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Béton armé et sa mise en oeuvre.
La présente invention a pour objet un système de construction en béton armé, dans lequel le béton est mis en oeuvre par projec- tion. Elle vise également les procédés, dispositifs et outillage utilisés pour sa réalisation.;
Conformément à l'invention, il est fait appel, dans la cons- truction, à de nouvelles formes, ne tenant plus compte des coffra. ges, ici inexistants. Ces formes, mieux adaptées à la tectonique suivant l'invention, qui découle de l'emploi de'la projection mé- canique du béton, utilise mieux ce dernier par la réduction gêné-' rale des épaisseurs et la suppression des masses inutiles.
Il en résulte, à la fois, un abaissement important du prix de revient, une amélioration de la solidarité des diverses parties des cons- tructions, réalisées entièrement en béton armé et, par conséquent, une augmentation de leur solidité.
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L'invention évite en général, -sauf le cas de nécessité ab- solue- l'emploi des éléments étroits sur lesquels la projection ne peut se faire sans gaspillage et les remplace, le plus possible,,- par des parois minces à grande surface* Quand celles-ci sont pla- nes, elles sont raidies par des nervures, ce qui est le cas. par exemple, des planchers et des murs d'immeubles. Dans tous les cas où une surface courbe est avantageuse, elle sera adoptée, puisque le coût des coffrages ne sera. plus un obstacle à, l'écono- mie.
Pour armer le béton, l'invention emploie comme armatures des barres rondes d'acier, comme à l'ordinaire, mais fait aussi un large emploi de grillage qui fait ici l'office par- fois d'armatures principales et d'autres fois d'armatures secon- daires, tout en assurant le, liaison des barres d'armatures princi- pales entre elles ; lesgrillages permettent de former de grands panneaux agencés de Manière à pouvoir être facilement montés*
L'invention utilise, de préférence, comme écran de réception du béton des toiles métalliques ou non, ces toiles étant fixées sur les grillages, par exemple par soudure ou agrafage, du côté aval par rapport au jet de béton.
Le béton est ainsi retenu par la toile jusqu'à, sa prise.
Dans certains cas, le grillage est façonné de manière à pré- senter une surface courbe, la toile étant disposée sur la face convexe du grillage, ce qui permet de la tendre et de la, fixer par un petit nombre seulement de points de soudure.
Les panneaux d'armature sont supportés, de préférence, par un échafaudage métallique en tubes; la. précision d'implantation et de montage de ces tubes, ainsi que leur faible encombrement, fa- ciliteront grandement la mise en place des panneaux d'armatures On se réserve toutefois, d'utiliser, au besoin, des échafaudages en bois,
Les constructions selon l'invention sont composées d'éléments
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souvent creux. C'est le cas des colonnes, par exemple, dont les proportions extérieures peuvent ainsi être fixées à volonté. Ces colonnes pourront ainsi présenter un aspect massif, sans gaspilla- ge de matériaux. Les proportions architecturales les plus satis- faisantes pourront être obtenues sans alourdissement inutile des constructions.
De tels éléments creux présenteront, en général, une résistance bien supérieure à celle des éléments pleins, de mê- me poids, surtout au point de vue de la flexion et du flambage. industrielles
L'invention s'applique particulièrement bien aux constructions en général, et surtout aux couvertures. Dans tous les cas, elle permet d'obtenir une réduction et une économie de poids notable par rapport aux constructions en maçonnerie ou en béton armé ordi- naire, tout en assurant une meilleure étancnéité à l'air et à l'eau.
La forme généralement adoptée pour les couvertures est la voûte , double courbure, dont les coffrages trop coûteux ont sou- vent empêché l'emploi. Une telle voûte présentera une dilatabili- té dans tous les sens, propre à diminuer le risque de fissures, et comportera des épaisseurs plus faibles, donc un poids moindre que la voûte cylindrique de même portée. Elle est particulière- ment indiquée pour la réalisation de hangars d'aviation, de grande portée, sans supports intérieurs et sans fermes lourdes et encom- brantes. Ces voûtes de grande portée pourront comporter deux nap- pes d'armatures-grillages qui leur assureront une résistance ap- propriée aux flexions locales, supprimant ainsi pratiquement toute fragilité.
Pour l'assemblage des panneaux en cours de montage, il sera fait usage de boulons et, de préférence, de manchons taraudés à deux pas inverses, matériel qui sera préparé en usine, y compris le filetage des barres à assembler. Ce genre d'assemblage de bar- res bout à bout exigeant la suppression de tout jeu, l'invention prévoit un dispositif de blocage qui sera décrit ci-après.
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L'invention convient particulièrement à. l'exécution d'ouvrages dont les éléments peuvent être transportés par flottage jusqu'au lieu d'utilisation : moles, ilôts de mer, bateaux, etc.. qui y ga- gneront tous en légèreté et économie.
Enfin, les murs de clôture constituent une application simple de l'invention. Les murs ainsi exécutés pourront présenter l'as- pect de murs en maçonnerie et n m auront plus le fâcheux aspect des clôtures en béton armé actuellement employées.
A titre d'exemples, il a été décrit ci-après et représenté sur les dessins annexés, des dispositifs susceptibles 4'être utilisés pour la mise en oeuvre de l'invention, illustrant les différentes applications ci-dessus indiquées,
Sur ces dessins
Fig. 1 est une vue perspective., partiellement en coupe, re- présentant une portion de mur assemblée à une portion de plancher, l'ensemble vu par en-dessous;
Fig. 2 est une vue en coupe du plancher selon Fig. 1, montrant un agencement possible de ses armatures.
Fig. 3 est la. vue latérale d'une poutrelle de plancher ou d'une nervure de mur, avec une gaine de grillage droit employée comme armature secondaire..
Fig. 4 représente la, même vue latérale, le grillage droit étant remplacé ici par un grillage en losange qui confère à l'ensem- ble une grande rigidité.
Fig. 5 est la coupe horizontale d'un mur extérieur d'immeuble;
Fig. 6 est une a,utre coupe horizontale d'un mur;
Figs. 7 et 8 représentent un mode d'assemblage d'armatures de poutrelle de plancher avec les armatures de nervure de mur.
Fig. 9 est la vue en coupe horizontale d'une colonne creuse ;
Fig. 10 est la vue en coupe d'une conduite de grand diamètre, ou.toute autre construction similaire, telle que silo, cheminée, etc..
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Fig. 11 est la vue perspective d'un hangar d'aviation;
Fig. 12 est la vue perspective d'une couverture d'usine du type shed .
Fig. 13 est la vue en coupe suivant B-B de la Fige 14 d'une voûte à double courbure, montrant son armature à deux nappes.
Fig. 14 est la vue en plan correspondant à la Fig. 13 ;
Fig. 15 est la vue en coupe de la même voûte pratiquée sui- vant un plan perpendiculaire au plan de coupe de la Fige 13 0' est- à-dire suivant A-A de la Fig. 14;
Fige 16 donne le détail du dispositif d'assemblage de deux barres bout à bout ;
Fig. 17 et 18 représentent, respectivement en coupe et en plan un mur de clôture;
Fig. 19 et 20 représentent, respectivement en élévation et en plan, un mode de fixation d'une toile-coffrage à un grillage ar- mature.
Fig. 1 représente, vue en dessous, une portion de plancher 1, assemblée à une portion de mur 2. Les poutrelles 3 du plancher sont armées de barres 4, entourées de grillages 5, formant étriers, avec lesquels elles sont liées ou soudées de manière à former un ensemble suffisamment rigide avant bétonnage. Les nervures 6 du mur sont armées, de la même façon, de barres 7 et de grillages- étriers 8. Les armatures des poutrelles du plancher sont reliées entre elles par une nappe de grillage 9 formant armature du hourdis ou dalle 1 (partiellement représenté) cette nappe régnant sur plu- sieurs poutrelles et les solidarisant en un seul panneau d'armatu- res de 2 à 3 mètres de large qui sera monté en bloc.
De même, les nervures 6 du mur sont reliées par une nappe 10 de grillage, régnant sur plusieurs nervures 6 et formant également un panneau assez large qui sera monté en bloc. D'une façon générale, le
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montage sera fait de manière à, faire correspondre les poutrelles du plancher avec les nervures du mure
Fig. 2 est une vue en coupe du plancher qui montre le détail des armatures. Les 'barres sont entourées par les grillages-étriers 5 qui sont, de préférence, légèrement bombés..
Les bords de la bande de grillage se trouvent à, la partie inférieure et on a soin, en les découpant, de laisser plus long certains fils (par exemple un fil sur deux ou trois) qui seront repliés de manière à former des épines 11, les épines des deux côtés de la poutrelle ne se correspondant pas nécessairement. Certains fils 12 (par exemple tous les mètres) sont laissés droits de manière à porter sur les cales 13 destinées à transmettre le poids du panneau à. la traverse d'échafaudage 15. Tous les autres fils sont coupés plus courts que les fils 11 et 12 et repliés de manière à se rejoindre sous la. barre Inférieure 4.
Les gaines de grillages-*étriers 5 sont. soudées de place en place (par exemple tous les 15 centimètres) aux barres supérieure et Inférieure 4 par soudure électrique,
La nappe de grillage 9 qui arme le hourdis ou dalle du plan- cher sera soudée au-dessus de la barre supérieure 4 et autant que possible, soudée aussi à la partie supérieure du grillage-étrier 5.
L'écran de réception du béton est formé par la toile métalli- que 14, en dessous du grillage 9 dans la. partie médiane de chaque travée de plancher, et entre les deux tringles consédutives 16.
Les points de soudure sont exclusivement sur les fils du grillage 9 qui sont parallèles aux poutrelles et qui constituent les fils de répartition; les fils tels que 16, placés sous la toile, la soutiennent. La toile est fixée aussi sous la tranche inférieure de la poutrelle et sur un de ses flancs, c'est-à-dire de 162 à 161 en la tendant le plus possible sur le flanc bombé de celle-ci, 162 étant un fil sur lequel le bord de la toile est légèrement enroulé.
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Les fils 16 sont mis en place en dernier lieu, avec une certaine latitude, qui permet de tendre convenablement la toile entre 161 et 16, en y formant un gousset.
La projection de béton s'effectue d'abord sur les poutrelles, dans le sens horizontal, indiqué par les flèches et ensuite sur la dalle, de haut en bas. Toutes les armatures et fils du grillage sont, évidemment, recouverte d'une épaisseur suffisante de béton.
Comme le montre la figure, au passage d'un poteau d'échafau- dage 33 traversant le plancher, on prévoit un fourreau conique 34, convenablement graissé pour faciliter son démontage, par coulisse- ment, après prise du béton. La partie de gauche de la Fig. 2 re- présente une poutrelle ne reposant pas sur cales; la partie de droite représente une autre poutrelle posée sur cale 13.
Fig. 3 montre une vue latérale du grillage-étrier de la pou- trelle 3, formé d'un grillage droit replié en forme de gaine.
Fig. 4 montre une autre disposition du même grillage-étrier, formé ici d'un grillage en losange, également plié en forme de gai- ne. De tels grillages sont utilisés seulement lorsqu'il est néces- saire d'espacer les traverses d'échafaudage, car ils donnent à la poutrelle armature une rigidité beaucoup plus grande, mais ils sont plus coûteux.
Fige 5 est une vue en coupe horizontale du mur 2, dont les armatures sont, dans l'ensemble, disposées de la même manière que dans le plancher 1. La principale différence consiste dans la fa- gon .de mettre en place la toile-écran. Une bande de toile 17 est fixée de 171 à 172 de manière à envelopper la nervure 6 du mur sur un de ses flancs 172 - 17 - 171, et en passant autour de sa tran- che intérieure. Une toile unique 18 règne sur tout le panneau de mur qu'elle couvre entièrement et est soudée sur le grillage 10 par points, sans tension excessive. La projection de béton s'effectue de l'intérieur vers l'extérieur, comme indiqué par les flèches.
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Fig. 6 représente une autre disposition de grillage-armature 101 du mur. Ce grillage est mis en place avant la. barre extérieure 24 et en faisant passer les boucles du grillage-étrier 81 à travers les mailles du grillage-mur 101. C'est seulement alors qu'on enfi- le la barre supérieure 24 qui est ensuite soudée sur place. Cette disposition permet de projeter le béton de l'extérieur vers l'in- térieur, comme indiqué par les fleches.
Fig. 7 représente l'assemblage des armatures de poutrelle avec les armatures de nervures de murs. La barre supérieure 4 de la poutrelle se termine par le crochet habituel; sur son côté est soudée une portion de barre de plus grand diamètre 25 filetée à son extrémité pour recevoir deux écrous 29 et 30. La. barre 23 de la nervure porte des barres telles que 26-27, coudées et soudées sur la barre 23 de manière à former une boucle dans laquelle on en- gage l'extrémité filetée 25, après quoi on serre les écroua 29 et 30. Le crochet 28 soudé sur la barre de nervure 231 sert d'appui pour la barre de poutrelle 4, La, barre inférieure 41 est engagée dans une bande percée 27 et réglable, si nécessaire, à l'aide de l'écrou 31.
La barre transversale 32, soudée aux barres de nervu- res 23 les relie ensemble et assure la, rigidité du panneau du mur; la barre courte 321, soudée sur les deux barres verticales 23 et 231 assure leur solidarité.
Fig. 9 est la vue en coupe d'une colonne exécutée selon l'in- vention.
On utilise de préférence, comme armature, un grillage formé de fortes barres 33, formant, en quelque sorte, la chaîne et de barres plus minces 34 formant la trame. Ce grillage est enroulé sur lui- même avec un recouvrement suffisant en 35, Avant de l'enrouler en cylindre, on soude sur sa. face interne une toile métallique 36 des- tinée à former écran et les deux extrémités du grillage sont sou- dées ensemble. La projection de béton s'effectue de l'extérieur
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vers l'intérieur, comme indiqué par les flèches; quelques épines 37, soudées sur les barres 35 indiquent l'épaisseur à donner au b éton.
Fig. 10 représente, en coupe, une conduite d'eau de grand diamètre. L'armature est encore formée d'un grillage, mais ici les barres transversales, qui supportent la pression de l'eau, sont les plus grosses et le grillage est à mailles relativement petites afin d'assurer l'étanchéité autant que possible. La toile métallique 38 est soudée sur les barres longitudinales, extérieure- ment à ces dernières et la projection s'effectue de l'intérieur, comme représenté par les flèches, des épines 39 indiquant l'épais- seur à donner au béton.
Le même procédé est utilisable pour l'exécution des silos, ré- servoirs circulaires, cheminées, etc.. Dans tous ces cas concer- nant des ouvrages dont les coffrages seraient très coûteux, la suppression desdits coffrages procure une économie considérable.
Les colonnes creuses exécutées par le procédé selon l'inven- tion auront une résistance au flambage supérieure à celle d'une colonne pleine de même section. Les conduites présenteront une meilleure étanchéité que des conduites exécutées par les procédés antérieurement connus, ayant même épaisseur et mêmes armatures et ceci, grâce à la densité du béton projeté et à l'emploi de grilla- ges à petites mailles. Les conduites fabriquées par le procédé selon l'invention pourront être bétonnées dans la tranchée même, sans joints. Les armatures, relativement légères, sont d'une mise en place facile et ne nécessitent pas l'emploi d'appareils de le- vage puissants.
La projection de béton peut se faire sans inter- ruption, alors que, pour les conduites moulées dans des coffrages, il est nécessaire d'interrompre périodiquement le bétonnage pour monter le coffrage par bandes horizontales. Le nombre des joints
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de reprise est réduit au minimum etpourra même être nul dans le cas de travail continu de jour et de nuit.
Fig. il représente un hangar d'aviation dont la. couverture 40 est en voûte à double courbure.. ces voûtes, dont la grande résis- tance est bien connue, sont peu employées en raison du coût élevé de leurs coffrages., Pour les exécuter selon l'invention, on utili- se comme armatures des grillages articulés munis sur leur face in- férieure d'une toile métallique soudée. Ces grillages sont posés sur les cintres transversaux de la voûte, cintres espacés d'environ 0 m 50 à 0 m 80, Les fils de grillage perpendiculaires aux cintres doivent être assez forts pour supporter le poids du béton dans l'es- pace compris entre les cintres.
Les fils orientés parallèlement aux cintres seront articulés, 8.fin de permettre au grilla.ge de s'appliquer sur les cintres, ceux-ci sont tous de même dimension et de même courbure, leurs plans étant tous verticaux. La surface de la voûte peut donc être définie comme engendrée par une courbe génératrice rigide se déplaçant parallèlment à son plan et s'ap- puyant sur un cintre comme courbe directrice..
Le contact entre les cintres et le grillage sera réduit au minimum en amincissant le bord supérieur des cintrer. La projection de béton sera faite de haut en bas, les ouvriers se tenant sur des échafaudages dont quelques montants pourront, au besoin, traverser la voûte en y laissant des trous à collerette qui seront ensuite boucnés. La collerette, formant manchon, recevra ensuite une calotte qui assu- rera l'étancnéité.
Ainsi qu'on le voit sur la figure, chaque voûte est supportée, à sa naissance, par un mur cylindrique 41, l'ensemble de ces murs offrant au vent une résistance bien supérieure à celle offerte par un mur plan* Les deux grands pans, aux têtes des voûtes) pourront comporter des vitrages conoides, inclinés, 42, suspendus par des tirants qui partent du bord de la voûte de tête et supportent l'arc
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de façade 45. Ces grands vitrages assurent un bon éclairage de l'intérieur du hangar, d'autres vitrages 46, sur les petits pans, apportant un supplément de .lumière. Le hangar peut être fermé par une porte lamellée 47, par exemple roulant sur un rail infé- rieur 48.
Fig. 12 représente une couverture d'usine en forme de sheds.
Les voûtes 49 sont à double courbure mais l'un de leurs côtés est relevé de manière à laisser, entre les voûtes successives, des vi- des qui sont occupés par les vitrages 50.
De tels sheds peuvent couvrir une grande portée sans aucun point d'appui intermédiaire, ce qui laisse toute latitude pour l'aménagement intérieur de l'usine.
Figs. 13, 14 et 15 montrent une façon de réaliser un grilla- ge articulé comportant deux nappes de fils longitudinaux : l'une 51 près de la surface supérieure de la voûte, l'autre 52 prés de la surface inférieure. Ces deux nappes de fils longitudinaux, ar- ticulés à la façon qui sera décrite ci-après,' sont maintenues à leur écartement par les fils transversaux 53, pliés en zig-zag et placés de manière à se chevaucher entre fils voisins, comme on le voit sur la Fig. 14 dont une coupe suivant le plan vertical A-A est rabattue dans la Fig.15 et une coupe suivant B-B est rabattue dans la Fig. 13;
Les articulations 54 n'existent que sur les fils longitudinaux; elles sont réalisées par le rait que lesdits fils sont constitués par une série de brins indépendants disposés, à la suite les uns des autres, deux brins voisins se chevauchant en 55-56 sur une certaine longueur et légèrement repliés en crochet à leurs extrémités. Ces points d'articulation sont suffisamment espacés les uns des autres pour que l'ensemble du grillage conser- ve une certaine raideur. Les fils transversaux 53, non articulés, peuvent, néanmoins se courber suivant le profil des cintres.
Leur chevauchement maintient en place les fils longitudinaux articulés qui sont d'ailleurs, de préférence, légerement ondulés de façon
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appropriée. La, distance existant entre les deux nappes 52 et 52 fixe 1'épaisseur à donner à la voûte.. La toile 57, métallique ou en textiles est fixée par points, notamment par soudure (dans le cas d'une toile métallique) ou agrafage (dans tous les cas) sur le grillage et, de préférence, sur les fils transversaux 53.
On se réserve, bien entendu, de faire usage d'un grillage à une seule nappe, par exemple dans le cas de voûtes de faible portée.
Fig. 16 représente un assemblage bout à bout de deux barres 58 et 59, de même diamètre ou de diamètres différents. Les extré- mités de ces barres sont filetées à pas inverses et assemblées par un manchon taraudé 60. Afin de supprimer tout jeu, une cale métal- ligue 61 d'épaisseur variable est introduite entre les barres par l'ouverture latérale 62 du manchon 60, lequel est ensuite serré à. fond pour bloquer l'ensemble. Un trou 63, pratiqué dans le manchon permet le pa,ssage d'un outil pour dégager la cale et permettre son remplacement.
Fig. 17 est la vue en coupe verticale, suivant C-C de la Fig.
18, et Fig. 18 une coupe horizontale, suivant D-D de la Fig. 17 d'un mur de clôture.
Ce mur reposant sur la, semelle de fondation 64 est formé d'un voile 65, de contreforts 66 et de nervures 67. Les armatures, composées de heures et de grillages analogues à ceux précédemment décrits dans leur application à. l'exécution de voile de façade et nervures de murs d'immeubles, sont préparés en usine par grands panneaux et montés sur place, assemblés par quelques boulons et manchons seulement. L'ensemble est enrobé dans la. projection de béton qui en fait un mur monolithe, économique et d'exécution rapide.
Figs. 19 et 20 représentent le mode d'agrafage d'une toile 57 à. un grillage-armature 70-71.
Les agrafes 72 et 73 sont mises en place par une machine agra- feuse spéciale, celle-ci comportant plusieurs têtes 77 qui dé-
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coupent le fil d'acier pour agrafes, le plient en forme d'U et l'enfoncent à travers la toile 57, les deux branches de l'agrafe chevauchent le fil 70 du grillage, puis ferment ces deux branches.
Dans cette opération, la toile 57 peut être placée soit au-dessus soit au-dessous du grillage 70-71; De préférence, les agrafes sont placées sur les fils de répartition 70 plutôt que sur les fils d'armature 71 et un certain jeu est laissé entre la toile et le grillage aux points d'agrafage,
Les têtes 77 de la machine à agrafer, qui est fixe, pourront être en nombre réduit et enjamber certains fils du grillage, Celui- ci est déplacé automatiquement d'une maille après pose de chaque agrafe, ensuite en se ripant d'une maille entre deux courses suc- cessives,.afin de présenter sous les têtes 77 les fils 73 où.les agrafes n'avaient pas été posées dans l'opération précédente 72.
Quand toute la bande correspondant au nombre de têtes 77 dont on dispose a été agrafée, il suffit de riper le grillage de la lar- geur de cette bande pour poser les agrafes sur la bande suivante et ainsi de suite.
Il est bien entendu que l'invention ne se limite pas aux applications décrites ci-dessus et qu'elle pourra s'appliquer à toutes les constructions exécutées jusqu'ici en béton armé et dans tous les autres cas où la légèreté des ouvrages demandés a créé des difficultés ou même a obligé à renoncer à l'emploi du béton armé, c'est-à-dire que d'une façon générale, on se réserve d'ap- pliquer l'invention à Inexécution des ouvrages les plus variés, sans aucune limitation.
Le procédé selon l'invention permet la construction de murs et de planchers minces raidis par des nervures ou poutrelles d'une épaisseur du même ordre.
Le béton est projeté sur ces nervures ou poutrelles toujours latéralement c'est-à-dire dans le sens perpendiculaire à leur
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surface..
La quantité totale d'armature d'acier utilisée n'excédera. pas en général la quantité employée dons le béton ordinaire c'est-à-dire 2 :;1'0 en volume.
Revendications.
1. Procédé pour la réalisation de constructions en béton projeté et armé, ledit procédé consistant essentiellement à. pré- parer et façonner en usine des armatures en grands panneaux, compo- sés de barres d'armatures reliées par points à des panneaux de grillage jouant le rôle d'armatures principales ou d'armatures secondaires, lesdits panneaux étant munis de toiles formant écran pour l'arrêt de la projection de béton, et étant munis, en usine, des accessoires de montage permettent la pose immédiate sur le chantier.