<Desc/Clms Page number 1>
J. VELUT et la SOCIETE GENERALE D ENTREPRISES, résidant respectivement à
SAINT-CLOUD et à PARIS (France).
NOUVEAU MODE DE CONSTRUCTION DE MURS POUR BATIMENTS ET OUVRAGES D'ART.
La présente invention concerne un nouveau mode de confection de murs élémentaires destinés à la construction de murs de toutes natures et é- paisseurs, tels que des murs de clôture, des murs de bâtiments, des murs de quai, des murs constituant tout ou partie d'un ouvrage d'art, etc., provi- soires ou définitifs.
Le principe caractéristique de ce nouveau mode de confection con- siste à juxtaposer avec contact et fixation directe, et éventuellement indi- recte, deux éléments minces en matière résistante souple, par exemple en mé- tal, en polychlorure de vinyle, ondulés à priori ou non, que, dans la suite, on dénommera élément mince avant et élément mince arrière, le profil de l'on- dulation de ces deux éléments étant horizontal et au même pas, mais non né- cessairement identique pour l'élément mince avant et l'élément mince arrière, chaque espace vide formé entre les deux éléments ci-dessus ayant une direc- tion généralement verticale et étant rempli de sable, ou de toute autre ma- tière pesante ou isolante d'une caractéristique appropriée, la pression due au matériau de remplissage créant l'ondulation si elle n'est pas préalable,
la forme finale de chaque élément dépendant de la distance réservée sur l'é- lément mince entre les deux lignes d'attache.
Suivant la nature de la construction à réaliser, les deux éléments minces avant et arrière peuvent avoir entre eux une direction générale paral- lèle et aussi une direction générale différente. C'est ainsi que, par exemple, pour un mur de clôture, un mur de bâtiment, un mur élémentaire de barrage hy- draulique, lesdits éléments pourront être opposés parallèlement, tandis que pour un mur de soutènement et un mur de quai maritime, les éléments en question
<Desc/Clms Page number 2>
pourront être opposés obliquement, avec un écartement plus grand à la base qu'au sommet du mur.
La matière constituant les éléments minces avant et arrière est une matière à élasticité mécanique de résistance appropriée telle qu'une ma- tière métallique, tôle d'acier, tôle d'acier galvanisé, tôle d'acier peinte, tôle d'aluminium, etc..., un plastique non composite, un plastique armé au moyen d'un tissu de nature appropriée, par exemple un tissu de verre.
Suivant les dimensions et la nature de la construction à réali- ser, les éléments minces avant et arrière peuvent être approvisionnés sous la forme de longues feuilles ondulées ou non, mises en rouleaux et préassem- blés de distance en distance, et aussi en feuilles courtes correspondant à un petit nombre d'ondulations, et même éventuellement une seule ondulation, l'assemblage étant alors réalisé après coup,.
La forme des ondulations des éléments minces avant et arrière peut, elle aussi, varier suivant la nature de la construction à réaliser.
Les creux des ondulations peuvent être tantôt arrondis, tantôt anguleux sui- vant le besoin, et l'amplitude de l'ondulation peut également varier et sa forme peut, par exemple, être celle d'un demi-ovale coupé par son petit axe, celle d'un demi-cercle, celle d'un demi-ovale coupé par son grand axe. Ainsi qu'on l'a déjà dit, on pourra, par exemple, suivant les cas de construction, donner à l'élément mince avant une ondulation de forte amplitude, et à l'é- lément arrière une ondulation de faible amplitude, et inversement.
Dans certains cas de constructions tels que, par exemple, celui d'un barrage hydraulique, l'un des éléments minces, en l'espèce celui se trou- vant dans le remblai, pourra être supprimé, ainsi qu'on le verra dans l'un des exemples d'application de l'invention, qui seront décrits plus loin, mais dans les cas où cette jonction est pratiquée, elle pourra être effectuée sui- vant l'une des manières suivantes : 1 / La jonction pourra être effectuée directement par rivetage, boulonnage et un procédé analogue, et en outre, soudure.
2 / La jonction pourra être effectuée en laissant un certain é- cartement entre les creux se correspondant des éléments minces avant et ar- rière, avec fixation, par un procédé classique quelconque, sur un élément in- termédiaire interposé entre chaque couple de creux se correspondant, par exem- ple : clouage et vissage si cet élément intermédiaire est en bois ; boulonnage si ledit élément est métallique, et soudure si, en outre, l'élément mince avant et l'élément mince arrière sont métalliques ; si l'é- lément intermédiaire est en béton; etc...
3 / La jonction pourra être effectuée en agragant les creux se correspondant, par des tirants, soit en prise directe avec les éléments min- ces avant et arrière, soit en prise avec des membrures profilées adaptées dans les creux desdits -éléments minces.
Le tassement du sable dans les espaces vides entre l'élément min- ce avant et l'élément mince arrière pourra être effectué par simple gravité, par vibration, etc. et aussi éventuellement en disposant au coeur de tout ou partie des renflements du mur élémentaire, une gaine tubulaire axiale en ma- tière déformable diamétralement, par exemple plastique, gonflable, dans la- quelle on injectera du béton sous pression.
Dans le cas où il convient d'éviter que, par frottement, le sa- ble transmette des efforts verticaux de compression aux éléments minces a- vant et arrière, l'invention prévoit l'interposition entre le sable et les- dits éléments, d'une fourrure de forme et de nature appropriées, pour suppri-
<Desc/Clms Page number 3>
mer la possibilité desdits frottements, ou l'addition au sable d'une matière plastique appropriée qui diminue le coefficient de frottement interne.
Chacune de ces diverses dispositions caractéristiques de l'inven- tion sera décrite en détail dans les exemples d'application que l'on exposera plus loin. Ces dispositions caractéristiques sont mises en oeuvre en fonction des conditions particulières de la construction, et notamment dans les cas où des charges verticales sont appliquées sur le sommet du mur, suivant que ces charges sont supportées plus particulièrement, soit par les éléments minces avant et arrière, soit par les éléments intermédiaires éventuellement inter- posés entre eux et reliant l'élément mince avant et l'élément mince arrière,' soit encore par le ciment injecté dans la gaine gonflable éventuellement dis- posée au coeur des renflements du mur.
Il doit être entendu que l'invention englobe tous les murs élé- mentaires quel que soit le nombre de leurs renflements, y compris le cas du renflement unique correspondant à une utilisation du mur élémentaire, comme poteau et comme colonne.
Il doit être entendu également que le sable peut être introduit entre les éléments minces avant et arrière soit préalablement à leur mise en place, soit après leur mise en place.
Le non écoulement du sable par le bas, dans le cas du remplissa- ge préalable, et éventuellement la protection du sable sur le haut, sont as- surés suivant le cas particulier de construction, soit par les galettes in- ternes de '-ciment ou de béton, soit par un chaînage approprié en ciment ou bé- ton.
L'invention va maintenant être expliquée en détail au moyen d'e- xemples d'application non limitatifs représentés dans le dessin joint dans lequel : les figures 1. 1A. 1B représentent des coupes horizontales sché- matiques de murs élémentaires selon l'invention, la figure 2 représente schématiquement une disposition caractéris- tique du pied d'un mur construit selon l'invention, les figures 3.
3A et 4m, représentent schématiquement des modes d'application particuliers de l'invention, à la construction de bâtiments, les figures 5 à 7 représentent des coupes horizontales schémati- ques d'autres murs élémentaires selon l'invention, les figures 8 et 8a représentent une disposition caractéristique remarquable de l'invention, isolant le sable d'avec les éléments minces, les figures 9 à Il concernent l'application de l'invention à la construction de murs de très grande épaisseur allant jusqu'à la digue marine et au batardeau de rivière, les figures 12 et 13 concernent l'application de l'invention à la construction de barrages hydrauliques en voûte.
En se reportant à la fig. 1, on voit une coupe horizontale sché- matique d'un mur élémentaire, selon l'invention, constitué par un élément mince avant 4a et un élément mince arrière 4b, supposés en tôle métallique ondulée, mis en contact direct à chacun des creux des ondulations et assem- blés l'un à l'autre le long des lignes de contact correspondantes 5, par un
<Desc/Clms Page number 4>
procédé classique quelconque tel que rivetage, boulonnage, soudure.
A chaque renflement de mur correspond ainsi un espace vide vertical au coeur duquel on dispose ensuite une gaine tubulaire 2 en matière appropriée, déformable dia- métralement par gonflement, dans laquelle on injecte du ciment ou du béton, sous pression après remplissage avec du sable 1 de l'espace vide tubulaire située entre les tôles avant et arrière 4a et 4b, respectivement, et la gai- ne gonflable 2.
Les figures 1A et 1B, représentent des coupes horizontales sché- matiques correspondant à diverses formes d'ondulation des éléments minces avant et arrière. On remarquera que, dans la fig. 1B, les éléments ci-dessus ont chacun une forme différente d'ondulation.
Pour réduire les efforts, il peut être utile d'éviter que les é- léments minces avant et arrière soient soumis à une charge du genre hydrosta- tique s'exerçant perpendiculairement aux génératrices linéaires des ondula- tions. A cet effet, ainsi qu'on l'a représenté schématiquement dans la fig.
2, l'invention prévoit au pied du mur, une perforation appropriée 6 des élé- ments minces avant et arrière, analogue à celle d'une crépine, permettant à l'humidité, et à fortiori à de l'eau, de s'écouler,- et enfin d'éviter tout entraînement de sable au cours de cette évacuation, le pied du mur, à l'in- térieur de la partie en crépine, est garni en T d'un matériau classé filtrant, et à l'extérieur de ladite partie en crépine, communique avec des drains d'é- coulement 8.
Les fig. 3 et 3 A représentent deux modes différents de jonction de murs élémentaires selon l'invention. Dans la fig. 3, la colonne d'angle est obtenue par.une conformation appropriée des tôles enveloppant le sable.
Dans la fig. 3A, on a substitué à la colonne d'angle ci-dessus, un poteau en béton 3, éventuellement armé, dans lequel sont ancrées, après les avoir façonnées d'une manière appropriée, les extrémités 10 des tôles enveloppant le sable.
La fig. 4 représente une coupe horizontale schématique d'un exem- ple non limitatif de combinaison de poteaux et de murs élémentaires selon l'invention. Dans cette fig. 4, les éléments minces avant et arrière sont res- pectivement référencés 4a et 4b, les remplissages en sable sont référencés 1, les gaines gonflables disposées à coeur des renflements des murs élémentaires sont référencés 2.
La référence 6 désigne des murs élémentaires selon l'invention ne comportant éventuellement qu'un unique renflement. La référence 12 désigne des poteaux en béton, dans lesquels les murs élémentaires 9 sont ancrés ainsi qu'on peut le voir en 10, et entre lesquels les murs élémentaires tels que 11 sont coincés par gonflement dû à l'injection de ciment sous pression dans la gaine E disposée à coeur desdits murs élémentaires 11.
Les exemples schématiques d'application de l'invention représen- tés dans les fig. 1 à 4 concernent de préférence des murs de relativement faible épaisseur tels que, par exemple, des murs d'habitations. Dans ce cas particulier, l'invention prévoit l'adjonction éventuelle du côté intérieur du mur, par un procédé quelconque classique d'un panneau en substance isolan- te thermiquement, de façon à obtenir une cloison.d'air en regard de chaque creux du mur où les, éléments minces avant et arrière sont en contact direct.
Cette disposition est représentée schém,atiquement en coupe horizontale dans la fig. 5. Les références 4a et 4b désignent les éléments minces avant et arrière respectivement, la référence 1 désigne le remplissage en sable, la référence 5 désigne les creux du mur élémentaire, la référence 13 désigne le panneau en matière isolante thermiquement, la référence 14 désigne les cloi- sons d'air résultant de l'adjonction du panneau 13.
<Desc/Clms Page number 5>
Pour la construction de murs plus épais, on peut éloigner l'un de l'autre les éléments minces avant et arrière, tout en les reliant par fi- xation sur des éléments intermédiaires.Les fig. 6 et 6A représentent respec- tivement deux exemples schématisés de ce mode de liaison des éléments minces avant et arrière.
Dans ces fig. 6 et 6A, les éléments intermédiaires sont supposés en. bois, et les éléments avant et arrière sont supposés cloués sur lesdits éléments intermédiaires. Les références 4a et 4b désignent les éléments min- ces avant et arrière, respectivement, la référence 15 désigne les éléments intermédiaires et, pour la fig. 6A spécialement, les références 16 et 17 dé- signent respectivement les modes de clouage de l'élément mince avant et de l'élément mince arrière. Les références 18 et 19 désignent respectivement les traces des éléments minces avant et arrière à la partie supérieure ou in- férieure d'une ouverture (par exemple une fenêtre); le remplissage 20 est alors constitué par un élément isolant et non pesant tel que, par exemple, la laine de verre,le carton ondulé, etc.
La liaison entre l'élément mince avant et l'élément mince arrière peut aussi être effectuée au moyen de tirants de longueur appropriée avec in- terposition éventuelle entre lesdits éléments et les têtes des tirants, de membrures de renforcement. Ce mode de liaison se prête particulièrement bien à la construction de murs ayant une forte épaisseur et surtout, de murs d'é- paisseur générale variable, par exemple, plus épais à leur base et dans les- quels en outre aucun des éléments minces avant et arrière n'est nécessaire- ment vertical, tels que, par exemple, des murs de soutènement, des murs de quais, etc. La fig. 7 du dessin joint schématise le cas d'un mur de soutène- ment.
Revenant sur les modes de remplissage en sable entre les éléments minces avant et arrière, il a été dit plus haut que l'invention prévoyait des modes de remplissage caractéristiques permettant de réduire et même de suppri- mer toute transmission aux éléments minces avant et arrière, par frottement du sable, d'une charge verticale appliquée sur le sommet du remplissage.
L'un de ces modes consiste à provoquer le tassement transversal du sable par gonflage d'une gaine déformable diamétralement disposée à coeur de chaque renflement. Si ce gonflage est effectué au moyen de ciment ou béton sous pression, le pied de ciment ou béton ainsi constitué pourra supporter une charge verticale importante sans risque de flambage en raison de son en- robage par le sable. Par contre, si le sommet du remplissage ne doit pas re- cevoir de charge verticale importante et si la hauteur du mur élémentaire est modérée, il suffira de laisser le sable se tasser par gravité sans insertion interne d'une gaine gonflable. Dans ce cas, la forme ondulée donnée aux élé- ments minces avant et arrière leur confère un grand moment d'inertie qui, cu- mulé avec la présence du sable, empêchera leur flambement.
On pourra alors faire travailler les éléments minces avant et arrière à un taux de fatigue normal et on ne risquera pas de rupture sous l'action de forces verticales dues au frottement du sable.
Lorsque les efforts verticaux sont tels qu'ils imposeraient une augmentation de l'épaisseur des éléments minces avant et arrière, l'invention a déjà prévu le tassage transversal du sable par gonflage décrit ci-dessus, et elle prévoit en outre, séparément et en combinaison, les dispositions ca- ractéristiques suivantes :
1 - les éléments minces avant et arrière (de préférence en tôle) sont constitués par des bandes horizontales de relativement faible hauteur, se chevauchant les unes les autres sur quelques centimètres seulement et sans liaison rigide de l'une à l'autre.
Si des efforts verticaux se transmettent
<Desc/Clms Page number 6>
à une bande de l'un des éléments minces avant et arrière, cette bande glis- sera sur la bande inférieure correspondante en augmentant légèrement le che- vauchement. Ce déplacement provoquera le report des efforts subis par la ban- de supérieure sur le sable et la suppression des efforts verticaux dans cette bande supérieure.
2 - Si l'on pratique sur les éléments minces avant et arrière des ondulations secondaires de faible amplitude par rapport à celle des ondu- lations primaires (par exemple d'une amplitude de quelques millimètres) orien- tées perpendiculairement à ces ondulations primaires, c'est-à-dire horizon- talement, ces ondulations secondaires (que dans la suite on dénommera ondu- lations mineures tandis que les ondulations primaires sont dénommées ondula- tions majeures) s'affaisseront sous l'action des efforts verticaux et ces dé- placements supprimeront toute contrainte verticale dans les éléments minces avant et arrière.
3 - L'invention prévoit l'adjonction intérieure dans le mur é- lémentaire au contact des éléments minces avant et arrière ne comportant qu'u- ne ondulation majeure, d'une fourrure mince à ondulation mineure, ainsi in- terposée entre le sable et les éléments minces avant et arrière. Cette dis- position convient particulièrement dans le cas d'emploi d'un mur élémentaire selon l'invention, à renflement unique, comme poteau ou colonne.
Dans ce cas, la fourrure peut être constituée, soit par une tôle convenablement ondulée, enroulée cylindriquement avec recouvrement de ses bords suivant sensiblement une génératrice du cylindre, soit par une bande de tôle enroulée hélicoïdale# ment avec un pas approprié, à bords se recouvrant, avec jonction rigide éven- tuellement; ladite jonction éventuelle pouvant, si besoin est, être une jonc- tion étanche. La fourrure peut même être extérieurement frettée, mais à l'in- térieur des éléments minces avant et arrière, au moyen d'un fil enroulé en hélice tel que, par exemple, un fil de verre, un fil métallique inoxydable.
Les points de frottement sur l'intérieur des éléments minces avant et arrière, sont ainsi réduits au minimum.
Les fig. 8 et SA concrétisent schématiquement un pareil cas appli- qué à la confection d'un mur élémentaire selon l'invention, à renflement uni- que, destiné à être utilisé comme poteau ou colonne supportant une charge verticale. La fig. 8 est une coupe axiale verticale, et la fig. 8A est une coupe horizontale.
Dans ces figures, la référence 4 désigne l'ensemble des é- léments minces avant et arrière, lequel ensemble, en pareil cas, peut être simplifié jusqu'à la forme d'un tube cylindrique lisse, la référence 2 dési- gne une gaine axiale gonflable, la référence 1 désigne le remplissage en sa- ble, la référence 21 désigne la fourrure enroulée à ondulation mineure hori- zontale et bords se recouvrant sans jonction d'étanchéité ni même mécanique, la référence 22 désigne le fil en hélice frettant la fourrure 21, la référen- ce 23 désigne des galettes de ciment ou béton fermant le haut-et, le bas du mur élémentaire.
Si le mur à construire doit être très épais, et en particulier dans la construction de barrages hydrauliques droits et de digues, l'inven- tion prévoit la construction de l'ouvrage par juxtaposation successive de murs élémentaires selon l'invention, disposés perpendiculairement ou obli- quement par rapport à la direction générale du mur à construire, avec emboî- tement mutuel des murs élémentaires les uns dans les autres, grâce aux on- dulations des éléments minces avant et arrière des murs élémentaires mis en contact. L'intérêt d'une telle disposition réside dans le fait que les murs élémentaires constituant le barrage sont autostables.
On pourra donc construi- re un tel barrage à l'avancement, même dans un courant d'eau important : les éléments peuvent alors être mis en place soit vides, soit préalablement rem- plis.
<Desc/Clms Page number 7>
Ce principe caractéristique de construction de murs épais par murs élémentaires selon l'invention, sera aisément compris en se reportant aux fig. 9, 9A, 9B et 10, les fig. 9, 9A et 9B représentant schématiquement en coupe horizontale quelques exemples parmi les très nombreuses combinaisons pouvant être envisagées. Dans ces fig. 9,9A et 9B, les traits continus gras référencés 24, matérialisent schématiquement chacun des murs élémentaires constituant un ensemble solidaire, et les traits discontinus, référencés 25, représentent la direction générale du mur épais à construire. Le sens de l'a- vancement est indiqué par une flèche 26.
On voit, d'après ces figures, que les combinaisons des murs élé- mentaires peuvent être extrêmement variées et que l'on peut faire appel à des murs élémentaires de longueur et de conformation générale très diverses, al- lant jusqu'au mur élémentaire à renflement unique. Toutefois, les combinaisons représentées dans les fig. 9A et 9B, doivent être particulièrement remarquées, parce qu'elles constituent des combinaisons préférées, prévues pour la con- struction d'une digue dans un milieu liquide à courant non constamment orien- té dans la même direction, par avancement progressif à partir de la rive.
Ces combinaisons escomptent même l'aide momentanée d'un courant, pour la mi- se en place de chacun des murs élémentaires. Les petits flèches figurant à l'intérieur des éléments indiquent le sens du courant d'eau au moment où l'é- lément correspondant est mis en place.
Le principe caractéristique de construction, ainsi englobé dans l'invention, permet d'envisager la construction de murs ayant une épaisseur nominale dépassant largement plusieurs mètres en donnant au besoin aux murs élémentaires une ondulation telle que l'épaisseur individuelle des renflements soit de l'ordre du mètre ou même davantage, tout en conservant pour les élé- ments minces avant et arrière de chaque mur élémentaire, une épaisseur rela- tive très faible, de l'ordre, par exemple, d'une fraction de centimètre.
Les coupes schématiques des fig. 9,9A et 9B ne correspondent pas nécessairement à une mise en place verticale des murs élémentaires, et ceux- ci peuvent, dans leur ensemble, avoir une inclinaison systématique par rap- port à la direction générale du mur épais à construire, ou par rapport à la verticale, ainsi qu'on l'a représenté schématiquement dans la fig. 10 concer- nant la construction d'une digue en contrebas d'une rive 30.
Dans le cas de construction représenté par la fig. 10, les murs élémentaires pourront être mis en place au moyen d'un portique après garnis- sage de leur pied avec des galettes de béton et remplissage de sable. L'a- grafage réciproque des murs élémentaires pourra être réalisé par emboîtement imbriqué ainsi qu'on l'a déjà dit, mais aussi sans emboîtement imbriqué, au moyen de joints de palplanches disposés de place en place ainsi qu'on l'a re- présenté schématiquement dans la fig. 11 où lesdits joints sont référencés 27, tandis que les murs élémentaires, non imbriqués entre eux, sont référen- cés 28. La référence 28a désigne le dernier mur élémentaire mis en place.
Il doit être entendu que, suivant les cas de construction, de tels murs épais peuvent être réalisés en donnant aux murs élémentaires une orientation parfaitement verticale, au lieu de l'orientation inclinée repré- sentée dans la fig. 10.
Les murs élémentaires selon l'invention permettent également la construction de barrages en voûte épaulée sur des piles disposées de place en place, ainsi qu'on l'a représenté schématiquement en coupe horizontale dans la fig. 12. De plus, dans ce cas, la confection du mur élémentaire peut être simplifiée en supprimant l'élément mince situé du côté des remblais ré- férencés 29.
<Desc/Clms Page number 8>
Si l'on se reporte à la fig. 13 qui représente schématiquement en coupe horizontale un barrage en voûte ainsi réalisé, on comprendra aisé- ment que les réactions aux poussées exercées dans la voûte, engendrent des forces de frottement entre le sable 1 et l'élément mince 4b, sur les parties telles que 6, 7 de cet élément mince, noyées dans le sable. Ces forces de frottement suffisent pour compenser la poussée sur les ondulations élémen- taires telles que 7, 8, 9, si le rapport du pas 7, 9, de ces ondulations à la longueur 6, 7 est convenablement calculé.
Ce résultat est aisément obtenu grâce aux propriétés physiques et mécaniques du sable, en vertu desquelles les poussées obliques Q sont qua- tre fois plus élevées que la poussée P.
Il doit être entendu que les exemples d'application de l'inven- tion, exposés ci-dessus, ne constituent en aucune manière une limitation de l'invention, ni de son domaine d'application et, qu'en outre, de nombreuses variantes ou modifications peuvent être apportées auxdits exemples, sans sortir desdits domaines.