Armature pour tuyaux en béton, mortier de ciment et analogues. L'objet de la présente invention -est une armature pour tuyaux en béton, mortier de ciment et analogues, comportant une partie d'armature en fer homogène incorporée dans la -aroi du tuyau et placée le plus près pos sible de la surface interne du tuyau, -et une partie d'armature en fil métallique à haute résistance enroulé à l'extérieur du tuyau sous une tension déterminée et constante, cette deuxième partie d'armature pouvant être recouverte par une couche de prGtec- tion du même matériel que la paroi du tuyau.
Aux deux parties d'armature selon l'in vention peuvent être associées des tiges Ion gitudinales qui augmentent la résistance da tuyau à la flexion.
Le dessin annexé montre, à titre d'exem ple, la forme d'exécution préférée de l'objet de l'invention.
La figure est une vue en perspective d'un tuyau armé coupé en sens perpendicu laire à l'axe. Au dessin, a est la partie d'armature en fer homogène formée par des spires -et des génératrices. Cette armature en fer homo gène, quoique semblable aux armatures con nues, est placée préférablement tout près de la surface interne du tuyau avec le double avantage -que les autres conditions étant les mêmes, le fer commence à travailler pour des pressions internes inférieures, -et que l'é paisseur du béton ou autre compris entre les deux parties d'armature est la plus grande possible.
La deuxième partie d'armature b -est ap pliquée lorsque le tuyau est terminé, et aus sitôt après qu'il a atteint le .degré de durcis sement nécessaire; les spires -de cette deuxième armature n'étant- pas simplement appuyées .sur la surface externe -de la pièce fabriquée mais enroulées autour du tuyau en un nombre de tours -et .sous une ten sion déterminés. Il est avantageux que cette armature soit en fil d'acier à haute résis tance. Avec l'armature selon l'invention l'utili sation du métal -est rigoureusement ration nelle ce qui n'était pas le :cas auparavant.
En :effet, -dans les tuyaux en béton armé :connus jusqu'ici, le calcul de la quantité du fer était faite suivant les règles communes à n'importe quel objet fabriqué en béton armé, .ces règles .consistant en ce que l'on considère que le fer seulement, calculé pour un travail à la tension de 10 à 12 kg par <B>mm</B> 2, résiste aux efforts de traction produits par la pression interne. Cependant, puisque le béton a un coefficient d'allongement bien au-dessous de celui :du fer, si ce dernier tra vaillait réellement .à 10-12 kg par mm2, l'allongement .du béton outrepasserait sa li mite d'élasticité -et on aurait -dans le béton des fentes :
donnant lieu à .des pertes du fluide contenu dans les conduites. Si les fentes ne se produisent pas toujours, c'est parce que le béton :concourt d'une manière -efficace à ré -sister aux :efforts de traction et travaille en tension dans les limites de son élasticité; mais le fer travaille beaucoup moins qu'à 10-12 kg par mm. On n'a :donc pas une utilisation rationnelle ,du fer employé et par conséquent l'emploi du fil d'acier à haute résistance n'apporterait pas de profit.
Par contre, lors :de l'application de l'ar mature b selon l'invention, on exerce sur ?a paroi du tuyau une compression dont la valeur dépend de la tension qui sera donnée au fil en relation avec les résultats à obte nir. Lorsque la paroi du tuyau est soumise à la pression interne :du fluide contenu dans le tuyau, la tension qui se produira par ce fait.dans :cette paroi sera graduellement ab sorbée par la compression initiale susmen tionnée jusqu'à neutraliser totalement cette dernière, de sorte que les allongements de la paroi en.béton ne pourront commencer que lorsque la pression interne aura atteint la valeur :
de la compression initiale appliquée sur le béton au moyen de la tension .du fil métallique. Si la pression interne augmente encore, alors, et seulement alors, le béton -commencera à être mis en tension -et à pro duire une partie de la résistance, comme -dans le cas .des armatures habituelles adoptées jus qu'à présent.
Un avantage ultérieur, inhérent au nou veau système, consiste en ce que les deux parties .d'armature constituent dans la struc ture comme une vraie poutre armée, cette poutre augmentant la résistance du tuyau à la flexion et à l'écrasement. Entre ces :deux parties d'armature, qui sont exactement pla cées -dans les conditions de travail les plus favorables, se trouve la plus grande partie de la section résistante du béton :constituant la paroi du tuyau.
En conséquence, les résistances des tuyaux munis<B>do</B> l'armature selon l'invention ne sont pas subordonnées aux principes or dinaires de calcul, car dans ce nouveau sys tème interviennent efficacement les phéno mènes dûs au frettage du béton et à l'accrois sement de résistance dû à l'existence de :deux parties d'armature, dont une en tension, -es- pacé-es entre elles.
On peut comparer la quantité du matériel métallique :employé dans les armatures con nues avec celle employée -dans l'armature se lon l'invention, pour se rendre compte de l'é conomie réalisée par l'emploi .de la double armature.
La quantité de fer homogène, qui, d'après les :calculs actuellement en usage, est em ployée pour la fabrication des tuyaux en bé ton armé, est déterminée en appliquant la formule pour les anneaux; d'après cette formule, en adoptant pour le fer homogène comme charge de :sécurité 1200 kg par cm\, la quantité Q :de fer homogène, exprimée en .em2 par mètre linéaire du tuyau, résulte de:
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dans laquelle D :est le :diamètre interne du tuyau, :donné -en centimètre, -et h la pression d'essai (exprimée en kg par cm2).
Par' l'application du nouveau type d'ar mature, la quantité totale .de fer homogène pour la partie d'armature interne et d'acier spécial à haute résistance pour 1a partie d'ar mature d'enroulement, est :déterminée en dé- veloppant théoriquement le principe général sus-énoncé.
En adoptant en -ce développe ment comme charge de sécurité du fer homo gène 1200 kg par cm' -et comme charge de sécurité de l'acier spécial une valeur com prise entre un .cinquième et un sixième (qui peut être d'ailleurs réduite sans danger à un tiers ou à un quart) de la charge de rupture: en employant de l'acier spécial ayant une charge de rupture comprise entre 12500 et 16000 kg par cm@ à enrouler sous une tension de 2(100 kg par em2, cette quantité totale, tou jours exprimée en cm2, est de
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où D et h, .ont la même signification que dans la formule (1), s étant l'épaisseur de la pa roi du tuyau donnée en centimètres.
En comparant les deux formules (1) et (2), on voit de suite qu'à la formule (2) cor respond une quantité remarquablement plus petite.
Cette comparaison est indépendante du fer homogène que l'on emploie pour les barres longitudinales, car ces dernières sont les mêmes dans les deux cas.
En appliquant les deux formules au cas concret d'un tuyau ayant un diamètre in terne -de 70 cm, et une épaisseur .de paroi de 5,75 cm, devant résister à une pression de 20 kg, on voit que dans le premier cas (ar mature unique en fer homogène telle qu'a doptée jusqu'à présent), on doit employer 58,33 em@ de fer; dans le deuxième cas (ar mature double selon l'invention), on doit -em- ployer ensemble 31,90 cm@ de fer et d'acier; c'est-à-dire que la double armature apporte une économie du 45 % de métal, avec une marge de sécurité égale -et même supérieure.
Il est utile de remarquer ici que, avec le nouveau système d'armature, on obtient même une économie remarquable en béton, étant donné que la nécessité d'augmenter l'épaisseur de la paroi est supprimée.
L'armature externe doit avoir une ten sion rigoureusement uniforme pour toutes les spires, ce qui est atteint moyennant un dis positif formant l'objet d'une autre demande de brevet de même date.