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CONSTRUCTION EN BETON ARME PROCEDE ET APPAREILLAGE CONVENANT POUR
SON ÉXECUTION,
La présente invention est relative à la construction d'une pièce fléchie continue en béton armé-dont les diagrammes des moments fléchissants et/ou des efforts tranchants présentent, pour au moins un tronçon de la pièce, une partie à allure pointue englobant au moins un maximum. Elle s'applique notamment à une poutre continue, à une dalle continue et plus particulière- ment à une "dalle-champignon".
On a déjà réalisé des pièces fléchies de ce genre en béton pré- contraint, notamment des poutres continues, dans lesquelles les câbles pré- tendus s'étendent sur au moins la moitié de la longueur de la pièce mais géné- ralement d'une extrémité à l'autre en suivant, éventuellement, des tracés d'in- clinaisons variables et de sens opposés.
Les difficultés de réalisation et de calculs de ces poutres ou dalles continues en béton précontraint croissent avec le nombre de travées ainsi qu'avec le nombre et l'importance des inflexions à donner aux câbles.
En béton armé ordinaire,, ces difficultés sont moindres mais les moments fléchissants et les efforts tranchants maxima obligent souvent, soit à alourdir l'ensemble d'une poutre (ou d'une dalle) si la hauteur doit res- ter constante,, soit à prévoir des augmentations locales de hauteur ("goussets") dans les tronçons auxquels il est fait allusion plus haut et/ou à y accepter de très fortes concentrations des barres longitudinales et transversales, dif- ficiles à placer et gênant un bétonnage convenable.
Ces dernières difficultés s'aggravent fréquemment lorsqu'un tel tronçon "difficile" d'une poutre se confond partiellement ou entièrement avec un tronon pareillement "difficile" d'une dalle solidaire de cette poutre ou bien d'une autre poutre qu'elle croiseo
Ces difficultés deviennent quasi insurmontables dans le cas de dalles reposant sur colonnes sans l'intermédiaire de poutres.
Dans la grande majorité de ces cas, on est obligé de renforcer les têtes des colonnes sous- jacentes, qui deviennent des chapiteaux ( le plus souvent en forme de tronc de cône ou de pyramide) d'où d'ailleurs le nom de "dalles en champignon!! que l'on donne à ce genre de construction.
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Les "chapiteaux" comme d'aflleurs les g8goussets"E,,mentionnés plus haut sont souvent gênants (et toujours assez onéreux au point de vue coffrage).
De plus, de nombreux usagers souhaitent de les supprimer ou exigent mêmes des faces inférieures horizontales jusqu'aux faces verticales des appuiso Il est à noter que, pour les "dalles en champignon", malgré la présence des chapiteaux, l'on arrive encore à de fortes épaisseurs de dalle qui en font des constructions assez lourdes et coûteuses.
La présente invention a pour objet une pièce fléchie qui permet de supprimer les goussets et/ou les chapiteaux ou tout au moins de réduire leur -importance, tout en rendant plus facilement réalisable le ferraillage et le bétonnage des tronçons les plus sollicités tant au point de vue moments flé- chissants qu'au point de vue des efforts tranchants, le tout sans forte suré- paisseur des dalles (ou poutres) entre appuis.
A cet effet, dans la pièce fléchie suivant l'invention, le tronçon susdit est en béton armé précontraint et est solidaire dans la direction de la continuité de la pièce, d'au moins un autre tronçon en béton dont les arma- tures sont soumises à une moindre traction que les armatures du premier tron- con.
La traction préalable des armatures des parties qui relient les tronçons susdits en béton précontraint peut, soit être nulle (cas du béton ar- mé ordinaire), soit exister mais être- inférieure à la traction dans les arma- tures des tronçons susdits (cas de béton moins précontraint que celui de ces tronçons).
Pour exécuter une pièce fléchie continue suivant l'invention, on réalise d'abord au moins un tronçon en béton précontraint indépendamment d'au moins un autre trongon en béton armé que l'on solidarise du première
En particulier, dans le cas d'une pièce fléchie continue mixte en béton précontraint et en béton armé ordinaire, l'utilisation locale du béton armé précontraint permet de réduire fortement la hauteur de la construction dans les tronçons précontraints susdits par rapport au cas où on y utilise- rait du béton armé ordinaire, de sorte que bien souvent la hauteur de béton requise dans ces trongons n'est pas supérieure à celle requise dans les autres parties de la pièce fléchie continue ou n'est que très peu supérieure à cette dernière hauteur et cela,
sans qu'on éprouve de difficultés particulières dans la réalisation des tronçons en béton armé précontraint, à cause de la ré- duction de la section des armatures, de l'accessibilité de celles-ci et de leurs longueurs limitées.
Il est à remarquer que les tronçons d'une pièce fléchie continue pour lesquels les diagrammes des moments fléchissants et des efforts tranchants présentent de grandes valeurs relatives sont généralement de faible longueur ou surface (forme pointue de ces diagrammes) de sorte que, pour l'ensemble de la construction, l'augmentation du coût, due à l'emploi du béton précontrainte est inférieure à la diminution du coût due à la moindre épaisseur des autres parties de la construction qui peuvent avoir cependant une face complètement plane du côté opposé à celui au voisinage duquel les armatures précontraintes sont disposées.
Dans une forme d'exécution avantageuse, le béton des tronçons pré- contraints est comprimé par des armatures pré-tendues qui entourent les tron- gons considérés.
On sait qu'il existe des machines servant à enrouler des armatures fortement tendues autour de réservoirs ou tuyaux qui doivent résister à une forte pression intérieureo Ces machines peuvent être utilisées pour enrouler à l'état fortement tendu les armatures autour des zones en béton précontraint de la construction. Les dispositifs de fixation des extrémités de ces arma- tures sont donc moins nombreux que dans le cas d'armatures passant à travers les zones de béton précontraint.
L'invention a également comme objet un procédé d'exécution d'une pièce fléchie en béton armé précontraint dans lequel on place autour du béton à pré-comprimer l'armature destinée à assurer la pré-oompression de ce béton,
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et on met ensuite cette-armature sous traction par des vérins.
Comme déjà signalé plus haut, pour exécuter une construction en béton armé précontraint à l'aide d'une armature pré-tendue qui l'entou- re, on peut utiliser une machine du genre de celle employée pour l'enroule- ment d'une armature à-l'état tendu sur un réservoir. Cette machine est très coûteuse et donne parfois lieu à des irrégularités dans l'effort de traction appliqué à l'armature enroulée.
L'invention a comme objet un procédé permettant d'exécuter une construction de ce genre par dès moyens moins onéreux et d'une plus grande régularité dans leurs efforts.
Suivant l'invention, on maintient les extrémités de l'armature à distance constante l'une de l'autre, on provoque ensuite un allongement élas- tique du périmètre de cette armature par des actions centrifuges des vérins sur celle-ci et on libère finalement les vérins après interposition de pous- sards entre le béton et l'armature soumise à pré-traction.
D'autres particularités et détails de l'invention apparaîtront au cours de la description des dessins annexés au présent mémoire, qui repré- sentent schématiquement, et à titre d'exemple seulement, quelques formes d'exécution d'une construction continue suivant l'invention.
La figure 1 est un schéma d'une pièce fléchie continue constituée par une poutre (ou dalle) reposant sur quatre appuis simples et sur une colon- ne (ou mur) dont elle est rigidement solidarisée.
La figure 2 est un diagramme des moments fléchissants de la poutre suivant la figure 1
La figure 3 est un diagramme des efforts tranchants de la poutre suivant la figure 1.
La figure 4 est un diagramme des moments fléchissants dans la colonne de la figure 1.
La figure 5 est un diagramme des efforts tranchants dans cette colonne
La figure 6 est une vue en plan d'une dalle et d'une poutre conti- nues suivant l'invention.
Les figures 7 et 8 sont des coupes verticales respectivement sui- vant les ligns VII-VII et VIII-VIII de la figure 6.
La figure 9 est une coupe verticale à plus grande échelle représen- tant une partie de la figure 8 avec plus de détails.
La figure 10 est une vue en plan d'une "dalle-champignon" suivant l'invention.
La figure 11 est, à plus grande échelle, une coupe verticale sui- vant la ligne XI-XI de la figure 10.
La figure' 12 représente schématiquement en élévation, un portique suivant l'invention.
La figure 13 est une coupe verticale d'une fondation exécutée suivant l'invention.
La figure 14 est une coupe longitudinale dans un moyen de fixa- tion des armatures de liaison entre un tronçon précontraint et une partie non précontrainte.
La figure 15 est une vue en plan schématique d'une construction suivant l'invention- en cours dexécutiono
La figure 16 est, à plus grande échelle, une coupe verticale dans un appareillage utilisé à la figure 15.
La figure 17 est une vue en plan schématique d'une autre construc- tion suivant l'invention en cours d'exécution.
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La figure 18 est, à plus grande échelle., le détail A de la figure 170
La figure 19 est une vue suivant la fléche Y de la figure 18.
La figure 20 est une vue en plan schématique d.'une autre forme d'exécution d'une construction suivant l'invention.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
A la figure 1, on a représenté une poutre 47 dont certains tron- çons couverts de hachures et désignés par 48 sont ceux auxquels correspondent des parties 49 à allure pointue englobant au moins un maximum (en valeur absolue) des diagrammes des moments fléchissants représentés aux figures 2 et 4 et des parties semblables 50 des diagrammes des efforts tranchants représentés aux- figures 3 et 50
Aux figures 6 à 10, on a représenté une dalle continue 2 portée par des murs 3 et 4 ainsi que par une poutre continue 5 reposant elle-même sur des colonnes 60
Comme on le sait, la poutre continue 5 est soumise, dans ses parties au-dessus et au voisinage des colonnes intermédiaires 6, à des grands moments fléchissants dont le diagramme a une allure pointue,
c'est-à-dire à des moments fléchissants dont la grandeur varie fortement sur des longueurs relativement réduites. D'autre part,la dalle continue 2 est soumise au-des- sus et au voisinage de la poutre 5 à des moments fléchissants dont le dia- gramme est du même genre..De plus, les plus grandes valeurs des efforts tran- chants se présentent dans les mêmes parties de la poutre et de la dalle.
Dans la construction suivant l'invention, les parties 5' de la poutre continue 5 au voisinage des colonnes intermédiaires 6 et les parties 2' et 2" de la dalle continue 2 au voisinage de la poutre 5 ou bien, seule- ment les parties 2,' au voisinage des parties 5' et des- colonnes intermédiai- res 6 sont exécutées en béton armé précontrainto Les armatures pré- tendues pour la poutre sont désignées par 7 et celles pour la dalle par 8.
Les premières armatures sont dirigées perpendiculairement aux deuxièmes.
La hauteur de la construction au voisinage des colonnes inter- médiaires 6 est sensiblement moindre que celle qui serait nécessaire dans le cas où la construction serait réalisée complètement; en- béton- armé ordi- naire. Dans ce dernier cas, il y aurait lieu de prévoir,à la partie supé- rieure des colonnes intermédiaires 6, des consolas telles que celles repré- sentées en traits mixtes et désignées par 9 à la figure 9. De plus, il pour- rait être nécessaire de prévoir de nombreuses armatures obliques 10 dont on peut facilement se passer ou, tout au¯ moins, réduire le nombre,
dans la constructipn suivant 1'invention
Des armatures de liaison ordinaire non pré-tendues 11 sont pré- vues pour assurer la continuité des dalles entre les tronçons précontraints et les parties qui ne le sont pas.
Aux figures 10 et 11, on a représenté une "dalle-champignon" " 12 prenant appui sur les colonnes 6. Les parties 12' de la dalle au voi- sinage de ces colonnes sont en béton armé précontraint dont l'armature 13 est enroulée sous tension autour de la masse en béton à l'aide d'une machine du genre de celles utilisées pour l'enroulement à l'état tendu, d'armatures au- tour de réservoirs ou de tuyaux destinés à être mis sous pression. Les ar- matures de liaison 11 s'étendent des zones précontraintes à celles qui ne le sont pas.
A la figure 12, on a représenté un pprtique dont les angles rigi- des sont en béton armé précontraint. Les armatures de précontrainte sont schématisées en 14. La partie de ce portique en béton armé ordinaire est désignée par 15.
A la figure 13, on a représenté une fondation suivant l'invention comprenant une semelle en béton précontraint 16 dont les armatures précontrain-
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tes 7 et/ou 8 sont disposées près de sa face inférieure,. Les armatures 11 s'étendent de la masse de béton précontraint aux masses 17 en béton armé ordinaire qui constituent le reste du radier dont la semelle fait partie.
A la figure 14,on a représenté un mode de connexion avanta- geux entre les armatures 7 ou 8 soumises à pré-traction et les armatures de liaison 11. Gelles-ci sont réunies aux armatures 7 par des manchons tarau- dés 18 vissés aux extrémités de ces dernières armatures. Ces-manchons prennent eux-mêmes appui contre des plaques d'arrêt 19 appliquées contre le béton pré-comprimé 5'.
A la figure 15, on a représenté une masse de béton 12' à pré- comprimer. A cet effet, on a enroulé librement., c'est-à-dire sans trac- tion, un câble 22 autour de cette masse en lui faisant prendre appui con- tre un certain nombre de broches 23 disposées autour de celle-ci.
Ces broches sont engagées dans des fentes 24 (figure 16) ména- gées dans les deux branches 25 d'un étrier 26. Le câble 22 est enroulé en plusieurs spires au contact de ces broches puis en.plusieurs spires au- tour d'autres broches 27 mises en place dans les fentes. 24 après enroule- ment du câble autour de 1,'ensemble des broches 23. Les extrémités 28 et 29 (figure 15) du câble sont ancrées par un moyen. quelconque. On passe alors une broche 30 (figure 16) dans les branches 25 de l'étrier 26 et dans des oreilles 31 solidaires du piston 32 d'un vérin 33 (figures 15-et 16) prenant appui contre le béton 12'. Pour simplifier la figure 15, on n'a représenté qu'un seul vérin mais il est bien entendu qu'il y a autant de vé- rins que d'étriers 26.
En réunissant tous ces vérins 33 par des tuyaux 35 à une pompe commune 34 et en actionnant cette dernière, on met donc le câble 22 en traction (mesurée par le manomètre de la pompe) et on comprime radialement le béton 12'. Lorsque les étriers- 26 ont été suffisamment éloignés du béton 12', on les maintient à distance par des poussards interpo- sés entre eux et le béton, -après quoi on relâche la pression des vérins et on les enlève ainsi 'que la pompe, les tuyaux 35 et Les broches 30.
A la figure 16,le poussard est schématisé par deux tiges 36 file- tées en sens inverse l'une de l'autre et réunies par un manchon taraudé 37.
Les étriers 26 et les pièces en rapport avec eux sont noyés ensuite dans le béton armé ordinaire.
Aux figures 17, 18 et 19, on a schématisé un autre appareillage pour l'exécution d'une construction en béton pré-comprimé.
Cet appareillage comprend des maillons 38 qu'on dispose autour du béton à pré-comprimer et qu'on relie entre eux par des pivots 39 de fa- çon à former une'chaînée Les extrémités de celle-ci sont ancrées par exem- ple en étant réunies- entre elles par un pivot 39. Les pivots 39 ont une longueur telle que leurs extrémités sortent des maillons et peuvent être accrochées par des vérins dont un seul est représenté en 40 prenant appui contre le béton 12'. Quand la chaîne est mise sous tension par les vérins, on interpose des poussards entre la chaîne et le- béton de façon qu'on puisse retirer les vérins.
A la figure 20, on a schématisé une "dalle champignon" de forme carrée supportée par quatre murs latéraux 41 et par une colonne centrale 42.
La zone de béton 43 au voisinage de- cette colonne est en. béton précontraint réalisé à l'aide d'une armature- pré-tendue 44 qui entoura la zone considérée.
Le reste du hourdis est en béton-moins précontraint que la zone 43. Les ar- matures pré-tendues correspondantes s'étendent dana deux directions perpendi- culaires l'une é 1-'autre et sont désignées par 45 et 46. Cette partie du hourdis est réalisée sur place après la zone centrale 44. qui peut être exé- cutée en usine.
L'invention est surtout avantageusement appliquée dans le cas de l'exécution de "dalles champignon" mais il va de soi qu'elle peut être appli- quée à toutes les poutres (et/ou dalle) hyperstatiques et même à certaines constructions isostatiques dont les diagrammes des moments FLéCHISSANTS et/ou
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des efforts tranchants présentent des zones de grandes valeurs en pointe, telles que, par exemple, des poutres sur deux appuis prolongées par des consoles.
REVENDICATIONS.- le- Pièce fléchie continue en béton armé dont'les diagrammes des moments fléchissants et/ou des efforts tranchants présentent, pour au moins un tronçon de la pièce, une partie à allure pointue englobant au moins- un ma- ximum, notamment poutre continue, dalle continue, et plus particulièrement -
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Eadalo7oemchampignon, c a r a c tê r i¯ s- é e en ce que le tronçon susdit est en béton armé précontraint et est solidaire dans la direction de la continui- té de la pièce d'au moins un autre tronçon en béton dont les armatures sont soumises à une moindre traction que les armatures- du premier tronçon.