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" Construction en béton armé et élément en béton armé pour son exécution "
La présente invention se rapporte à des construc- tions en béton armé et à des éléments en béton armé destinés à y être incorporés au lieu des ou avec les armatures habituelles.
L'élément en béton peut aussi servir comme partie d'un ensemble comprenant d'autres éléments en béton, tels que des panneaux, hourdis ou autres, participant de la construction terminée.
L'élément en béton armé selon l'invention est ca-
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ractérisé en ce que son armature en acier est précontrainte et consiste en un ou plusieurs fers ou fils disposés au voisinage de l'axe de gravité de l'élément, la tension de ladite armature étant équilibrée par le compression résultante du béton qui l'enrobe.
L'élément de construction en béton conforme à l'invention offre la forme d'une poutre mince , flexible, dont l'armature est sous tension et située au voisinage de l'axe lon- gitudinal passant par le centre de gravité de la poutre - appelé ci-après axe de gravité - en sorte que celle-ci n'est pes solli- citée par des efforts internes de flexion. De plus, selon l'in- vention, la quantitéde béton peut être si minime que l'élément ne contienne pratiquement pas plus de béton qu'il n'en faut pour résister aux sollicitations de compression développées par l'ar- mature précontrainte. Les considérations pratiques déterminent évidemment une quantité minimum permettant le transport de l'élé- ment sans dommage ni détérioration d'aucune sorte.
L'élément peut, pour les besoins de la construction, être réduit en tronçons plus courts sur le chantier même, comme cela se fait pour des armatures ordinaires.
La qualité du béton de l'élément d'armature peut être meilleure que celle du béton employé dans la construction avec cetélément même pour armature.
Une construction dépourvue de contrainte et exé- cutée en béton armé conformément à l'invention comprend donc des fers précontraints noyés dans du béton sollicité par le fait même à la compression et du béton non contraint.
Une construction an béton comportant des éléments conformes à l'invention peut être érigée de la même manière qu' une construction ordinaire en béton armé, mais le rapport des mo- dules d'élasticité des matériaux travaillant respectivement à compression et à traction doit toutefois être près égal à 1 par exemple, alors qu'il vaut sinon 15 dans les constructions ordinai- res, parce que les deux structures - comprimée et tendue - sont
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en béton. Pour les parties comprimées, les sollicitations de flambages croissent lorsqu'un effort extérieur est appliqué à la construction, tandis que ces sollicitations décroissent dans les parties soumises à traction.
Chaque élément en béton peut contenir deux fers d' armature et plus, au lieu d'un seul, leur centre de gravité com- mun étant sis sur l'axe de gravité de l'élément. La section de l'élément peut être carrée, rectangulaire, triangulaire, trapéè zoïdale ou circulaire, et ses arêtes peuvent être biseautées.
L'élément peut aussi être nervuré ou présenter un épaulement longitudinal lui conférant une section en T par exemple; il peut aussi présenter des saillies ou creux tels que des rainu- res longitudinales, pour pouvoir supporter des éléments secondai- res, tels que des briques creuses, incorporées dans la construc- tion complète en béton.
Dans certains cas, par exemple pour des poutres, il peut être nécessaire d'accroître la quantité d'armatures précon- traintes dans la pièce, mais il en résulte une disproportion dans la section de béton de la pièce si celle-ci en comporte assez pour supporter toute la compression exercée par les fers d'arma- ture. Si la quantité de béton de la poutre est exagérée, cette poutre devient encombrante et peu maniable.
Conformément à l'invention, cet inconvénient peut être évité en incorporant à l'élément un ou plusieurs fers non ten- dus lors de la préparation de l'élément, ce qui aide la masse de béton à supporter la compression que lui communique l'armature précontrainte.
Le fer non contraint à l'origine pouvant supporter le décuple des efforts de flambage applicables à une section éga- le de béton, il est visible que l'adjonction d'un ou plusieurs fers non tendus dans l'élément en plus des fers précontraints susdits permettra une appréciable réduction de la section du béton, par le fait que les armatures non tendues à l'origine vont supporter une partie des sollicitations compressives développées dans l'élé-
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ment complexe en béton lors du relâchementdes armatures précon- traintes. Il est donc possible d'exécuter des élémentsfortement armésd'acier précontraint etdefaible section de béton, ce dernier étant en par tie soulagé de ses sollicitations.
Lorsqu'un tel élément complexe en béton à armature précontrainte, béton comprimé et armature comprimée, est soumise à une traction accrue, la traction dans l'armature précontrainte augmente tandis que les efforts de compression dans le béton et son renforcement en fers comprimés va s'annuler graduellement. Si la traction est encore augmentée, l'armature originalement com- primée travaille finalement a traction.
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Par le choix da diverses qvi#1±#és d'acier pour les 1 af/ ;' ," // ari:zztures précontraintes et libres/de la fabrication de l'élé- ¯. , ment, on peut obtenir que leurs limites d'élasticité soient attein- tes ensemble lorsque l'élément supporte sa tension maximum de ser- vice. Cela permet de réaliser des éléments en béton armé ou les armatures et le béton sont tous deux réduits au minimum approprié.
A titre d'exemple, il y a lieu de noter qu'un acier dont la limite élastique est située à 24000kg. par cm2 peut être utilisé, pour lesarmatures précontraintes, et qu'un acier dont la limite susdite est atteinte à 6000kg. de traction par cm2 convient pour l'armature comprimée adjointe au béton précontraint. La ten- sion de l'armature proprement dite peut atteindre 18000kg par cm2.
Lorsque la, prise du béton de l'élément selon l'invention est effec- tuée , l'armature tendue est libérée , ce qui en fait tomber la ten- sion interne à 16000 kg par cm2 tandis que des efforts de compres- sion respectifs d'environ 2000kg par cm2 et 200 kg par cm2 sont supportés par les fers non tendus à l'origine et par le béton.
Lors de l'incorporation d'un tel élément dans une construction en béton de manière qu'il soit soumis à un effort de traction croissant, la tension interne de l'armature propre va remonter à 18000kg par cm2 tandis que la précontrainte du béton et de son renforcement comprimé va respectivement s'annuler et
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tomber à 200kg par cm2. Un accroissement supplémentaire de la trac- tion sur l'élément 'peut porter la tension de l'armature à 24000kg par cm2,c'est-à-dire à la limite élastique,et dans ce cas,le métal originalement comprimé sera sollicité sous une tension de 6000kg par cm2,correspondant également à la limite élastique de ce métal.
En admettant pour l'armature proprement dite une section de 0,4 cm2, la tension totale à, la limite élastique vau- dra 0,4 X 24000 = 9600 kg, et si la section du métal comprimé vaut 1,3 cm2, sa tension totale vaudra à sa limite élastique 1,5 X 6000 = 7.8000kg. La traction totale sur l'élément correspond donc à un effort de 17.400 kg.
Ainsi qu'il a été dit, il importe que la section des éléments de béton armé soit réduitè, et par exemple, on peut no- ter qu'une section de 4 cm sur 4cm convient dans la plupart des cas. L'adjonction d'un fer initialement libre ou de plusieurs fers semblables contribue à réduire la section nécessaire du bé- ton et, lorsque l'élément est ultérieurement soumis à traction, le fer supplémentaire - ou mieux, la tige d'acier non comprimée lors de la prise,- agit en concomitance avec l'armature intialement précontrainte pour absorber les sollicitations de traction.
L'élément en béton armé conforme à l'invention peut servir, comme il a été indiqué, pour des constructions de tous genres, en remplacement des ou avec les armatures généralement employées. Quelques exemples d'application de l'élément en béton armé sont schématisés aux dessins ci-joints dans lesquels :
La figure 1 représente en coupe verticale un plancher de briques creuses,
La figure 2 est une coupe par un plancher où des hourdis sont placés entre les éléments.
Les figures 3 et 4 sont des vues schématiques en perspective de deux formes d'exécution de l'élément selon l'inven- tion.
Le plancher de la figure 1 comprend une pluralité
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d'éléments 5 en béton à section en T, armes d'une verge d'acier 6. Ces éléments ou poutres sontappuyés par leurs extrémités sur les murs limitant l'espace à couvrir. Si la distance des appuis dépasse environ 2 m, les poutres 5 sont étançonnées provisoire- ' ment de façon appropriée en un ou des points intermédiaires. Ces poutres 5 ont a leur partie inférieure des épaulements ou saillies 7-8.
Lesbriques creuses 2. présentent à leur partie inférieure des évidements correspondants 10 en sorte de pouvoir être engagées entre lepoutres 5 de moindre hauteur; les vides entre les bri- ques sont comblés de béton coulé, ce qui forme finalement un plancher monolithe.
Des armatures d'acier 12 peuvent utilement complé- ter l'élément pour lui donner une bonne solidité pour le trans- port au chantier. L'armature précontrainte est de préférence adap- tée à un niveau légèrement inférieur à l'axe de gravité, par quoi la résistance de portée de l'élément lors du montage et celle du bâtiment morne sont accrues.
Cette disposition fait se bomber légèrement les éléments vers le haut, mais cette courbure disparaît par le poids du plancher qu'ils supportent par la suite.
Selon la figure 2, des hourdis 13en béton, agglo- mérés ou autres matériaux appropriés sont portés entre les poutres 5. Une couche adéquate 14 de béton est déversée sur le tout.
Lorsque la construction est terminée, après la pri- se du béton, les éta. nçons sont enlevés le cas échéant, et si la construction est chargée, les poutres ou éléments selon l'invention vont travailler uniquement à traction, la compression se répar- tissant comme d'ordinaire dans le seul bétonnage. Dans la cons- truction terminée, les éléments en béton armé vent donc conser- ver leur caractère d'armatures destinées à supporter les sollici- tations (.le tension du bâtiment seul.
Suiv.-nt une variante d'exécution de l'élément selon l'invention, celui-ci peut être de section rectangulaire substan- tiellement très aplatie. On obtiendra donc une planche capable de
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flexion sous une charge normale aux faces mais rigide lorsqu'elle est chargée par ses bords latéraux;
De tels éléments en forme de planche présentent l'avantage de convenir pour l'exécution de cloisons. Lorsque la construction a fait prise ils y demeurent à titre d'armatures.
Leur rigidité en direction de leur faces en facilite le transport vers le chantier et leur mise en place dans le bâtiment.
L'armature d'acier de l'élément en béton peut être disposée sur ou près de l'axe de gravité de la section ou être réparti dans le plan longitudinal passant par le centre de gravité, d'un bord de l'élément à l'autre. Un tel mode d'exécu- tion est sommairement représenté à la figure 3, où l'élément est un genre de panneau 15 dont la largeur peut atteindre cinq fois l'épaisseur, Une armature précontrainte 16 y est disposée au niveau du centre de gravité.
A la figure 4, l'élément précontraint est une poutre 17 à section carrée armée d'une verge d'acier 18 sur son axe longitudinal.
REVENDICATIONS. l.- Construction en béton armé et élément en béton armé pour son exécution, caractérisée en ce qu'elle est armée d'éléments minces et flexibles en béton armé, partiellement ou complètement incorporés à la construction et comprenant chacun une armature sous tension placée sur ou près de l'axe longitu- dinal passant par le centre de gravité de l'élément, la tension de ladite armature étant équilibrée par des sollicitations cor- respondantes de compression d,u béton de l'élément.