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PROCEDE POUR LA CONFECTION D'ELEMENTS DE CONSTRUCTION EN BETON ARME D' ACIER, AVEC PRECONTRAINTEo
La présente invention est relative à un procédé pour la confection d'éléments de construction en béton armé d'acier, avec précontrainte.
L'invention se rapporte, en particulier, à un procédé dans lequel la précontrainte de l'armature est obtenue seulement après durcissement complet du béton.
Il est connu de soumettre des éléments de construction en béton armé d'acier,par exemple des supports ou poutres, à une précontrainte qui est provoquée seulement après durcissement du béton, par des moyens appropriés .
L'avantage de ce procédé, par rapport à l'autre qui consiste à donner à l'armature, déjà avant durcissement du béton, la précontrainte souhaitée plus tard, est que le retrait qui se produit lors du durcissement du béton,et qui est lié à un raccourcissement du corps en béton, n'a pas besoin d'être pris en considération lors de l'évaluation initiale de la gran- deur de la précontrainte. Le dernier procédé a encore aussi l'avantage qu' il réussit en général, sans emploi d'un mortier de béton de qualité, adhérent étroitement, car, en raison de l'obtention ultérieure de la précontrainte, il doit subsister entre le béton et l'armature une adhérence telle quelle. L'adhérence du béton à l'armature est ordinairement empêchée par un enduit isolant particulier, en bitume ou analogue.
Dans le cas des procédés pratiques pour donner une précontrainte ultérieure aux éléments de construction en béton armé, on a procédé, jusqu'à présent, en disposant une série d'éléments de construction, par exemple de poutres ou de traverses, en série l'un derrière l'autre, en posant l'armature à travers toute la série d'éléments de construction et en la maintenant tendue. Après mise en place du mortier de béton, on attendait alors le durcissement (le plus
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souvent 23 ours), après quoi l'on coupait les divers fers d'armature entre les éléments de construction. Comme déjà mentionné, l'armature était au préalable pourvue d'un enduit empêchant l'adhérence du mortier de béton.
Les extrémités des fers d'armature débordant hors du corps en béton étaient alors filetées puis, après mise en place d'une plaque-sommier, on vissait des écrous sur chaque extrémité des fers d'armature et l'on serrait ces écrous jusqu'à atteindre l'allongement souhaité. Il est clair que ce procédé n'est pas particulièrement bon marché et qu'il exige aussi de grands chantiers et beaucoup de dispositifs mécaniques.
L'invention s'est fixé comme but de simplifier et de rendre plus économique la confection d'éléments de béton précontraint, dans lesquels la précontrainte est obtenue après durcissement du béton.
L'invention réside, en principe, dans le fait, que dans chaque paire de fers d'armature s'étendant parallèlement, d'un élément de construc- tion en béton à confectionner, on recourbe les extrémités en une boucle fermée, qui forme alors par soudure à l'autogène, par exemple bout-à-bout, un oeil de boucle mécaniquement solide. La longueur totale de la boucle est quelque peu moindre que la longueur de construction de l'élément en béton fini. Avant mise en place du béton, on pose dans le coffrage, les boucles d'armature fabriquées en atelier et en série, et cela de manière qu'elles se trouvent en regard des plaques d'ancrage qui sont situées aux deux extrémités de l'élément de construction, soutenues par des corps d'espacement et de renvoi.
Les corps de renvoi sont disposés de telle manière que la boucle d'armature n'a pratiquement aucune précontrainte notable. Après mise en place du béton et durcissement de celui-ci, on donne à l'élément de construction la précontrainte voulue, en faisant varier la position du corps de renvoi dans l'oeil de boucle, en développant une pression mécanique de manière qu'il se produise un allongement des boucles d'armature, correspondant à la précontrainte souhaitée. Pour rendre cela possible, les corps de renvoi consistent, au moins à une extrémité de l'élément de construction en béton, en corps établis en forme de coins,ajustés à la courbure de la boucle et qui, après durcissement du béton, sont poussés dans l'oeil de la boucle par frappement ou pression, les boucles d'armature éprouvant un allongement.
A l'autre extrémité de l'élément de construction en béton, il suffit en général d'un corps de renvoi quasi-cylindrique, qui est conformé de telle manière que les boucles d'armature s'appliquent uniformément sur lui, quand la tension de traction se produit sur le coté opposé, par l'enfoncement du corps de renvoi en forme de coin.
Une forme d'exécution préférée du procédé suivant l'invention, consiste en ce qu'on dispose dans l'élément de construction chaque paire de boucles d'armature de ce genre, de telle sorte que les axes longitudinaux des corps de renvoi en forme de coin coïncident, afin que les corps de renvoi puissent être mds l'un vers l'autre, en vue de la création de la précontrainte, au moyen d'une presse hydraulique agissant à la manière d'une pince. L'avantage de cette forme d'exécution spéciale est que, pour l'obtention de la précontrainte, on n'a besoin d'aucun contre-appui ancré dans le sol, par lequel l'ensemble du dispositif de confection serait rendu dépendant de son emplacement.
Du fait que la précontrainte peut être obtenue au moyen d'une presse hydraulique agissant comme une pince, de dimensions relativement petites, il est possible d'entreprendre la confection des éléments de construction en béton sur le lieu d'édification lui-même, en utilisant des boucles d'armature, des plaques d'ancrage, des corps de renvoi, etc... qui ont été fabriqués mécaniquement en atelier.
Dans le cas de la forme d'exécution décrite, la fabrication des boucles complètes a lieu par soudure à l'autogène des extrémités libres des fers d'armature et, cela, de telle sorte que les endroits de soudure viennent se placer à l'intérieur du corps en béton. Quoique le procédé réalisé suivant la proposition ci-dessus apporte une simplification et, par suite, une réduction du prix de fabrication des traverses de chemins de fer, ou autres
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corps de construction, il présente encore une certaine difficulté d'ex- ploitation, du fait que la boucle complète d'armature est fabriquée au moyen de la soudure autogène.
Mais la réalisation d'un endroit de soudure dans le cas d'un acier spécial, a, dans certaines circonstances, une in- fluence sur la solidité dans la région de l'endroit de soudure autogène, de sorte qu'il était souvent nécessaire de donner de fortes dimensions, non nécessaires en elles-mêmes, à la section des fers,
Une autre forme d'exécution de l'invention part de l'idée que, pour l'obtention ultérieure de la précontrainte d'un élément de construc- tion en béton réalisé suivant l'invention, on n'a besoin que d'une courbe de boucle dépassant à l'extérieur dans laquelle le coin de tension est alors poussé.
Comme variante de la proposition décrite d'abord, le procédé pour la fabrication d'éléments de construction en béton armé est réalisé en ce que, dans le coffrage où le corps en béton à fabriquer doit être coulé, un fer d'armature plié en épingle à cheveux est posé d'abord de manière que l'extrémité pliée de chacune des boucles ouvertes d'un côté soit soutenue contre une plaque d'ancrage noyée disposée à une extrémité du corps de béton, au moyen d'un corps de renvoi, en forme de coin, convenablement conformé, à l'intérieur de la courbure de la boucle, tandis que les extrémités libres des deux branches rectilignes de la boucle en épingle à cheveux sont soutenues individuellement contre une seconde plaque d'ancrage à l'autre extrémité du corps de béton, au moyen de corps de support en prise dans des encoches des extrémités,
après quoi le béton est mis en place et, après durcissement du béton, on obtient la tension de traction voulue de l'armature et,par suite, la précontrainte de l'élément de construction, simplement par coulissement du corps de renvoi en forme de coin par rapport à la courbure de la boucle.
La différence entre les deux formes d'exécution de la présente invention réside dans le fait que, dans le cas de la dernière, les fers d' armature sont assemblés chaque fois par paire, en une boucle dite incomplète, de sorte que la nécessité d'une soudure autogène des extrémités libres disparait. A la place de celle-ci, il est nécessaire d'ancrer individuellement les deux extrémités libres des branches rectilignes de la boucle pliée en forme d'épingle à cheveux, de la manière décrite ci-après.
Le procédé conforme à l'invention sera décrit plus en détail dans ce qui va suivre, en regard des dessins annexés, dans lesquels :
La fig. 1 est une vue d'une tète de poutre avec 16 fers d'armature
La fig. 2 est une vue en coupe longitudinale suivant V-V de la fig. 1.
La fige 3 est une vue de profil, à plus grande échelle, d'un coin de tension.
La fige 4 est une vue en coupe à plus grande échelle, suivant 1-1 et II-II du coin de tension.
La fig. 5 est une vue en coupe d'une partie d'une autre forme d'exécution du corps en béton établi d'après l'invention.
La fig. 6 est une vue représentant une forme d'exécution de l'anorage des extrémités libres de la boucle suivant la fig. 5.
La fig. 7 est une vue d'une autre forme d'exécution de l'ancrage des extrémités libres de la boucle suivant la fige 5.
La fig. 8 est une vue en coupe du dispositif d'ancrage suivant la fig. 6.
Les 16 fers d'armature sont assemblés par paires en boucles cohérentes, la majeure partie de la boucle étant rectiligne. Aux extrémités, la.
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boucle d'armature BS déborde à l'extérieur du corps en béton, mais se trouve encore alors à l'intérieur d'une cavité A dans laquelle on coule du mortier de béton,quand la précontrainte est établie. Sur la tête de la poutre on a réparti, dans le cas présent, 4 plaques d'ancrage P qui sont dimensionnées de telle sorte que les boucles d'armature, quand elles sont posées dans le coffrage encore non empli de béton, sont glissées, en position verticale de leur plan, sur les plaques d'ancrage, puis amenées dans la position oblique représentée. Dans cette position inclinée, elles sont alors maintenues par des entailles semi-circulaires Ke.
Pour fixer maintenant la position des boucles ou des plaques d'ancrage, qui sont installées à poste fixe dans le coffrage, on glisse dans l'espace vide entre la boucle et la plaque d'ancrage un corps de renvoi qui consiste, d'un des côtés de la poutre, en un corps quasi-cylindrique dont la surface enveloppe a une courbure telle que le bord intérieur de la boucle porte partout à fond.
De l'autre côté, ce corps de renvoi est établi à la manière d'un coin, comme représenté par les figs. 3 et 4. Par exemple dans la rangée la plus haut placée de la tête de poutre représentée par la fig. l, les deux coins K sont introduits dans l'oeil des boucles, respectivement de droite et de gauche, de sorte qu'ils s'appliquent, par leur face plane inférieure, sur la plaque d'ancrage P, et, par leur surface enveloppe, contre le côté interne de l'oeil des boucles Aussitôt que tous les coins et corps de renvoi sont mis en place, de sorte que les boucles d'armature, bien que sans précontrainte, soient quelque peu raidies, on emplit tout le coffrage avec du béton, puis on attend le durcissement du béton.
Après durcissement du béton on pousse plus profondément les corps de renvoi en forme de coin dans l'oeil des boucles. On peut le faire, par exemple, en frappant avec un marteau de poids convenable. Il est opportun, et la réside un avantage important de la disposition des boucles d'armature suivant l'invention, de prendre les deux coins de tension des bcu- clos d'armature se trouvant dans le même plan, dans une presse hydraulique fonctionnant comme une pince, puis de les pousser, dans une mesure détermi- née, dans les boucles. En tenant compte des tolérances usuelles, la profondeur du mouvement d'avancement du coin de tension, lors de l'action de la presse hydraulique, est alors une mesure pour la variation de longueur de la boucle d'armature, c'est-à-dire pour la précontrainte atteinte.
Afin que le coin de tension ait un certain guidage lors de la poussée en avant dans l'oeil de la boucle, on a prévu sur les plaques d'ancrage des languettes de guidage F qui offrent un guide au coin, à l'une des arêtes inférieu- res de sa face plane inférieure, pendant son mouvement.
Il est utile de lier également les plaques d'ancrage avec le corps en béton. A cet effet, des languettes L sont découpées aux bords supérieur et inférieur des plaques d'ancrage mais faisant, toutefois, encore corps avec la plaque d'ancrage elle-même, aux endroits X ou Y. A ces endroits, ces languettes sont pliées vers l'intérieur du corps en béton et adhèrent alors solidement au béton mis en place plus tard.
Dans la forme d'exécution de la fig. 5, il est prévu sur les faces frontales du corps en béton 101, dans des renfoncements, des plaques d'ancrage 102a et 102b contre lesquelles peuvent venir s'appuyer les boucles d'armature 103, de manière à obtenir la précontrainte nécessaire. Les deux fers d'armature 103a et 103b sont rassemblés pour former une boucle en forme d'épingle à cheveux, dont l'extrémité cintrée fait saillie au-dessus de la plaque d'ancrage 102a. Dans l'espace compris entre le cintrage de la boucle et la plaque d'ancrage 102a, on introduit un corps en forme de coin servant au renvoi de la boucle d'armature et grâce auquel on confère plus tard à l'armature la précontrainte nécessaire. Les extrémités libres 105a et 105b des boucles d'armature en forme d'épingles à cheveux font saillie au-dessus de la plaque d'ancrage 102b.
Elles sont, comme il ressort des figs. 6 et 7 munies de brides 106 obtenues par fraisage du fer d'armature. Pour étayer l'ancrage des deux extrémités de la boucle d'armature en forme d'épingle à cheveux par rapport au corps en béton, il est prévu pour chacune des extrémités deux éléments semi-circulaires 107 en acier dont l'alésage intérieur
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est pourvu de rainures intérieures 108 correspondant exactement aux brides
106 obtenues par fraisage.
La surface enveloppe extérieure 109 des éléments
107 en acier,lorsqu'ils sont raccordés, est légèrement conique et est en contact avec un élément annulaire 110 formant virole dans lequel les élé- ments en acier 107 sont introduits lors de la tension de la boucle d'arma- ture, de telle sorte que les deux moitiés de l'élément en acier 107 se fer- me étroitement autour des extrémités libres du fer d'armature. Les éléments annulaires 110 formant virole reposent, de leur coté, sur les plaques d'an- carge 102, qui transmettent la pression au corps en béton.
L'établissement des têtes d'ancrage aux extrémités libres des boucles d'armature peut être effectué de diverses manières. Ainsi, il est possible, suivant la figure 6, de munir toutes les brides 106 de surfaces 111 d'égale grandeur, transmettant les efforts. Dans le cas de cette forme d' exécution les faces annulaires transmettent donc chacune des efforts absolument égaux, aux pièces d'acier 107. Mais, il est également possible, comme le représente la figure 7, de réaliser les faces de transmission d'efforts de la bride 112, par exemple 112 a et 112b avec des grandeurs différentes.
Dans ce cas, la pièce d'acier limitée chaque fois par la bride éprouve la même tension spécifique, et la force de tension diminue graduellement du bas vers le haut, suivant le grossissement des faces de transmission de pression de la bride
Après que la précontrainte a été produite, les cavités dans lesquelles se trouvent les courbures 104 des boucles ou les ancrages des extrémités libres sont emplies avec du béton de sorte qu'alors l'ensemble des fers d'armature est soustrait à l'influence des intempéries.
De même que dans le cas de la proposition précédente, il est possible de disposer les boucles d'armature de chaque paire, relativement l'une à l'autre de manière que les coins de tension effectuent un mouvement en sens contraire lors de l'obtention de la précontrainte, de sorte que la précontrainte peut être atteinte, par exemple en utilisant une presse hydraulique agissant à la manière d'une pince.
Le principe de l'invention est applicable aux poutres, dalles traverses de chemins de fer, éléments de construction pour fixer de fortes élévations de terrain, par exemple murs de soutènement, murs de quais, etc.. et tout-à-fait généralement à tous les éléments de construction dans lesquels il se produit, du fait des charges extérieures, des efforts de traction dans la section, efforts qui peuvent occasionner la formation de fissures dans le béton, et des phénomènes de corrosion pour l'armature incorporée.
Le procédé suivant l'invention est applicable avec un avantage particulier quand, dans le béton qu'on utilise pour emplir le coffrage, on ne choisit pas l'agrégat avec une granulométrie plus ou moins quelconque, mais utilise,en principe, un mélange de fractions granuleuses grossière et fine, entre lesquelles un domaine de grosseur de grain d'environ 1 : 6 jusqu'à 1 : 10, soit manque complètement ou est présent au maximum, à raison de 10% de la masse totale. Si l'on choisit ainsi les grosseurs de grain de l'agrégat, on se tire d'affaire avec une quantité de ciment fortement réduite.
Cela, non seulement rend plus économique le prix du béton, mais (et cela est important de ce point de vue,) les phénomènes de reptation du béton déjà durci sont aussi diminués, parce que les phénomènes de reptation sont conditionnés en pratique exclusivement par la quantité de liant dans le béton. Une diminution importante de la quantité nécessaire de liant réduit, par conséquent, le taux additionnel de précontrainte qu'on doit prévoir, normalement, pour compenser l'action, abaissant la précontrainte, de la reptation du béton.
REVENDICATIONS.
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