Procédé pour l'ancrage continu des barres d'armature du béton précontraint. La résistance à la traction du béton est toujours incertaine et on ne peut compter sur elle, tant à cause de sa faible valeur com parée à celle à la compression, que par le fait qu'elle peut être parfois pratiquement annu lée par suite de la fissuration visible ou non, due au retrait. C'est pourquoi il est nécessaire d'armer toutes les pièces soumises à la flexion et c'est aussi pour cette raison que les normes pour leur calcul font complète ment abstraction de la résistance à la trac tion du béton, tous les efforts d'extension étant supportés par les armatures.
Le travail homogène du béton armé suppose une adhé rence parfaite entre l'acier et le béton, celle- ci étant renforcée par les crochets d'ancrage terminaux des barres.
On a cherché depuis longtemps à réduire le poids de l'armature, en remplaçant l'acier doux habituel par un acier à. haute limite d'élasticité, pouvant supporter un taux de travail plus élevé. Les premières recherches faites dans cette direction n'ont guère eu de succès. Le module d'élasticité de l'acier étant sensiblement constant, quelle que soit sa qua lité, un plus grand allongement des arma tures, donc une plus grande déformation de l'élément fléchi correspond à une tension spécifique plus élevée.
Or, le béton ne pos sède qu'une capacité d'allongement très limi tée et il risque de se fissurer dès que le taux de travail de l'acier dépasse 1000 à 1200 kg/cm2; ce danger est encore aggravé par les tensions intérieures dues au retrait.
Les inconvénients dus aux grands allonge ments élastiques de l'armature peuvent être éliminés en soumettant celle-ci à une trac tion préalable qui sera maintenue jusqu'à ce que le béton ait acquis une résistance suffi sante.
Si à ce moment l'armature, convena blement ancrée dans le béton, est libérée de l'effort de traction initial, elle tendra à se raccourcir élastiquement, soumettant ainsi le béton à un effort de compression centré ou excentré dont la grandeur peut être réglée à volonté et qui dépend du pourcentage d'acier, de la traction spécifique initiale, des modules d'élasticité de l'acier et du béton, des dé-
EMI0002.0001
formations <SEP> permanentes <SEP> dues <SEP> au <SEP> retrait <SEP> et, <SEP> à
<tb> la <SEP> plasticité <SEP> sous <SEP> charge <SEP> du <SEP> béton.
<tb> 'Un <SEP> élément <SEP> de <SEP> construction <SEP> ainsi <SEP> fabri qué <SEP> pourra <SEP> supporter, <SEP> sans <SEP> aucun <SEP> danger <SEP> de
<tb> fissuration,
<SEP> des <SEP> efforts <SEP> de <SEP> traction <SEP> égaux <SEP> à
<tb> la <SEP> compression <SEP> restante, <SEP> augmentée <SEP> de <SEP> la <SEP> ré=
<tb> sistance <SEP> propre <SEP> du <SEP> béton <SEP> à <SEP> la <SEP> traction.. <SEP> La <SEP> sec tion <SEP> entière <SEP> de <SEP> la <SEP> pièce <SEP> fléchie <SEP> travaillera
<tb> comme <SEP> un <SEP> tout <SEP> homogène, <SEP> d'où <SEP> faible <SEP> défor mabilité <SEP> sous <SEP> efforts <SEP> de <SEP> flexion. <SEP> Ce <SEP> dernier
<tb> avantage <SEP> se <SEP> conservera <SEP> en <SEP> grande <SEP> partie,
<tb> même <SEP> si <SEP> le <SEP> taux <SEP> de <SEP> travail <SEP> indiqué <SEP> ci-dessus
<tb> est <SEP> dépassé <SEP> et <SEP> si <SEP> le <SEP> béton <SEP> s'est <SEP> fissuré <SEP> dans
<tb> la <SEP> zone <SEP> tendue.
<SEP> Les <SEP> fissures <SEP> se <SEP> refermeront
<tb> élastiquement <SEP> dés <SEP> que <SEP> la <SEP> charge <SEP> est <SEP> enlevée
<tb> et <SEP> tant <SEP> que <SEP> la <SEP> limite <SEP> d'élasticité <SEP> du <SEP> métal <SEP> n'a.
<tb> pas <SEP> été <SEP> dépassée.
<tb> La <SEP> mise <SEP> en <SEP> valeur <SEP> pratique <SEP> de <SEP> ce <SEP> procédé
<tb> se <SEP> heurte <SEP> cependant <SEP> aux <SEP> difficultés <SEP> suivantes,
<tb> savoir:
<tb> a.) <SEP> Les <SEP> déformations <SEP> élastiques <SEP> plastiques
<tb> et <SEP> de <SEP> retrait <SEP> du <SEP> béton <SEP> tendent <SEP> à <SEP> réduire, <SEP> avec
<tb> le <SEP> temps, <SEP> la <SEP> valeur <SEP> de <SEP> la <SEP> précontrainte <SEP> ini tiale. <SEP> Il <SEP> faut <SEP> s'assurer <SEP> que <SEP> celle-ci <SEP> restera.
<tb> suffisante, <SEP> quelles <SEP> que <SEP> soient <SEP> la <SEP> durée <SEP> et <SEP> les
<tb> conditions <SEP> du <SEP> durcissement.
<tb> Ce <SEP> but <SEP> sera <SEP> atteint <SEP> en <SEP> utilisant <SEP> un <SEP> acier <SEP> à.
<tb> limite <SEP> d'@éla,sticité <SEP> élevée, <SEP> soumis <SEP> à, <SEP> une <SEP> forte
<tb> traction <SEP> spécifique <SEP> initiale,
<SEP> de <SEP> sorte <SEP> que <SEP> les
<tb> raccourcissements <SEP> dus <SEP> il <SEP> la <SEP> déforma.bilité <SEP> du
<tb> béton <SEP> ne <SEP> correspondent <SEP> qu';) <SEP> une <SEP> fraction <SEP> de
<tb> l'allongement <SEP> primitif <SEP> de <SEP> l'armature. <SEP> Fau tre <SEP> part, <SEP> par <SEP> le <SEP> choix <SEP> approprié <SEP> du <SEP> dosage.
<tb> de <SEP> la <SEP> granulation <SEP> et <SEP> de <SEP> la <SEP> consistance, <SEP> on
<tb> réalisera <SEP> un <SEP> béton <SEP> à <SEP> haute <SEP> résistance, <SEP> n'avant
<tb> qu'un <SEP> faible <SEP> retrait <SEP> et <SEP> peu <SEP> susceptible <SEP> de
<tb> se <SEP> déformer <SEP> plastiquement.
<tb> b)
<SEP> Les <SEP> diverses <SEP> barres <SEP> de <SEP> l'armature <SEP> de vront <SEP> recevoir <SEP> une <SEP> traction <SEP> initiale <SEP> qui <SEP> cor responde <SEP> exactement <SEP> à <SEP> celle <SEP> prévue, <SEP> sinon
<tb> il <SEP> se <SEP> produira, <SEP> des <SEP> efforts <SEP> parasites <SEP> qui <SEP> peu vent <SEP> provoquer <SEP> des <SEP> gauchissements <SEP> et <SEP> des <SEP> di minutions <SEP> locales <SEP> de <SEP> résistances, <SEP> tandis <SEP> que
<tb> certaines <SEP> barres <SEP> seront <SEP> soumises <SEP> à <SEP> des <SEP> trac tions <SEP> dangereuses.
<tb> Le <SEP> dispositif <SEP> de <SEP> tension <SEP> des <SEP> barres <SEP> doit
<tb> donc <SEP> donner <SEP> toute <SEP> sécurité <SEP> à. <SEP> ce <SEP> point <SEP> de <SEP> vue.
EMI0002.0002
c) <SEP> Il <SEP> est <SEP> nécessaire <SEP> que <SEP> l'ancrage <SEP> des
<tb> barres <SEP> d'armature <SEP> dans <SEP> le <SEP> béton <SEP> soit <SEP> parfait,
<tb> sinon <SEP> il <SEP> se <SEP> produira <SEP> des <SEP> glissements, <SEP> spécia lement <SEP> sous <SEP> l'effet <SEP> des <SEP> trépidations <SEP> sous
<tb> charge, <SEP> qui <SEP> pourront <SEP> réduire <SEP> fortement <SEP> la
<tb> précontrainte <SEP> ou <SEP> provoquer <SEP> une <SEP> répartition
<tb> inégale <SEP> des <SEP> tensions. <SEP> Cette <SEP> solidarité <SEP> abso lue <SEP> du <SEP> béton <SEP> et <SEP> de <SEP> l'armature, <SEP> base <SEP> de <SEP> la
<tb> conception <SEP> de <SEP> l'emploi <SEP> du <SEP> béton <SEP> armé, <SEP> est
<tb> particulièrement <SEP> difficile <SEP> à.
<SEP> réaliser <SEP> dans <SEP> le
<tb> cas <SEP> du <SEP> béton <SEP> précontraint.
<tb> Le <SEP> glissement <SEP> des <SEP> armatures <SEP> dans <SEP> leur
<tb> gaine <SEP> de <SEP> béton <SEP> est <SEP> d'autant <SEP> plus <SEP> à <SEP> craindre
<tb> que <SEP> les <SEP> aciers <SEP> sont <SEP> soumis <SEP> à <SEP> une <SEP> précon trainte <SEP> spécifique <SEP> de <SEP> traction <SEP> plus <SEP> élevée <SEP> et
<tb> que <SEP> la <SEP> longueur <SEP> d'enrobement <SEP> est <SEP> plus <SEP> courte.
<tb> D'autre <SEP> part, <SEP> les <SEP> aciers <SEP> à <SEP> haute <SEP> limite <SEP> d'élas trici.té <SEP> obtenus <SEP> par <SEP> tréfilage <SEP> ont <SEP> une <SEP> section
<tb> plus <SEP> réguWre <SEP> et <SEP> une <SEP> surface <SEP> plus <SEP> lisse <SEP> que
<tb> les <SEP> aciers <SEP> doux <SEP> laminés, <SEP> Habituellement <SEP> uti lisés.
<SEP> Or, <SEP> la <SEP> résistance <SEP> spécifique <SEP> clés <SEP> arma tures <SEP> au <SEP> glissement <SEP> ne <SEP> dépend <SEP> guère <SEP> de
<tb> l'adhérence <SEP> proprement <SEP> dit <SEP> béton-métal,
<tb> toujours <SEP> faible, <SEP> mais <SEP> de <SEP> la <SEP> rugosité <SEP> de <SEP> la <SEP> sur face <SEP> et <SEP> des <SEP> inégalités <SEP> de <SEP> la <SEP> section <SEP> qui <SEP> cons tituent <SEP> des <SEP> ancrages <SEP> locaux <SEP> des <SEP> barres.
<SEP> La
<tb> résistance <SEP> au <SEP> glissement <SEP> n'est <SEP> autre <SEP> chose <SEP> que
<tb> celle <SEP> ait <SEP> cisaillement <SEP> partiel <SEP> de <SEP> la <SEP> gaine <SEP> de
<tb> béton.
<tb> C'est <SEP> ainsi <SEP> que <SEP> pour <SEP> les <SEP> aciers <SEP> ronds <SEP> ]ami nés, <SEP> la, <SEP> résislance <SEP> au <SEP> glissement <SEP> varie <SEP> entre
<tb> 311 <SEP> el <SEP> 70 <SEP> kb!cni- <SEP> de <SEP> surface <SEP> d'enrobement <SEP> des
<tb> barres, <SEP> tandis <SEP> qu'elle <SEP> tombe <SEP> souvent <SEP> à <SEP> moins
<tb> de <SEP> 10 <SEP> kg;
<SEP> cm@ <SEP> pour <SEP> les <SEP> aciers <SEP> spéciaux <SEP> tréfi lés. <SEP> Une <SEP> tension <SEP> de <SEP> 10 <SEP> 000- <SEP> kg <SEP> dans <SEP> les <SEP> arma tures <SEP> exigerait <SEP> donc <SEP> une <SEP> surface <SEP> d'enrobe ment <SEP> d'au <SEP> moins <SEP> 1000 <SEP> cni2.
<tb> La <SEP> longueur <SEP> d'enrobement <SEP> peut <SEP> être <SEP> ré duite <SEP> en <SEP> constituant. <SEP> l'armature <SEP> par <SEP> de <SEP> nom breux <SEP> fils <SEP> de <SEP> petit <SEP> diamètre. <SEP> Ce <SEP> procédé <SEP> com plique <SEP> la <SEP> fabrication <SEP> et <SEP> ne <SEP> donne <SEP> pas <SEP> une
<tb> sécurité <SEP> suffisante <SEP> si <SEP> la <SEP> construction <SEP> est <SEP> sou mise <SEP> à <SEP> clés <SEP> trépidations, <SEP> le <SEP> moindre <SEP> glisse ment <SEP> entraînant <SEP> une <SEP> chute <SEP> de <SEP> la <SEP> précon trainte.
<SEP> Les <SEP> barres <SEP> peuvent <SEP> être <SEP> munies <SEP> de
<tb> crochets <SEP> ou <SEP> de <SEP> plaques <SEP> d'ancrage <SEP> à <SEP> leurs
<tb> extrémités. <SEP> Cette <SEP> méthode <SEP> n'a <SEP> pas <SEP> donné <SEP> de
<tb> résultats <SEP> satisfaisants, <SEP> il <SEP> se <SEP> produit <SEP> des <SEP> glis- sements locaux entre les ancrages termi naux qui, sans diminuer la précontrainte générale, soumettent ces ancrages à de gros efforts et augmentent la déformabilité des pièces fléchies. En outre, il est très difficile de constituer des crochets avec de l'acier très dur qui doit être ensuite fortement tendu; la fixation de plaques d'ancrage par soudure entraîne une perte considérable de résistance.
Un meilleur résultat est obtenu en aug mentant la rugosité des barres d'acier tréfilé en: les attaquant par un acide. Par ce moyen, la résistance au glissement peut être portée entre 20 et 30 kg/cm= de surface d'enrobe ment. Ce procédé est toutefois d'un emploi délicat, il faut surveiller exactement la durée de l'attaque par l'acide et éliminer ensuite celui-ci complètement par lavage. En effet, une corrosion trop accentuée diminuerait la résistance des barres, ceci d'autant plus que leur diamètre est plus petit. Même dans le cas le plus favorable, l'adhérence n'est pas toujours suffisante si la tension initiale des armatures dépasse 6 à 8 tonnes par cmz.
Le procédé pour l'ancrage continu des barres d'armature du béton précontraint, fai sant l'objet de la présente invention, consiste à utiliser pour les armatures des barres d'acier de section polygonale préalablement tordues, afin d'obtenir un ancrage parfait et continu sur toute la longueur des barres.
Selon un exemple de mise en aeuvre de ce procédé, les barres sont soumises à un effort initial de traction élevé, maintenu jusqu'à ce que le béton ait suffisamment durci. Une fois libérées de leur traction extérieure ini tiale, les barres ainsi constituées créent la compression désirée du béton sans qu'il faille craindre le moindre glissement, ni général, ni local, des armatures dans leur ;aine de béton. Leur ancrage est parfait en chaque point; elles ne peuvent être arrachées qu'en surmontant la résistance au cisaille ment du béton sur toute la longueur en robée.
L'efficacité des barres tordues est diffé rente suivant qu'elles sont utilisées pour un béton précontraint ou non. Dans le premier cas, le raccourcissement élastique de l'acier applique fortement les faces hélicoïdales des barres contre le béton, assurant ainsi un con tact parfait, sans aucun glissement initial. Dans le cas du béton non précontraint, au contraire, le retrait applique les faces des barres en sens inverse, donnant un léger jeu aux armatures et tendant à provoquer la fis suration du béton.
C'est pourquoi les flèches sous faibles efforts de flexion de poutrelles armées d'acier carré tordu, non précontraint, sont sensiblement plus grandes que celles de poutrelles de mêmes dimensions armées d'acier rond de même section. Au début du durcissement, au moment où se manifeste la majeure partie du retrait, l'adhérence est en core faible, ce qui permet un léger glisse ment des aciers ronds comprimés, mais non des aciers tordus. Pour assurer le bon fonc tionnement de ceux-ci, il faut leur donner un allongement élastique (précontrainte) assez grand pour compenser le raccourcissement plastique et de retrait du béton. Cette ten sion initiale de l'armature sera comprise entre 3 et 15 tonnes par cm'.
Les essais effectués ont mis en évidence les gros avantages de l'ancrage continu, réa lisés au moyen d'acier carré précontraint. Lorsque la résistance à la traction du béton est dépassée, la fissuration qui s'ensuit ne s'étend pas au delà de la zone où cette résis tance est surmontée, de sorte qu'une partie notable de la section de béton continue à tra vailler à la traction, ce qui diminue d'autant les flèches des pièces fléchies et les taux de travail effectifs du béton à la compression et de l'armature à l'extension. Ceux-ci sont en réalité très inférieurs à ceux donnés par les formules établies dans l'hypothèse du béton fissuré, d'où surcroît de sécurité.
Les fissures s'échelonnent à intervalles réguliers de 5 à 10 cm, leur ouverture ne dé passe guère 0,3 mm, le plus souvent elles sont à peine visibles et disparaissent complète ment lorsque la charge est enlevée.
Même pour une précontrainte modérée, la rupture n'a lieu qu'après le dépassement de la limite d'élasticité du métal ou l'épuisement de la résistance à la compression du béton. Jusqu'au dernier moment, les déformations permanentes et élastiques sont notablement inférieures à. celles d'une même poutrelle armée de gros aciers ronds. En effet, si l'adhérence continue des aciers ronds est in suffisante, ceux-ci, même solidement an crés à, leurs extrémités, glisseront légère ment et localement, par saccades, dès que cette adhérence sera surmontée, ce qui pro voquera la brusque apparition d'une première fissure intéressant la majeure partie de la hauteur de la zone tendue.
Si la cbarge est augmentée, les fissures resteront en nombre limité, elles seront cependant fortement ou vertes, les tensions dans les barres tendront à se reporter sur les ancrages, d'où plus grands allongements élastiques des barres et augmentation considérable de la flèche. Dans nombre de cas, la rupture des poutrelle armées d'aciers ronds est due, non pas au dé passement de la limite d'élasticité du métal, mais au glissement des armatures dans leur gaine de béton.
L'emploi d'acier carré tordu supprime par contre complètement ce danger: il n'y a nul besoin de prévoir des ancrages terminaux; les poutrelles peuvent être fabriquées en lon gueurs quelconques et être sciées ensuite à la longueur désirée.
La précontrainte peut être réalisée avec n'importe quel acier ayant une limite d'élas ticité supérieure à. 4 tonnes par em\. Toute fois, l'économie d'acier sera d'autant plus considérable que cette limite est plus élevée; c'est pourquoi il convient d'adopter un acier ayant une limite d'élasticité comprise entre 8 et 20 tonnes par em2 et une capacité d'al longement, après torsion, d'au moins<B>3%.</B>
Le choix du taux de précontrainte initial, qui ne sera pas inférieur à 3 tonnes par cm2, dépendra de la flexibilité que l'on voudra, donner à l'élément de construction sous forte charge, des déformations plastiques et de re trait du béton et des inconvénients que pré sentent de fines fissures de celui-ci.
EMI0004.0010
Plus <SEP> l'allongement <SEP> spécifique <SEP> de <SEP> l'arma ture <SEP> est <SEP> grand, <SEP> moins <SEP> la <SEP> compression <SEP> initiale
<tb> du <SEP> béton <SEP> sera <SEP> proportionnellement <SEP> réduite
<tb> par <SEP> ses <SEP> déformations <SEP> élastiques, <SEP> plastiques
<tb> et <SEP> de <SEP> retrait. <SEP> Suivant <SEP> la <SEP> qualité <SEP> du <SEP> béton <SEP> et
<tb> le <SEP> taux <SEP> de <SEP> la <SEP> précontrainte, <SEP> ces <SEP> déformations
<tb> seront <SEP> comprises <SEP> entre <SEP> 0.5 <SEP> et <SEP> 2 <SEP> mm.
<tb> La <SEP> résistance <SEP> à <SEP> la <SEP> rupture <SEP> n'est <SEP> guère
<tb> modifiée <SEP> par <SEP> la <SEP> précontrainte.
<SEP> Il <SEP> sera <SEP> souvent
<tb> avantageux <SEP> de <SEP> soumettre <SEP> les <SEP> barre., <SEP> d'arma ture <SEP> à <SEP> une <SEP> traction <SEP> initiale <SEP> atteignant <SEP> ou
<tb> même <SEP> dépassant <SEP> la, <SEP> limite <SEP> d'élasticité <SEP> de
<tb> l'acier; <SEP> par <SEP> la <SEP> suite, <SEP> cette <SEP> forte <SEP> tension <SEP> ini tiale <SEP> sera <SEP> réduite <SEP> par <SEP> les <SEP> déformations <SEP> élas tiques <SEP> et <SEP> permanentes <SEP> du <SEP> béton. <SEP> En <SEP> ce <SEP> fai sant, <SEP> on <SEP> ne <SEP> diminue <SEP> en <SEP> aucune <SEP> façon <SEP> la <SEP> résis tance <SEP> finale;
<SEP> il <SEP> peut <SEP> toutefois <SEP> arriver <SEP> que,
<tb> celle-ci <SEP> atteinte, <SEP> la <SEP> rupture <SEP> se <SEP> produise <SEP> brus quement, <SEP> sans <SEP> aucun <SEP> signe <SEP> précurseur.
<tb> L'égale <SEP> tension <SEP> initiale <SEP> de <SEP> toute <SEP> l'arma ture <SEP> sera <SEP> obtenue <SEP> au <SEP> moyen <SEP> de <SEP> tendeurs <SEP> spé ciaux, <SEP> permettant <SEP> de <SEP> mesurer <SEP> les <SEP> allonge inents <SEP> de <SEP> chaque <SEP> barre.
<SEP> L'exactitude <SEP> du <SEP> ré glage <SEP> sera <SEP> d'autant <SEP> plus <SEP> grande <SEP> que <SEP> les
<tb> poutres <SEP> ont <SEP> une <SEP> plus <SEP> grande <SEP> longueur, <SEP> d'où
<tb> l'avantage <SEP> d'en <SEP> fabriquer <SEP> plusieurs <SEP> à <SEP> la <SEP> fois,
<tb> placées <SEP> les <SEP> unes <SEP> à <SEP> la <SEP> suite <SEP> des <SEP> autres, <SEP> les
<tb> aciers <SEP> tordus <SEP> les <SEP> traversant <SEP> de <SEP> part <SEP> en <SEP> part.
<tb> Une <SEP> condition <SEP> essentielle <SEP> de <SEP> réussite <SEP> en
<tb> cas <SEP> de <SEP> forte <SEP> précontrainte <SEP> est <SEP> l'emploi <SEP> d'un
<tb> béton <SEP> à <SEP> haute <SEP> résistance, <SEP> spécialement <SEP> étudié
<tb> au <SEP> point <SEP> de <SEP> vue <SEP> granulation, <SEP> dosage <SEP> et <SEP> consis tance, <SEP> dont.
<SEP> on <SEP> connaît <SEP> exactement <SEP> le <SEP> re trait <SEP> et <SEP> les <SEP> déformations <SEP> lentes <SEP> sous <SEP> charge.
<tb> La, <SEP> mise <SEP> en <SEP> auvre <SEP> se <SEP> fera <SEP> toujours <SEP> par <SEP> vibra tions. <SEP> Les <SEP> armatures <SEP> ne <SEP> seront <SEP> libérées <SEP> de
<tb> leur <SEP> traction <SEP> extérieure <SEP> initiale <SEP> qu'après
<tb> que <SEP> le <SEP> béton <SEP> aura <SEP> atteint <SEP> une <SEP> résistance <SEP> à, <SEP> la
<tb> compression <SEP> de <SEP> 400 <SEP> kg <SEP> par <SEP> em2 <SEP> au <SEP> moins.