffices to give to the part which transmits the forces of the jaws to the jacks the shape of the ring 25 of fig. 12 which can be in two pieces for easy maneuvering.
Given a basic ferrule, in which all the frames are anchored and which can be shrunk and fitted with a knife, we first assemble, to obtain a height greater than that of the collar, this basic ferrule with a common ferrule which, in the example chosen, has 0.80 m; the reinforcements are stretched as described above and the grooves are filled; we place everything in the clamp that we tighten, then the whole is put in place, oriented and wedged in direction. The collar is placed so that the upper face of the ferrule is approximately 1 cm above
<Desc / Clms Page number 12>
below the upper part of the parts 21 and 23. The collar being tight, we can remove the members 25-26 for tensioning the reinforcements so as to free the joint plane.
The reinforcements are released on the side and depending on their length roll up on reels suspended from the scaffolding or are placed on the ground or on suitable supports. You can, at will, predict the maximum length of the reinforcements and cut them in advance or leave them the length of the boots delivered by the steelworks, which eliminates all losses by falls.
The bed of joint mortar is preferably prepared using a rule pivoting about an axis held in the axis of the pile. This rule is removed and the next shell is put in place using any suitable handling device using the threshing means employed.
The frames are housed in the grooves of the last ferrule, the tension members 25-26 are placed in place, the keys 24 of the frames are tightened and the jacks 26 are put into action. The tension thus given compresses the mortar of the joint which tends to flow back. It is prevented by the parts 21, 23 themselves, which form a belt and by an inner ring, not shown, preferably extensible, maintained at the desired height and which is raised after each operation.
The mortar also very quickly loses its excess water and hardens by desiccation to the point of being able to withstand the driving forces, however energetic they may be, after a few minutes.
Once the frames are stretched, the pressure in the collar is released; the grooves are lined with mortar 28; for this it will be convenient to lower the collar, then it will be reassembled by putting in place the rods 22 for compressing the grooves of the mortar. To facilitate maneuvers, the collar can be balanced by counterweights. The collar will be brought back into position for a new ferrule and it will be tightened again.
We can then proceed to sinking
1) or by stressing the collar by jacks according to the method used by the Applicant for the consolidation of the Le Havre ferry terminal, a method perfected if necessary by causing the pile to vibrate vertically, through the intermediary of the necklace;
2) or by threshing; to this end it is also possible to cap the staves 21 and 23 with a helmet, for example, formed from a single piece of steel on which it is possible to beat using any known device. If the blows are given vertically with a ram symmetrical with respect to the axis of the pile and terminated by a face normal to this axis, the pile will descend vertically and will be automatically straightened in the event of a deviation.
Instead of providing permanent reinforcement on the external surface of the pile which it is necessary to protect, provisional reinforcement can be used for driving the pile, the destruction of which will be admitted by corrosion, then descend into the internal cavity of the pile. one or more reinforcements which will then be sealed in the lower part, for example, by pouring concrete, reinforcements which will be stretched after this concrete has set, then which will be fixed under tension. We can then protect these internal reinforcements
<Desc / Clms Page number 13>
against oxidation by pouring concrete, preferably lime-based, into the central void of the pile. It is also possible to use, for placing such reinforcements, small diameter channels formed in the wall of the pile.
This arrangement is particularly advantageous in the case of large section or polygonal piles. It is in fact clear that the devices described for the implementation of circular piles are equally suitable for polygonal piles, subject to a suitable study of the parts 21 and 23 of the collar. An arrangement of this kind is illustrated by FIG. 15 in which the parts identical to those which have been described for the circular piles bear the same reference numerals.
The clamp which has just been described is only one of the means which can be envisaged to hook without engaging the section of the seal, the reinforcements to the ferrules.
As shown for example in FIGS. 16 and 17, provide in the wall of the pile of cells 29, the lower face 30 serving as a support, can, if necessary, be reinforced by appropriate reinforcements 31, for example flat bars. Pairs of brackets 32 applied on the face 30 and on / the side wall of the elements 1 serving as a support for jaws 33, with wedges 34 for example, holding the reinforcements.
It is possible, in all circumstances, to maintain the tension created beforehand and even recover any possible losses of tension by providing screws 35 or jacks, resting on the brackets 32, the jaws 33.
In the above, it has been assumed that all vertical reinforcements start at the base of the pile and end at the top; However, nothing prevents the introduction at any time of ferrules to which provisional or permanent reinforcements have been attached, the number of which will increase correspondingly that of the original reinforcements; on the contrary, we can also stop permanent reinforcements whose extension would have become unnecessary.
If the compression of the protective mortar is not sufficient to maintain the tension by adhesion when the jacking collar is raised (if necessary by using special cements) it is possible, as shown in fig. 18, to provide anchorages formed by open metal parts 36 embedded on the edge of the shell during its manufacture, the reinforcements 5 being able to be fixed thereto by one or more keys such as 37.
The piles which have just been described comprise monolithic ferrules, but it is also possible to constitute these in several parts separated by vertical joints. In this case, these parts are linked, either by alternating the vertical joints, the parts being able, moreover, to include on their bearing face reinforcements parallel to these faces, or by placing reinforcements in the horizontal joints. advantageously formed of flat bars bent on demand or of round wire spirals.
Figs. 19, 20 and 21 are an example of such an embodiment. The elements are assembled under tension, for example by hoops such as 38; these parts are closed by welding, after placement 38a. They are then heated for example electrically by bringing the current to the two ends of a diameter marl, in order to expand them, which allows them to occupy position 38. The cooling of these hoops puts them in tension.
In the case of piles or other constructions comprising superimposed recesses, it is possible to use
<Desc / Clms Page number 14>
internal reinforcements to these recesses. However, it is clear that neither the method of maintaining tension by a collar, nor that by brackets hung on the wall remains applicable, in particular -''- the latter, if the recesses are too small to allow convenient access. to parts 31 and 32 of fig. 16 and 17. In addition, the installation of the shell elements becomes very complicated unless they are cut by vertical joints, dividing into two parts the recesses containing reinforcements and widened accordingly.
In these various cases, the maintenance of the tensions during the period of installation of a new ferrule could be obtained by various means, easy to imagine. Figs. 19,20 and 21 are an example. A ferrule being formed of 2n elements b1, ag, b3 ..... e2n-2 b2n-l, e2n, will include support on the even elements a put in place in the first place to tension the reinforcements supposedly placed in the vertical joints. The odd elements b will then be put in place on which the members for maintaining the tension of the reinforcements will be supported. The tension members will be placed high enough to allow the positioning of the support members. We will set up a new floor of even rooms etc ...
It can be seen that the execution of the vertical joints, followed if desired by the installation of hoops, if necessary under tension, can be done when desired as soon as the longitudinal reinforcements are stretched. In this case, the use of a collar can simply be considered for driving the assembly.
In the figures, the parts A are tensioning members comprising wedge jaws and jacks or screws V bearing on elements of even ferrules a.
The parts B are tension-maintaining members resting on the odd elements b of the same height as the elements a and coming into place after the latter. The tensioning members A may be bars provided at their ends with V-shaped notches forming wedge jaws. The traction is obtained by jacks formed by four screws, by tensioning member. These screws are high enough to allow the installation of the B components otherwise identical to the A components.
Figs. 19, 20 and 21 making it possible to realize that, when the stage of the elements a is in place and the reinforcements put under tension by the members A, it is possible to place the elements b. The tension-maintaining members B are then moved (this is how B2n-1 comes to B'2n-1 in fig. 21), the tension is retained by the bodies B during the sealing of the reinforcements in the vertical planes of the joints, then we replace a stage of elements a and so on.
A particularly interesting application of the pre-stressed pile constructed by elements is the screw pile, for a number of reasons. Examples of such embodiments are shown in FIGS. 22,23 and 24.
In the first place, screws of great development, both in diameter and in height, are easy to produce, by simple, identical elements, assembled according to helical joints, sometimes parallel, sometimes normal to the propellers.
<Desc / Clms Page number 15>
the load-bearing screw; these elements can comprise, on the one hand, blocks such as 40, forming by their assembly a kind of coil spring limited by two concentric cylinders and helical surfaces normal to these cylinders; on the other hand, between the turns of this spring other elements 41 of the same internal diameter in general, but of external diameter such that it constitutes, by their assembly, the bottom of the thread of the screw.
The elements of the threads of the screw can be executed, as shown in fig.22, in concrete with high tensile strength, or as shown in fig.24, in concrete 43 coated, with sheet 42; one can also use reinforced or prestressed concrete, cast iron, sheet metal, cast steel, etc ...
Solid piles can be produced by this means, but the hollow shape is preferable:
1) because it allows simpler shapes corresponding to the section of a kind of coil spring by helical surfaces to those which limit it;
2) because it reduces the tensions necessary to achieve a determined resistance by compression;
3) because it allows the easy passage of internal longitudinal compression reinforcements;
4) because it allows an intervention by the inner canel of the. stake: draguaga, trepanning, water injection. on air.
Due to the small pitch of these propellers, the assembly of the various elements can be achieved by first introducing a frame formed of round irons or. of a strip such as 44 in the helical joint following the screw, then by tightening this joint thus reinforced by a compression obtained by tensioned reinforcements, parallel to the generators of the shaft one arranged according to helices, preferably normal to the bearing screws.
In general, the screw, of reduced height, will be formed in advance before driving; the reinforcements will be very easily placed in the central tube, or in recesses made in the cylindrical wall, or on the outer surface, if necessary in grooves; it is also possible to use suitably enlarged joints, parts forming the screws or channels formed therein. These reinforcements can be anchored at their two ends on cylindrical shells in a single reinforced or prestressed piece or in several pieces assembled by shrinking and terminated on the side of the propeller by one or more suitable helical ramps of total development .2 :; the two ends of this or these ramps will themselves be connected by a surface normal to the first.
In the case of screws made of steel or those provided with a steel coating, these elements can be welded together after assembly; in the case of screws or piles of large diameters, helical reinforcements stretched by the methods described in the patent application filed by the Applicant on June 29, 1943 for "Method and devices for tensioning reinforcements, in particular of hoops, particularly applicable to the production of tanks and other hollow bodies of concrete and products thus obtained ".
<Desc / Clms Page number 16>
All the reinforcements can be housed in grooves and be protected by anti-rust coatings or coatings, zinc plating, parkerization, various varnishes, etc.
The screw thus completed can be considered as the first ferrule of a pile described above. The screw reinforcements can also be extended in the pile.
It is also necessary to obtain very high resistance to torsion for screw piles. These resistances are easily obtained in the case of piles conforming to the invention by virtue of the general properties of the prestressed bodies; this can be achieved, for example, by creating strong longitudinal compressions by means of powerful tensioned reinforcements, which reinforcements can be recovered; it is even the main application of the recoverable reinforcement system described above. By this means, very strong compressions will be obtained economically. The reinforcements can moreover be arranged in elongated propellers, the inclination of the propellers is then a favorable factor which can make it possible to reduce and even eliminate any force. tension in the concrete, without it being necessary to resort to shrinking.
For example, we will use reinforcements arranged normally for the load-bearing screws which, therefore, will be an extension of the reinforcements of these screws. The screwing can be carried out for example by acting on the clamping collar described above; it suffices to organize it in such a way as to efficiently drive the parts 21 and 23; this same movement will have to drive the reels supporting the reinforcements which will consequently be advantageously fixed to the collar. The screwing action on the collar of the pile can be exerted as known by resting on a collar fixed to the ground; for example by means of other piles or any obstacles, by appropriately positioned jacks.
It is thus possible to implement enormous screwing forces, amounting to tens of thousands of kilos, due to the enormous resistance to shearing which can be given to prestressed concrete. The screwing will be considerably facilitated by vibrating the pile by the action of powerful vibrators fixed on the driving collar.
In all these embodiments concerning the assembly of elements of various shapes by tensioning reinforcements, it is of course possible to constitute said elements in a material other than concrete, for example column elements made of hard stones. connected by a good mortar with a concrete point for anchoring the reinforcements can make excellent piles particularly resistant, both from the point of view of the unit loads which they are able to support and that of the chemical actions.
The processes which have just been aéorits make it possible to manufacture piles with bricks of ordinary or specially designed shape; brick piles of exactly cast shape can very well be made using the clamp and jacking collar described with reference to figs. 12 and 13; the same would apply to piles made with elements of cast iron, cast steel, glass, etc., interposed or combined with elements of concrete or brick. For example, hollow towers in pre-stressed hard stone of all shapes and sections can be made.
The construction of screw piles with simple masonry bricks in a helix, provided with bearing helices in sheet metal or any other material, or even in special bricks, is of particular interest in regions devoid of stones and poor in cement.
<Desc / Clms Page number 17>
It is clear that the execution methods which have just been described for circular piles can be extended to elements of all shapes, in particular to square piles, octagonal piles, etc. and of all dimensions, such as dark boxes by cutting or compressed air.
In the latter case, the vertical walls of the working chambers, their ceilings, the cofferdams and, above the ceilings, can be produced by the above-mentioned processes, combined with the general methods of pre-stressed concrete or reinforced concrete. the airlock chimneys and in many cases the airlock themselves. For ceilings, it will be enough, after having executed as said above, the walls of the working chambers, to put in place a layer of elements assembled together by methods of. prestressed concrete, layer. that the side walls will be connected to the knife by tensioning the vertical reinforcements and that supersions connected to the knives will be overcome in the same way.
For the chimneys, they will be executed as hollow piles, taking care of the hooping which can be carried out by the means described in the patent application of June 29, 1943, previously mentioned. We can also build them with elements of pipes rubbed in advance under tension.
The method in accordance with the invention also makes it possible to produce cofferdam elements playing a role similar to that of metal sheet piles, but without limit of size and power, these elements possibly being driven by beating, vibration, cutting and even air. compressed. These elements can be interconnected like metal sheet piles by appropriate members. It is also possible to form elements 45 that are not attached to each other but end in shapes such as those shown in FIGS. 25 and 26 which will be connected by concrete 46 poured under water.
The elements 45 may be driven by beating using appropriate helmets secured to the last element put in place by the tensioned reinforcements themselves. An example of such an embodiment is shown in FIG. 27.
A rubber massa 47 housed in a rebate of the steel helmet 48 covers the concrete element 45. The tension of the frame 5 stopped by the wedges 50 in the jaw 51, will compress the rubber and fix the helmet preventing any rebound. . It is also possible to carry out the jacking sinking obtained by dredging in the vertical cells 52, fig.26 or by injection. It is advantageous to use vertical vibrations at high accelerations, because the pre-tensioned materials ensure excellent transmission of vibrations, as good as that obtained with monolithic steel sheet piles, which is not achieved. by ordinary reinforced concrete constructions.
The means which have just been described can without difficulty be extended to caissons of all dimensions, which can include section changes at various heights, intermediate floors, etc. All the elements constituting a horizontal section of the construction can of course hearth formed by parts executed separately and connected by reinforcements under tension according to the various processes of the technique of prestressed concrete.
In particular, all the processes described in the patent application of June 29, 1943, already cited, can be used for carrying out the present invention, which make it possible to form cylindrical barrels of all shapes and sizes, by successive elements, the joints of which are constantly compressed.
<Desc / Clms Page number 18>
The tensioning methods described in this patent are, of course, applicable to the tensioning of the helical reinforcements of any pitch. It is clear that this process will have its application in the production of boxes intended to be darkened with compressed air, in particular if there is a need for large working chambers, chimneys and airlocks.
Finally, it should be noted that the driving process according to the present invention, due to the very small size it requires, allows for example to perform the driving of piles of considerable height and section from an extremely small site. ; it is therefore particularly suitable for ramming carried out from inside a working chamber in compressed air.
The direction of jacking can be any, we can apply the invention for the execution, from working chambers established on the banks by any process (compressed air, exhaustion, freezing or ground sealing), tubes inclined or horizontal, and in particular all under-river tunnels.
It goes without saying that modifications can be made to the methods and constructions which have just been described, in particular by the use of equivalent technical means without departing from the scope of the present invention.
CLAIMS
1. Method of producing constructions using separate elements assembled by the tension of reinforcements and subjected by this same tension to permanent stresses, proceeds characterized in that the tensioning of the reinforcements is carried out over the length of the elements separated as the said elements are assembled, the tension being maintained in the elements already assembled by means of anchoring or temporary locking members which are moved during the progression of assembly.