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Les voiles ou dalles de béton à double courbure connus, applicables en particulier comme couvertures de toit de hangars ou halles, sont constitués soit par des plaques nervurées courbes, c'est-à-dire raccordées à une poutre ou nervure sensiblement mé- diane qui suit la courbure, ou sont renforcés par des nervures marginales en forme de poutres. Avec une forme plus ou moins rec- tangulaire en plan, elles présentent en général des sections hy- perboloïdes et paraboloïdes. Les appuis se trouvent dans la zone de deux bords opposés du contour sensiblement rectangulaire.
La construction en forme de/plaques nervurées courbes ou l'utilisation de nervures marginales en forme de poutres est considérée comme nécessaire pour des raisons statiques afin de
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supporter les efforts résultant d'une part du poids propre du voile, d'autre part des surcharges, telles que des surcharges de toiture, et en troisième lieu pour satisfaire aux conditions mar- ginales données par le problème.
Ces poutres, constituées sous forme de nervures marginales ou de poutres courbes médianes sur la face supérieure ou inférieure des voiles et considérées comme nécessaires dans l'état actuel de la technique, sont désavanta- geuses à maints égards, par exemple lors du bétonnage, ainsi que pour l'armature et à des points de vue architecturaux, de sorte que les voiles de béton à double courbure connus sont limités dans leurs applications.
L'invention a pour but de réaliser des voiles de béton à double courbure, en particulier des voûtes de toiture, sans ner- vures marginales ni nervure médiane comme dans les dalles nervu- rées courbesuselles.
L'invention a pour objet des voiles à double courbure en béton armé, notamment pour toitures, à contour sensiblement rec- tangulaire en plan et supportés dans la zone de deux bords oppo- des ses, dans lesquels un ou plusieurs tirants sont tendus d'un/bords d'appui à l'autre et les efforts provenant de ces tirants sont régulièrement répartis à la manière connue par des armatures dans les zones marginales de ces voiles. On peut aussi naturellement supprimer les tirants et les remplacer par des moyens équivalents exerçant d'une autre manière sur le voile les efforts susceptibles d'être exercés par un tirant.
Il est surprenant qu'on puisse sup- porter au moyen des tirants les efforts qu'on croyait jusqu'ici devoir supporter au moyen de nervures marginales ou médianes. les voiles en béton à double courbure selon l'invention sont d'une part susceptibles de supporter les efforts de tirant, et d'autre part ont des surcharges à supporter, telles que des surcharges de toiture.
Ces deux genres de surcharges possibles des voiles selon l'invention, auxquelles s'ajoute encore le poids propre, engendrent dans les voiles des moments de flexion dans
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diverses directions, de sorte que, suivant que les efforts exer- cés par le tirant ou par la charge et la surcharge prédominent, la zone tendue des dalles à double courbure selon l'invention se trouve au-dessus ou au-dessous du milieu de la section de pla- que, c'est-à-dire de la zone neutre selon les termes utilisés dans la statique élémentaire. On est donc conduit selon l'invention à disposer des armatures dans les deux zones tendues possibles. On peut cependant aussi se borner à armer la zone médiane.
Selon une forme de réalisation préférée de - l'invention, la direction des armatures portantes principales est transversale à la direction des tirants. On utilise avantageusement comme arma- ture des grillages en acier de construction dont la direction por- tante-principale est transversale à la direction des tirants.
Dans les voiles concaves vers le haut, on prévoit des armatures plus fortes en dessous du milieu de la section de la plaque, c'est-à-dire dans la zone tendue inférieure, qu'au-dessus du milieu. Il est en outre recommandé de renforcer ou d'armer plus fortement la zone médiane de la plaque, en particulier la zone médiane s'étendant dans la direction des tirants, que les zones marginales.
Pour réaliser les voiles de béton à'double courbure selon l'invention avec la plus petite épaisseur possible et la plus faible armature, c'est-à-dire le plus petit poids d'acier par mètre carré de voile, il est recommandé en outre selon l'invention que les tirants puissent être tendus et que leur tension soit choisie de telle sorte que les fatigues de flexion dues au poids propre et les fatigues de flexion produites par la surcharge à prévoir soient autant que possible équilibrées dans le voile.
Cela signifie que le problème statique, tel qu'il est déterminé par un bout particulier, est selon l'invention ramené approxima- tivement au problème ordinaire simple d'une voûte sur appuis, ce- pendant 'que les surcharges que les voiles ont à supporter, par exemple les surcharges variables de toiture ou encore les efforts
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justs par des marchandises suspendues en dessous du voile, engendrent dans les voiles des états qui ne s'écartent que faible- ment de ceux qu'on rencontre dans ces problèmes ordinaires. Par problème ordinaire, il faut entendre le problème mathématique constituant un cas particulier particulièrement simple à résoudre.
On peut grâce à l'invention s'approcher de ce cas particulier dans la pratique et construire ainsi des voiles de béton à double cour-' bure de grand pouvoir portant et de faible poids avec une faible dépense d'armatures au mètre carré. Il va de soi que, dans la forme d'exécution qui vient d'être décrite, on peut aussi rempla- cer les efforts des tirants par d'autres efforts extérieurs appro- priés susceptibles de produire dans les voiles à double courbure des contraintes telles que les fatigues de flexion dues au poids propre et les fatigues de flexion dues aux.surcharges à prévoir sont autant que possible équilibrées.
Les avantages obtenus grâce à l'invention, outre ceux déjà mentionnés, résident surtout dans le fait que l'on n'a plus be- soin de poutres et en particulier de nervures marginales dans les voiles de béton selon l'invention. On peut donc utiliser des voiles à surfaces inférieures et supérieures unies, ce qui simpli- fie l'exécution, réduit le coffrage et l'armature grâce à la sup- pression des poutres, et a aussi son importance au point de vue architectural.
Un autre avantage essentiel peut être obtenu avec les voiles; de béton selon l'invention,s'il s'agit de voiles dont la forme géométrique comporte des génératrices rectilignes, ce qui est le cas par exemple des voiles hyperboloïdes et peut l'être approxi- mativement pour beaucoup d'autres formes de voiles. Dans tels voiles dont la forme géométrique comporte des génératrices droites ou qui s'en rapprochent, l'invention permet une forme de réalisa- tion particulière dans laquelle les tirants sont dirigés sensi- blement suivant lesdites génératrices et enrobés dans le voile, celui-ci étant précontraint par ces tirants.
Dans le cas des voiles @
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hyperboloïdes rectangulaires en plan, on dispose les tirants de façon qu'ils se croisent en diagonale à l'intérieur de la section de la plaque, c'est-à-dire enrobés dans le béton. Pour de telles plaques, l'invention admet aussi un procédé d'exécution particu- lièrement simple, selon lequel on dispose les tirants dans le cof, frage avant le bétonnage avec les armatures et on tend les .tirant% en utilisant le coffrage comme bâti de tension.
Il est ainsi pos- sible de construire sans dispositifs spéciaux et compliqués de précontrainte des voiles hyperboloïdes à double courbure et des voiles à section géométrique analogue ou dont les génératrices peuvent être considérées approximativement comme des droites, et tels que par suite de la précontrainte ils peuvent supporter des surcharges considérablement plus fortes que jusqu' à présent, de sorte qu'on obtient un grand pouvoir portant avec un faible poids tout en évitant des tirants ou des nervures marginales ou poutres visibles de l'extérieur.
Ia description qui va suivre en regard des dessins annexés Ö titre d'exemples non limitatifs fera bien comprendre comment l'invention pourra être réalisée pratiquement.
La figure 1 est une coupe d'un voile à double courbure selon l'invention avec tirant extérieur.
La figure 2 est une vue en plan correspondante.
La figure 3 est une coupe d'un voile à double courbure selon l'invention avec tirants enrobés dans le voile.
. La figure 4 est une vue en plan correspondant à la figure 3.
Le voile en béton représenté sur les figures 1 et 2 est 'un voile à double courbure en béton armé utilisable en particu- lier dans une toiture. Le voile 1 a un contour rectangulaire.
L'invention n'est cependant pas limitée à de tels voiles rectan- gulaires, mais il suffit que le contour soit sensiblement rectan- gulaire, par exemple légèrement trapézoïdal ou d'autre forme analogue. Le voile 1 est constitué de telle sorte qu'il est sup- porté sur les deux bords étroits 2, par exemple en l'appuyant sur
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des murs, piliers, ou autres appuis non représentés, dans le cas par exemple où le voile est utilisé pour'une toiture. Selon l'invention, les armatures 3a, 3b du voile sont disposées de chaque côté de la ligne médiane 4, représentée en trait mixte, de la section de plaque, c'est-à-dire de chaque côté de la, zone neutre. Un tirant 2 va d'un des bords d'appui 2 à l'autre.
Dans l'exemple représenté, l'armature 3 est constituée par des nappes de grillage en acier de construction dont la direction portante principale est transversale à la direction du tirant. Il est ce- pendant possible également d'utiliser, au lieu de nappes de gril- lage métallique, des armatures ordinaires dont la direction por- tante principale est transversale au tirant et de ne disposer dans la direction longitudinale du voile que des fers de répar- tition L'armature 3a disposée dans la partie inférieure du voile est un peu plus forte que l'armature supérieure 3b La zone mé- diane du voile qui s'étend dans la direction du tirant 2 est lé- gèreme,nt plus épaisse et plus fortement armée que les zones mar- ginales.
Le tirant 2 peut être lui-même tendu, d'une manière qui n'est pas représentée en détail sur les figures, et les efforts du tirant sont transmis d'une manière uniforme à la zone margina'le du voile au moyen d'armatures de répartition 6.
La forme de réalisation selon les figures 3 et 4, qui représentent un voile à double courbure hyperboloïde, est parti- culièrement importante. Comme on le sait, ces voiles ont des gé- nératrices rectilignes. Selon l'invention, des tirants 3 servant également à la précontrainte sont disposés suivant les diagonales du contour du voile, dans la direction des génératrices rectili- gnes possibles, ces tirants jouant le même rôle que le tirant des figures 1 et 2, mais étant enrobés dans le voile et par conséquent invisibles de l' extérieur.