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MEMOIRE DESCRIPTIF déposé à l'appui d'une demande de
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BBEVET D'IH'TEI7TION la société : LOCK JOINT PIPE COMPANY " Perfectionnements aux tuyaux et joints de tuyaux et procé- dés de fabrication de ceux-ci ". Priorité d'une demande de brevet déposée au Mex@que le 29 décembre 1941 au nom de Walliam Walter Trickey.
La présente invention est relative aux tuyaux en béton armé et, plus particulièrement, aux tuyaux en béton armé .établis pour résister à des pressions de travail élevées.
Un des buts de cette invention est d'établir un tuyau en béton armé dans lequel la portion de béton intérieure est maintenue sous compression pendant ou'elle est soumise à des p ressions de travail relativement/élevées.
L'invention a en outre pour objet de perfectionner la construction des tuyaux en béton armé en utilisant un renforcement circonférentiel soumise des efforts élevés et en diminuant ainsi la quantité d'acier qui est nécessaire pour établir un tuyau capable de résister à des pressions inté-
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rieures ou de travail, élevées.
D'autres buts et avantages del'invention seront rais en évidence au cours de la description donnée ci-après qui explique le principe de l'invention, et la meilleure façon de mettre cette invention en pratique .
Sur le dessin annexe :
La fig. 1 représ@n te un tuyau à pression an béton, soi.i- mis 'une tension préalable.
La fig. 2 représente un tuyau à pression en béton soumis à une tension préalable et comportant un tube d'a2ier l'intérieur de sa paroi.
Dans le tuyau en béton armé du type habituel, la paroi est normalement liore de toute tension intérieure avant la miseen servicedu tuyau . Lorsqu'un t el quyau a été posé et soumis à une pression de fluide agissant de l'intérieur, la paroi devient le siège de tensions intérieures dont la grandeur correspond à la pression du fluide que contient le tuyau . Cette tension est un effort de traction qui varie de zéro vers une valeur positive, selon le degré de pression appliqué à l'intérieur de la paroi du tuyau . On établit habituellement un tuyau de ce genre de façon qu'il comporte une armature de renforcement en acier suffisamment robuste pour résister aux charges de travail auxquelles le tuyau est appelé à être soumis en service.
Comme le renfor- @ement d'acier est élastique, des barres ou autres armatures d'acier relativement lourdes sont nécessaires si l'on veut que l'allongement de l'acier n'atteigne pas' des valeurs telles qu. elles permettent à la garniture intérieure de béton de se fendilla.
Par conséquent, si les Charge;:; de travail intérieures doivent tre élevées, une quantité considérable d'acier est nécessaire dans le renforcement pour empêcher le béton de se fendiller . Conformément à l'inven-
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tion, on envisage d'appliquer un enroulement d'acier de grande résistance à la traction et de limite d'élasticité énevée à l'extérieur d'une virole ou âme intérieure de béton, et d'effectuer la pose decet enroulement d'acier pendant qu'il est gourais. à un effort de traction élève,de façon à soumettre le béton à une compressa initiale.
Ce résultat peut être obtenu à l'aide de tout type bien connu d'appareil d'enroulement capable de maintenir le fil d'acier sous tension pendant que s'effectue l'enroulement de defil autour de la virole 'le biton.
L'effet de l'enroulement sous tension préalable est de soumettre la virole de béton à un effort de compression initial qui devra être surmonté avant que les efforts auxquels est soumis le béton changent de signe et deviennent des efforts de traction. Il est possible d'enrouler le fil d'acier autour de la virole de béton sous des efforts de traction atteignant presque la limite d'élasticité de l'acier, qui peut êtrede l'ordre de7000 à 14.000 kg/cm2.
Le degré de tension initiale désiré dans l'enveloppe d'acier pour engendrer dans le béton des efforts de corapression tels que le béton reste à l'état comprimé jusqu'à la pression d'essai du tuyau est calculé par avance. Comme cetteCpression d'essai est habituellement de beaucoup supérieure à la charge de travail maximum à laquelle le tuyau est appelé à 'êtresoumis pendant son service'et pour laquelle le tuyau a été calculé, l'intérieur du tuyau en béton restera à l'état comprimé pe.ndant toute la durée de sa vie utile . Par conséquent, le tuyau ne risque pas de perdre son étanchéité comme résultat de fissures ou fendillements du béton comme il s'en produit quelquefois lorsque le béton est soumis à des efforts de traction.
Dans ce type de construction, l'acier circonférentiel
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résiste à l'effort exercé par le béton comprimé pour revenir à son état normal, libre de tension. Il résiste aussi aux charges d'éclatement occasionnées par la pression du' fluide passant dans le tuyau , A mesure que la pression intérieure du flu.:.de augmente à partir de la valeur zéro, l'acier circonférentiel et le béton s'allongent sous l'influence de la charge et l'effort de traction total s'exerçant dans l'acier augmente mais, en même temps,la compression s'exerçant dans le béton diminue.
Par conséquent, l'accroissement de la force de traction de l'acier est inférieur la valeur qu'elle aurait eue si le béton n'avait pas été soumis à une compression préalable . @eci permet l'application d'efforts de travail plus élevés et se rapprochant davantage de la limite élastique de l'acier que d'ordinaire, et la sécurité est néanmoins accrue parce que l'accroissement de l'effort est relativement faible par rapport à la charge appliquée . Un acier de grande résistance à la traction et possédant une limite d'élasticité élevée est utilisé, et , par conséquent, de faibles quantités d'acier suffisent pour résister à une pression donnée et il en résulte une construction très économique .
Le dessin, qui n'a été donné qu'à titre explicatif, montre deux formes de tuyau à pression en béton préalable ment mis sous compression du béton, dans lesquelles la présente invention a été appliquée .
Sur la figure 1, la virole ou âme de béton est indiquée en 10. lette virole peut être coulée dans un moule conformément à toute méthode bien connue . Après-qu'elle a été suffisamment séchée ou vieillie, on applique l'enroulement de tension préalable . Set enroulement 11 est appliqué
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à l'aide d'une machine enrouleusequi soumet lefil d'acier au degréde tension désiré et qui, en même temps , disp se de fil autour dela virole sous forme d'une hélice .
Le pas de cette hélice et le nombre de tours désiré peuvent facilement être déterminés d'avance . Les extrémités du fil d'acier sont solidement ancrées à la virole ou fixées par serrage aux spires adjacentes du fil, comme indiqué en 12 et 13, de façon à assurer le maintien de la tension du fil. Comme expliqué précédemment, l'application du fil d'acier sous tensiona pour effet desoumettre la virolede béton à des efforts de compr ess ion.
D'extérieur du tuyau peut être fini par une couche de béton ou autre matière à base de ciment ou asphaltique 14 ou par toute autre couche désirée des autres matières de revêtement couramment utilisées. La couche extérieure peut, ou non, enrober complètement l'enroulement d'acier mais,dans tous les cas, ellejouera le rôle d'un élément protecteur.
Une autre forme de tuyau à pression en béton préalable ment mis sous compression est représentée par la figure 2.
Dans cette forme de tuyau, la couche de béton ou virole intérieure 16 est coulée ou moulée dans et contre un tube d'acier cylindrique 17, et l'enroulement de tension 18 est appliqué directement sur l'extérieur de ce tube. La tension régnant dans l'enroulement circonférentiel a pour effet que des efforts de compression vont communiqués à la fois dans la paroi du tube d'acier et dans la virole de béton intérieure . Cette forme de tuyau peut être revêtue d'une couche de finissage extérieure 19 de la manière décrite au sujet de la figure 1.
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