Procédé et dispositif de mise en tension d'armatures soumises à des frottements importants empêchant de conférer à ces armatures une tension égale de bout en bout par des vérins agissant seulement à leurs extrémités. On a reconnu depuis longtemps l'intérêt capital de la. mise en tension des armatures, notamment des frettes, dans les corps creux en béton armé soumis à une pression inté rieure. Mais, tandis que la tension des arma tures sensiblement rectilignes, normales aux frettes, peut s'obtenir aisément par les mé thodes courantes du béton précontraint, la.
mise en tension des frettes présente des dif ficultés considérables, de même que celle d'armatures qui, du fait<B>de</B> leur tracé sinueux, de leur longueur ou de toute autre cause sont exposées à des frottements importants empê chant de conférer à ces armatures une tension égale de bout en bout, par des vérins agis sant seulement à leurs extrémités.
Les procédés utilisés pour la mise en tension des frettes des tuyaux sont difficile ment adaptables au cas des réservoirs. Pour ceux-ci, le procédé le plus simple parmi ceux qu'on a proposés jusqu'à ce jour consiste à disposer les armatuT@s dé frettage sur la sur face extérieure du corps à précontraindre construit préalablement et à provoquer leur mise en tension en écartant ces frettes de la.
surface du corps par un système de vérins et de cales. Mais ce procédé impose aux bétons des efforts beaucoup plus grands que ceux qu'ils auront à supporter en service ou du fait des précontraintes utiles, d'où nécessité de surépaisseurs; en outre, il crée entre les armatures et la surface dont la compression est recherchée, un vide qu'il faut pratique ment remplir de béton et il se trouve que le volume de béton ainsi gaspillé est de l'ordre de celui qui, bien employé, suffirait pour la construction. du réservoir.
La présente invention a pour objet un procédé et un dispositif de mise en tension d'armatures soumises à des frottements im portants empêchant de conférer à ces arma tures une tension égale de bout en bout par des vérins agissant seulement à leurs extrë- mités.
Ce procédé est caractérisé en ce que la tension à appliquer à l'armature est obtenu en exerçant 7a efforts élémentaires en n points successifs d'un tronçon de l'armature, séparés par des intervalles assez petits pour qu'entre deux points successifs la baisse de tension due au frottement ne soit qu'une petite frac tion de l'effort élémentaire, puis en dépla çant de proche en proche le long de l'arma ture les points d'application des efforts élé mentaires.
Le dispositif selon l'invention est carac térisé par des organes capables de créer les efforts élémentaires de traction en prenant appui contre des points fixes, et des organes d'agrafage pouvant être serrés sur l'armature à tendre, aux points intermédiaires où ladite armature doit subir ces efforts élémentaires, lesdits efforts étant transmis à l'armature par l'intermédiaire desdits organes d'agrafage.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exem ple, une mise en #uvre du procédé selon l'in vention ainsi que plusieurs formes d'exécu tion du dispositif selon l'invention.
Les fia. 1 à. 25 sont relatives à la mise en tension de frettes de corps creux tels que des réservoirs et illustrent, en outre, des pro cédés de construction corrélatifs.
La fia. 1 est une vue schématique desti née à faire comprendre les explications qui vont être données.
La fia. 2 illustre le principe de l'inven tion dans le cas d'une frette enroulée sur un corps cylindrique, le pas de la frette étant exagéré pour la clarté du dessin.
La fig. 3 est un graphique représentant les variations de la tension le long d'une spire de la frette.
Les fia. 4 et 5 sont respectivement des vues en plan et en élévation d'une partie de la paroi d'un réservoir et d'un dispositif à vérin servant à exercer l'un des efforts élémentaires.
Les fia. 6, 7 et 7a sont des vues à plus grande échelle et en coupe selon les lignes VI-VI, VII-VII et VIIa-VIIa d'une pince de serrage de la: frette.
Les fi--. 8 et 9 sont des coupes agrandies de la. fia. 5 selon VIII-VIII et IX-IX. La fig. 10 est une vue en plan montrant, agrandi, un détail de la fia. 5.
La fia. 11 montre en élévation un détail de la fia. 9.
La fia. 12 montre une variante d'un dis positif d'agrafe permettant de saisir la frette à tendre.
La. fia. 13 est un développement de la paroi d'un réservoir cylindrique montrant l'utilisation et la. mise en tension simultané de trois frettes hélicoïdales.
Les fia. 14 et 15 représentent en éléva tion et en plan l'organisation du chantier de construction d'un réservoir cylindrique.
Les fi-. 16 et 17 sont des vues en coupe horizontale et verticale des panneaux moulés d'avance constituant ce réservoir.
La fia. 18 est une vue partielle déve loppée de la. partie supérieure du réservoir. La fig. 19 est une vue en coupe verticale partielle de cette partie supérieure.
La fia. 19a est une vue de détail à plus grande échelle de l'échafaudage.
La fia. 20 représente en perspective une forme d'exécution d'un appareil de levage particulièrement. approprié à. cette construc tion.
Les fia. 21 et 22 sont des vues en coupe verticale et en élévation d'un dispositif d'an crage des armatures verticales.
La fia. 23 montre en coupe verticale par tielle un dispositif d'assemblage .du fond du réservoir avec les parois verticales.
La fia. 24 est relative à, la construction de coupoles de couverture.
La fia. 25 est une vue en coupe transver sale partielle d'un réservoir et montre un détail d'exécution.
La fia. 26 montre l'application de l'in vention à. la mise en tension d'une armature de poutre en béton après prise et durcisse ment de ce matériau.
Si l'on enroule sur un cylindre une frette constituée par une hélice continue H (fia. 1) et si l'on exerce une traction T en un point A,, la traction<I>Ta</I> dans la frette en un point A où la tangente à la courbe formée par la frette fait l'angle<I>a</I> avec la traction<I>T,</I> est <I>Ta = T. e</I> 9p étant le coefficient de frottement.
Pour les armatures d'acier et le ciment, #p varie de<B>0,35</B> à<B>0,15</B> environ, suivant la nature des surfaces du ciment et du métal.
Même avec de faibles valeurs de p, la ten sion de l'armature diminue rapidement. Il faudrait donc, pour tendre une frette conti nue, en limitant les variations de la tension obtenue à une fraction acceptable, 10 % par exemple, appliquer la tension en un point d, tel que l'arc A, A1 soit défini par e -?A Al - 090 ce qui correspond à un arc assez petit pour des conditions usuelles de frottement; figer ensuite la frette en A,; appliquer ensuite la tension en A2 défini comme ci-dessus par rapport à Al, etc.
Les points A,<I>Al, A.</I> se raient d'autant plus rapprochés que l'on con sentirait une moindre chute de tension entre A,, et A, Az et A,, etc. et due le frottement serait plus grand. Les points A devraient donc être fort nombreux.
En chacun d'eux il faudrait saisir l'armature de manière à pou voir exercer sur elle l'effort de traction voulu qui peut être de l'ordre de sa limite élastique; il faudrait, en outre, créer des points d'appui B,, B_, BÎ... nombreux et ca pables chacun de résister à. l'effort T total qui est de l'ordre de plusieurs tonnes pour les armatures de dimensions usuelles, toutes conditions difficiles @à réalier et coûteuses.
Dans le procédé de la présente invention, on obtient la mise en tension de la frette en décomposant l'effort de tension T @à appli quer, en un grand nombre d'efforts élémen taires simultanés f,, répartis tout le long d'une certaine partie de la frette et qu'il est com mode et économique, mais non nécessaire, de supposer égaux; ces efforts élémentaires étant exercés, par exemple, au moyen de vérins en des points A" A,, ... An de la frette (fig. 2), qu'il est commode et économique, mais non nécessaire de supposer tels que les tangentes en<I>A, A1 ...</I> An fassent entre elles des angles égaux.
L'angle embrassé par<I>A, A,,<B>A,...</B></I> A" peut être quelconque; il est en général com mode de le prendre égal à tic.
On n'utilise que la projection des efforts f n sur la tangente à l'axe de l'armature au point où ils sont appliqués et en fait, il sera généralement préférable de donner à ces efforts une direction parallèle à la tangente à l'axe de l'armature; toutefois, ce n'est pas une condition indispensable de succès.
Les forces f, ... f,, appliquées à A,, A2 ... An agissent simultanément et demeurent constantes ou varient suivant une loi connue quand les points A se déplacent dans l'allon gement élastique de la frette.
Soit
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la valeur supposée pour sim plifier constante et commune à ces forces. On obtiendra une tension d'abord décroissante entre A,, et A, de<I>f à f . e</I> -qA, Âi <I>;</I> elle augmentera en An-, de la quantité f ; décroi- tra à nouveau entre An-, et augmen tera à nouveau en An_2 de la quantité <I>f,</I> etc., ce qui donnera le graphique de la fig. 3.
Ce graphique a été tracé en prenant pour sim plifier n = 6 (A" = A6) et en développant la frette; les longueurs sur la frette ont été portées en abscisses et les tensions en ordon nées. On a représenté les positions des points A,, AZ ... As de la frette avant l'application des efforts<I>f</I> et leurs positions<I>A',,</I> A'z <I>...</I> A'8 après allongement sous l'effet de ces efforts.
La frette étant accrochée par un bout sort en un point g; la. loi des tensions est repré sentée par la ligne brisée:<I>b, a,</I> a', a2 a', a3 <I>a 3</I> a4 a'. a5 a'5 a., ci..
On voit que l'augmentation de la tension est indéfinie sous réserve que les arcs<I>A,</I> A2, AZ A3 <I>... Au AB</I> soient assez petits pour que la perte de tension Tr (1-e yAr Ar-1) le long de l'arc ArAr-, soit plus petite que la force f, condition toujours facile à réaliser.
On voit que le rapport
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de la tension maximum <I>T</I> atteinte en<I>A,</I> à la somme <I>F =</I> nf des efforts<I>f</I> n'est pas égal à l'unité, il dépend de l'angle<I>A,</I> A", de n et du coeffi cient de frottement acier sur béton (p; avec les valeurs les plus usuelles de 9p et AA" <I>=</I> 2,,-r, on a If: = 2 environ et seize efforts f de 500 kg donnant T = 4000 kg permettront de tendre une armature ronde de 8 mm à 80 kg/mm2.
Si, au lieu d'être constantes et égales, les forces f varient suivant des lois connues, il est possible de calculer en tout point de l'ar mature la valeur de la tension obtenue; le calcul est seulement moins simple que dans le cas d'efforts égaux et constants.
Une fois qu'on aura mis en action simul tanément les<I>n</I> forces appliquées en<I>A, ... An,</I> on supprimera la force f appliquée en A., (venu en A, par l'allongement de la frette) en mettant par exemple en vidange le vérin qui sert à obtenir cette force; puis on appli quera cette même force en A"+, qui, si l'angle embrassé par<I>A,</I> A"+, <I>=</I> 2jc sera au-dessus de A, le long d'une génératrice du cylindre. On obtiendra ainsi en A-, la tension
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précédemment obtenue en<I>A,,</I> puisque<I>A.</I> se substitue à A, sans autre changement.
Le graphique des efforts de la fig. 3 se modifie alors comme suit: Avant la mise en vidange du vérin appli qué en A, la tension diminuait à gauche de A, jusqu'au point d'amarrage X de la frette suivant la loi exponentielle représentée par la courbe<I>a, b,.</I>
La suppression de la force<I>f</I> en<I>A,</I> change le sens des frottements à partir de A, et donne à, la loi des tensions le tracé a':, b', symétrique de a, b,. La réintroduction d'une force f en A"_@, détermine le tracé a "2C qui re présente la loi de tension définitivement réalisée dans la région du point c.
On transportera ensuite une force f de A= en An+2 puis de A, en A"+.3 et ainsi de suite indéfiniment. Ce faisant, on tendra progres sivement toute la frette qui pourra être formée d'éléments successifs reliés par des sou- dures ou des agrafages. Il est parfois malaisé d'obtenir pour ces jonctions une résistance égale à la, résistance en plein fil.
Il n'en ré sultera aucune difficulté, car il sera facile, au droit de ces jonctions, d'abaisser locale ment la tension, en supprimant de part et d'autre de la jonction un certain nombre de forces f, simplement en omettant de faire agir les vérins correspondants - ou autres moyens de création des forces - il en résul tera une variation progressive de la tension, avec un minimum au droit de la. jonction aussi réduit qu'on le voudra. On compensera cet affaiblissement local de la tension par une diminution locale du pas de l'hélice formée par l'armature.
On voit que le procédé qui vient d'être décrit ne donne pas une tension uniforme
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mais une loi de tension représentée, normalement par une ligne brisée c,1 c,d, e2dZ... et pouvant comporter à -volonté des diminu tions locales de la tension de l'armature héli coïdale unique, en cas d'affaiblissement local de. la résistance de cette armature. On voit qu'il sera également facile de faire varier le diamètre ou la résistance de l'armature, au droit des jonctions; il suffira pour cela, de changer le nombre ou la force des vérins ou autres organes de création des forces f.
L'écart entre les minima c c, c. et la. ten sion
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est à: très peu prés égal à
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on pourra donc le rendre aussi faible qu'on voudra. en multipliant les points d'attache A. On pourra ainsi tendre le métal à un chiffre dont l'écart par rapport à la tension maxima. qu'il est capable de supporter - laquelle est écale à la limite élastique naturelle ou acquise par une mise en tension poussée largement au delà, de la limite élastique - sera aussi ; réduit qu'on le voudra.
Il suffira d'augmen ter ra.; la complication qui en résultera sera compensée par la diminution des efforts uni taires à créer, puisque
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L'utilisation de la, méthode décrite ci- dessus peut demander cependant quelques précautions. K dépend de cp, coefficient de frottement. Or, (p varie extrêmement suivant l'état des surfaces et même au cours de l'opé ration de tension par l'effet du polissage ré ciproque des surfaces glissantes et par l'ac tion de la vitesse qui peut .être notable si l'on emploie par exemple des vérins à air comprimé.
D'où résulte un risque d'incertitude dans la détermination de la tension T, voire de rupture des armatures.
Il est facile de remédier ù cet inconvé nient, car à toutes tensions T correspond pour un certain métal un allongement déterminé <I>L.</I> Or, l'allongement<I>L</I> peut être fixé avec une très grande précision par le réglage de la course des appareils de création des ten sions, par exemple, s'il s'agit de vérins, à l'aide de butées réglables. Les vérins devront avoir en ce cas une puissance calculée avec une valeur de cP au moins égale au maximum réel.
L'allongement de chacune des longueurs initiales<I>A,</I> An+,; <I>A,</I> An+2..., etc, sera alors toujours exactement égal à la course du vérin, déterminée indépendamment. de (p et en général cela. suffira pour obtenir un ré glage correct des allongements des divers élé ments<I>A,</I> A2, A2 A3, etc.; dans le cas de va leurs du frottement très irrégulières, on pour rait régler ces allongements locaux eux mêmes au moyen de calages variables pour chaque vérin selon sa position dans la série des vérins.
La mise en aeuvre du procédé qui vient d'être exposé peut se faire de bien des ma nières différentes, selon les circonstances et les moyens dont on disposera.
Les efforts<I>f</I> à appliquer aux points<I>A</I> n'étant chacun qu'une fraction aussi petite que l'on veut de la limite élastique des arma tures, il est aisé de créer en tous ces points, sans diminuer la résistance de rupture de-la frette et sous un très faible encombrement, des attaches provisoires d'établissement et de suppression rapides, permettant de supporter en toute sécurité les efforts f; ce faible en combrement est important en ce qu'il permet de réduire l'écartement des spires de la frette autant que besoin est et de réaliser des pas de frettage très variables pouvant descendre à moins de une fois et demie le diamètre du fil employé.
Un autre avantage du procédé est que les allongements qui peuvent être imposés à l'ar mature ne sont pas limités, ce qui permet d'employer du fil machine en acier dur sous forme de couronnes brutes venant directement du laminage et de lui faire subir un allon gement suffisant pour relever sa limite élasti que au voisinage de sa limite de rupture. Le prix de ces aciers est très bas et peu supé rieur û celui des ronds ordinaires pour béton armé. Grâce à l'invention, on peut porter leur contrainte de service à plus de 80 kg par mm', alors que pour les aciers doux tendus on limite ordinairement les contraintes dans les réservoirs à 10 kg/mm' et souvent moins.
Quand l'armature formée par les spires les plus fortes et les plus serrées qui auront pu être réalisées, se trouvera être insuffisante et cela pourra arriver féquemment dans les ceintures, au niveau des coupoles de plancher ou de couverture ou dans le cas de réservoirs complètement fermés soumis à des pressions élevées - on aura recours à des couches suc cessives de frettes qu'on obtiendra par le même moyen soit après avoir noyé les frettes déjà tendues dans un enduit, soit après avoir recouvert la dernière de ces frettes d'un ré seau de barres normales aux frettes, sur le quel on fera l'enroulement et la tension de la frette suivante.
Dans la pratique la plus courante, il suf fira d'utiliser des efforts unitaires de l'ordre de quelques centaines de kilogrammes. Quelles que soient la grosseur et la puissance des armatures, le nombre des points A augmente seul avec cette puissance, ce qui permettra l'utilisation d'un même matériel pour des applications très variées.
Pour appliquer les forces f à la frette, on utilisera, d'une part, des attaches pouvant etre serrées sur la frette au point voulu et, d'autre part, des organes, tels que par exem ple des vérins hydrauliques ou pneumatiques., Permettant d'exercer les efforts de traction sur ces attaches, efforts dirigés de préférence tangentiellement à la frette. Ces organes prendront appui sur des supports capables d'absorber leur réaction.
On va décrire dans ce qui suit, en regard des fig. 5 à 10, une forme d'exécution parti culièrement avantageuse, dans laquelle l'ap pui desdits organes est pris sur le béton même de la construction à fretter, dans l'exemple choisi: un réservoir.
Les attaches sont constituées par des griffes 1 que l'on voit sur les fig. 4 et 5 et dont le détail est donné sur les fig. 6, 7 et 7a.. Chacune de ces griffes se compose de deux plaques en acier dur 2 et 3 formant à une de leurs extrémités en 2a et 3a (fig. 6) une pince capable de saisir et serrer fortement la frette F placée sur le béton du réservoir 1?. Ces plaques 2 et 3 s'articulent .à cet effet par des rouleaux 5 en acier dur, dans une lumière 6 d'une plaque parallèle à la paroi du réser voir et elles peuvent être serrées sur la frette F au moyen de vis 8.
A leur extrémité oppo sée à celle qui forme la griffe 2a 3u, les pla ques 2 et 3 sont réunies entre elles par des boulons 9. Ces boulons qui sont fixés, par exemple rivés, sur l'une des plaque, de ma nière à ne pouvoir tourner, sont munis de lumières allongées 10 permettant de passer la tige 11 du piston 12 d'un vérin 13, de sort^ que cette tige 11 se trouve solidarisée avec la pince, par serrage entre les plaques 2 et 3, quand on visse à fond les écrous 14.
Près des boulons 9, les plaques 2 et 3 comportent sur leur tranche des surfaces inclinées -')b 3b qui viennent prendre appui sur la frette F et servent au guidage de la pince le long de cette frette, quand la pince est tirée par le piston du vérin pour tendre la frette.
Le piston 12 mobile dans le cylindre 13 du vérin est rappelé par un ressort. 15, qua-id la pression motrice cesse d'agir entre ledit piston et un presse-étoupe 16 traversé par la tige 11. Entre ce presse-étoupe et la pince 1, la tige 11 du piston traverse une barre mé tallique creuse 17 qui sert à l'appui du vérin sur le béton du réservoir R pour la prie de la réaction. Cette barre 17 est, à cet effet. munie, à. son extrémité opposée au vérin, d'un pied-de-biche 18 que l'on engage dans une rainure 19 pratiquée dans le béton le long d'une génératrice du réservoir.
Ce pied-de- biche est. muni, horizontalement à sa partie inférieure, d'une rainure 18a dans laquelle passe la frette (fig. 8).
L'excentricité de l'appui du pied-de-biche 18 sur la rainure 19 tend à écarter du réser voir l'arrière du vérin, mais la force néces saire pour le maintenir étant assez faible, on peut retenir le vérin au moyen d'une lame telle que 20 (fig. 9), que l'on passe dans une rainure pratiquée sur le béton du réservoir, sous des spires de la frette déjà tendues, le réglage en hauteur de cette lame 20 se fai sant par une languette élastique 21 venant buter sur l'une des spires. La lame 20 est solidarisée avec le vérin par un collier 22 que l'on passe autour du corps du vérin.
Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit se conçoit aisément: La frette est tendue en allant du bas du réservoir vers le haut, au fur et à mesure de l'enroulement de chacune des spires.
Sur la. fig. .5, les spires F,, F., F3 sont. déjà tendue à la pleine tension T et l'on a représenté: en 11 la pince serrant le fil au point A1 à l'origine de la spire F.,, en 13n le vérin de la pince 1" serrant la frette au point A" (la pince 1" se trouverait à gauche en dehors des limites du dessin).
La. pince 11 et les pinces suivantes 12, 1#, ... 1,t_1 que l'on trouve à. la suite les unes des autres sur la spire F,, quand on la parcourt dans le sens de la flèche p, sont en travail: ces pinces étant tirées par leurs divers vérins prenant appui par des rainures du béton, comme on vient de le décrire.
La pince 1", qui a été re tirée du point de la spire F3 où elle se trou vait en amont de la pince 11, vient d'être mise en place sur la frette en aval de la pince 1"_,. Ayant déterminé son point d'ap plication et posé le brin libre de la frette venant du dévidoir 23, on serre cette pince sur la frette, puis on inet son vérin en place en engageant le pied-de-biche 18 dans une rainure du béton et la lame 20 dans une autre rainure (ce qui sera toujours possible si l'on ménage à l'avance, sur le béton du ré servoir, un réseau de rainures parallèles aux génératrices,
un réglage de la position rela tive de la pince et du vérin étant d'ailleurs permis par desserrage des écrous 14 et dépla cement de la tige 11 du piston par rapport à la pince). On règle la position de la pince en hauteur, de manière que le brin de la frette qu'elle serre se trouve écarté du brin précédent d'une distance égale au pas. Pour cela, on peut disposer dans le pied-de-biche 18 une tige 24 (fig. 8), courbée à son extré mité inférieure, de manière à venir s'appuyer sur le brin inférieur de la frette déjà tendu.
(La position de la tige 24 peut être modifiée selon le pas choisi, par desserrage d'une vis pointeau 25 qui la maintient dans le pied-de- biche.) Ceci fait, il n'y a plus qu'à introduire la pression dans le vérin, de manière,à exer cer l'effort f sur le brin de la frette compris entre les pinces l,, et 1"_i. Ce vérin étant maintenu en pression ainsi que les vérins d'amont jusqu'au vérin de la pince 1. inclu sivement.
On met en vidange le vérin de la pince 1i, on desserre cette pince et on l'en lève ainsi que son vérin. On déroule la frette du dévidoir sur une longueur un peu plus grande que l'intervalle entre deux pinces suc cessives, puis on place la pince 11 libérée en 1n+1 sur le brin déroulé; on dispose le vérin, on le met en pression et ainsi de suite.
Il va d'ailleurs de soi que des modifica tions pourraient être apportées aux formes d'exécution dont on vient de donner le détail; par exemple, les pinces pourront être rem placées par des attaches telles que 26 (fig.12) munies d'une rainure 27 pour le passage de la frette à tendre et d'un canal 28 disposé obliquement et contenant une bille 29 poussée par un ressort 30. -Une traction exercée sur l'organe 26, dans le sens de la flèche, a pour effet de solidariser ledit organe de la frette par coinçage de la bille 29 entre la frette et la paroi. oblique du canal 28.
La difficulté de réalisation de telles pinces ou attaches est d'ailleurs faible, du fait que les efforts élé- mentaires f, mis en #uvrë pour obtenir la tension finale T, ne sont qu'une fraction aussi petite que l'on veut de cette tension.
On pourra remplacer les vérins tirant sur les pinces ou organes d'attache par l'action de poids. figés à des eablots amarrés aux pinces et guidés par des poulies de renvoi qui pourront être montées par exemple sur un échafaudage, sur une construction extérieure ou encore sur le corps à fretter lui-même.
On pourra aussi, utiliser des ressorts de course et de puissance suffisantes, -à condi tion de tenir compte de leurs lois de varia tion de charge avec leur déformation.
D'une manière générale, tout moyen d'exercer simultanément n tractions constan tes ou à loi variable connue, de préférence avec une course réglable, pourra être employé.
Dans le cas de vérins, la petitesse des efforts élémentaires f permettra de les action ner par de simples bouteilles d'air comprimé du commerce, reliées aux divers vérins par des ajutages appropriés munis de robinets.
Au lieu de tendre les armatures une par une, comme on vient de le décrire, on peut aussi tendre à la fois p armatures parallèles formant des hélices à pas égal<I>p. e, e</I> étant l'espacement de deux armatures d'axe en axe; il faut employer en ce cas<I>n . p</I> vérins et
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La fig. 13 est un développement de la paroi cylindrique du réservoir. Cette figure correspond<I>à</I> n <I>=</I> 5 et<I>p = 3.</I>
On voit les trois frettes en F, F', F". Les vérins agissent d'abord en Ai, A., ... A, sur la frette F,<I>en</I> B,, BZ <I>...</I> B., sur la frette F', en Cl, CZ ... C, sur la frette F".
On met en suite en vidange le vérin Ai de la frette F pour le placer en Ae sur la frette F"; puis le vérin Bi de la frette F' pour le placer en Ba sur la frette F; puis le vérin Cl de la frette F" pour le placer en Cs sur la frette F; en suite le vérin AZ viendra en A7; le vérin Bz en B.,; le vérin C2 en C7 et ainsi de suite.
Ce procédé augmente le nombre des ma- nouvres, mais il réduit à la fois le facteur K et la course des vérins. Peu avantageux pour les petits réservoirs, il présente de l'intérêt dans le cas de très grands réservoirs, pour lesquels il faudrait employer des vérins spé ciaux à grande course. Il permet de faire les grands réservoirs avec le même matériel que les petits. Il peut arriver que l'on possède des vérins de course trop petite pour réaliser les allongements voulus et qu'on ne puisse s'en procurer d'autres.
En ce cas, une fois les n vérins de A, à An+, mis en tension, au lieu de raccrocher le vérin Al une fois vi dangé, en An.,-1, on le raccrochera à sa posi tion initiale Al, devenue A'1, puis ainsi de chacun des -fa autres.
On doublera. ainsi l'allongement obtenu pour l'armature lors de la première opéra tion. On pourra recommencer autant de fois que nécessaire, soit<B>in</B> fois; en donnant aux vérins une course égale au quotient par m de l'allongement total à réaliser par spire. Les aciers utilisés pour les frettes seront appro- visionnés en couronnes de longueur limitée qu'on pourra dévider avec un touret porté, par exemple, par un lorry monté sur une voie circulaire concentrique au réservoir établie sur le sol ou un plancher quelconque.
Quand le touret sera vide, on le chargera d'une nouvelle couronne, dont on soudera. ou agrafera le fil à la suite du précédent; comme expliqué plus haut, on pourra réduire la ten sion au niveau de l'agrafage en laissant de part et d'autre de celui-ci un certain inter valle dans lequel on omettra de faire agir les vérins qui normalement s'y trouveraient.
Les indications sus-données sont d'appli cation très générale et peuvent être utilisées non seulement pour précontraindre des cy lindres, mais pour toutes formes convexes, même non de révolution, sous la réserve qu'on puisse aménager en gradins normaux à leur plan de courbure, les surfaces d'appui des armatures.
Par exemple, pour un cône de silo sup porté par des piliers, on aménagera la sur face extérieure en gradins hélicoïdaux à gé nératrices verticales et à pas égal à celui des armatures, ou en gradins cylindriques rac cordés par des rampes de passage de l'arma- turc et on fera, la, tension soit en attachant les vérins après les piliers, soit comme expliqué ci-dessus. Il n'est pas indispensable que le cône soit de révolution; sa section pourrait être un ovale ou une combinaison quelcon que de cercles et de droites;
à condition que les épaisseurs et contraintes soient prévues en conséquence et que la paroi ne comporte pas de parties concaves, à. moins d'accepter que les armatures ne soient pas en contact avec la paroi.
On pourra., dans le même esprit, compri mer des calottes sphériques, des tores, voire des surfaces non de révolution, après un amé nagement des surfaces permettant, d'une part, l'appui normal des armatures et, d'au tre part. leur enroulement continu. Toute sur face convexe peut être frettée par le procédé qui vient d'être décrit. En particulier, le pro cédé permet d'exécuter des réservoirs cylin driques, des fonds, des éléments sphéro- coniques ou analogues.
Quoique très simple, l'idée de l'invention a une grande importance pratique qui réside en ce que, contrairement à toutes les métho des de frettage de réservoirs envisagées jus qu'ici, elle permet d'atteindre le maximum d'économie dans la construction des réservoirs, Pion seulement au point de vue des aciers, mais aussi et surtout à. celui du béton, des échafaudages et de la main-d'oeuvre;
et cela, quelles que soient les dimensions des réser voirs et les pressions internes qu'ils auront à supporter (on peut construire notamment des tubes-laboratoires de dimensions énormes et pour des pression., non limitées pouvant aller jusqu'à des milliers de kilogrammes par cm =). La construction des réservoirs est très loin actuellement de cette économie maxima, dans les réservoirs en béton armé, on accepte cou ramment pour les bétons des taux de traction très bas,
de l'ordre de 10 à \?0 kg "cm\ et pour les aciers de l'ordre de 8 à 10 kg'mm\. Or., on peut faire notamment: sur table vibrante des bétons donnant 1000 lig par emû pouvant. sans risques, être précontraints à. 300 kg et plus, ce qui conduit, pour la paroi d'un ré servoir de 30 m de diamètre et \?0 ni de han- Leur, à. 10 cm d'épaisseur ù la base, alors que dans les techniques actuelles on mettrait des épaisseurs de l'ordre du mètre au moins.
Le procédé de l'invention permet de cons truire pratiquement des réservoirs avec leurs épaisseurs théoriques si réduites soient-elles. Or, à tous les points de vue, économie, en combrement, étanchéité, stabilité chimique de la construction, il est préférable d'avoir une faible couche de béton, rigoureusement im perméable, non poreux et sans défaut, plutôt que de grandes épaisseurs d'un béton mé diocre. Mais pour qu'un grand réservoir puisse recevoir de faibles épaisseurs, il ne suffit pas qu'elles assurent sa stabilité une fois achevé, il faut qu'elles permettent de le construire.
Cette possibilité de construction suppose: <B>10</B> que le procédé de mise en tension des armatures ne soumette la construction qu'à des efforts au plus,égauxà ceux que supporte la construction achevée; 20 que la construction soit stable vis-à-vis des efforts accidentels, notamment â ceux dus au vent, et cela à tout état d'exécution par tielle.
Le procédé de mise en tension des frettes qui fait l'objet de l'invention satisfait d'une manière générale, et notamment pour la forme de réalisation sus-décrite, à la pre mière condition, car il n'impose à la construc tion que des efforts tangentiels régulièrement répartis ou au plus égaux aux efforts tan gentiels maxima.
On va maintenant décrire, en regard des fig. 14 à 22, un procédé de@ construction par panneaux moulés d'avance, combiné avec la mise en tension des frettes par éléments suc cessifs, et qui permet de satisfaire à la se- cônde condition. Dans ce procédé de cons- truction, qui est applicable aux réservoirs cy lindriques verticaux, on exécutera la base par tout moyen approprié (l'un de ces moyens sera décrit ci-dessous).
La paroi, au-dessus de la base que l'on supposera d'abord cylin drique, sera constituée par des panneaux P, limités par deux surfaces cylindriques for mant les surfaces interne et externe du réser- voir, par des plans passant par l'axe de celui-ci et par des sections droites. On pourra faire varier l'épaisseur des panneaux en don nant à l'une des surfaces interne ou externe une légère conicité. Pour délimiter les pan neaux, il sera, en général, préférable de substituer aux plans passant par l'axe, des .
plans tangents jà un cylindre de petit diamè tre, concentrique au réservoir (fig. 16) et, aux plans de section droite, des cônes ù demi- angle au sommet très voisin de 90 (fig. 17) de façon à. obtenir des joints plus épais du côté extérieur.
Les panneaux seront munis, lors de leur exécution, de rainures extérieures à arêtes parallèles aux génératrices, de pro fondeur un peu supérieure au diamètre des armatures verticales rectilignes et de largeur environ double (les mêmes rainures pouvant servir -à l'appui des vérins de mise en tension, comme il a été dit ci-dessus, ou d'autres rai nures pour ces vérins étant spécialement amé nagées). La dimension des panneaux sera telle qu'on puisse les manoeuvrer sans diffi culté, tout en réduisant le nombre des joints au minimum.
Les panneaux constituant la construction seront généralement en béton de la meilleure qualité possible, coulé sur table vibrante ou traité par tout autre moyen lui donnant une compacité très élevée: Les panneaux pourront aussi être en pierre de taille, en matériaux moulés quelconques, résine synthétique, en verre, métal, matériaux mixtes, béton revêtu d'enduits spéciaux ou de métal, etc.
Il va de soi qu'une telle construction peut, dans ses détails de réalisation, être conçue de beaucoup de manières différentes, et ce qui suit n'est donné qu'à titre d'exemple et pour bien faire comprendre les principes appliqués.
Dans l'exemple décrit, on monte les pan neaux en disposant en découpe les joints hori zontaux (fig. 14 et 18). Les joints verticaux sont droits, en sorte que toutes les rainures se prolongent du bas en haut du réservoir. Le premier rang comportera moitié de demi panneaux ou de panneaux engagés sur moitié de leur hauteur dans l'embase. Les principes de cette réalisation sont les suivants <B>10</B> le frettage sous tension suit la mise en place des panneaux à une petite fraction près de la hauteur d'un panneau; 20 il est précédé par la mise en place et souvent par la mise en tension de tout ou partie des armatures verticales.
Les joints horizontaux, généralement en mortier, seront exécutés après la pose desdits panneaux sur des cales en forme de coins faciles à. enlever; les joints verticaux entre deux coffrages fortement tenus par des presses soit par matage, soit par une vibra tion énergique exercée, par exemple, par l'in termédiaire d'une lame de tôle occupant toute la hauteur du joint et qui pourra même y être laissée à demeure pour fretter le mortier du joint et accroître ainsi sa résistance. Les joints horizontaux seront de préférence ma tés, de l'intérieur vers l'extérieur.
Mais tout autre système de joints pourra être envisagé: joints plastiques, métallo plastiques, etc. En cas d'exécution parfaite des panneaux dans des moules très précis ou de rectification des faces de joint, on pourra même envisager la suppression des joints. Les joints horizontaux pourront n'être exécutés qu'après le frettage, le serrage des joints ver ticaux par celui-ci assurant une continuité suffisante de la construction; on aura ainsi la certitude que les déformations dues au fret- tage ne disloqueront pas les joints horizontaux.
Les joints verticaux devront satisfaire à la condition que leur déformabilité lors de la mise en tension des aciers soit très petite, en tout cas compatible avec les déformations de l'ensemble. La déformabilité des joints en mortier, matés ou vibrés, comme ci-dessus, est d'ailleurs, dès exécution, pratiquement négli geable, et leur résistance est supérieure à tous les besoins de la pratique, surtout si l'on met une tôle mince, comme dit ci-dessus.
Pour les armatures verticales, on mettra en place dès le début de la construction toutes celles qui partent du bas de celle-ci, étant entendu qu'à tout niveaux on pourra en aug menter ou en diminuer le nombre. Si elles ne sont pas ancrées dan. l'embase exécutée à l'avance, on les ancrera sur les panneaux comme suit: on les logera par paires dans une partie des rainures ménagées dans les pan neaux. A l'extrémité inférieure des arma ture 31 (fig. 21 et<I>'22),</I> ces rainures se termi neront par des encoches 32, dans lesquelles .
on disposera des plaques d'ancrage 33 en aeier. munies d'un évidement tronconique 34 traversé par les armatures. En enfonçant à force un coin 35 dans cet évidement, entre les ai-natures, on les y bloquera. Elles pourront alors être tendues, en les tirant par leur extrémité supérieure, quand la construction sera. arrivée au niveau desdites extrémités. Jusque là, la partie supérieure des armatures sera enroulée en couronne ou recourbée en attente comme en 31a (fi--. 14 et 19).
Aussitôt posées, les deux premières demi- assises de panneaux: la. première formée de panneaux impairs demi-encastrés dans la base ou réduits à des demi-panneaux; la deuxième, formée de panneaux pairs entiers, on commencera le frettage, comme expliqué plus haut. Ce frettage se faisant par-dessus les armatures verticales ancrées à leur extré mité inférieure, comme il vient d'être dit, on le poursuivra sur une fraction de l'ordre des ou des 3/, de la. hauteur libre des pan neaux impairs. On posera, ensuite les pan neaux impairs du rang supérieur en dérou lant dans leurs rainures une partie des arma tures verticales; puis on continuera le fret tage et ainsi de suite.
On exécutera la mise en tension des arma tures verticales au moment où la construction arrivera. au niveau de leur extrémité supé rieure. On les tend alors par exemple en agissant sur cette extrémité avec des vérins prenant appui, d'une part, sur les panneaux, d'autre part, sur une plaque bloquée sur les armatures par un coin: on les ancrera ensuite définitivement avec une deuxième plaque à coin, symétrique de celle représentée fig. 21 et 22, puis on sectionnera au delà de cet ancrage.
De même qu'on peut arrêter certaines armatures verticales à un niveau quelcon- que, on pourra en introduire de nouvelles dès mise en place des panneaux auxquels elles doivent être ancrées par leur extrémité infé rieure et avant que le frettage atteigne le niveau de cet ancrage.
On pourra enfin réaliser des ancrages in termédiaires provisoires d'armaturés verti cales soit à l'aide des plaquettes (à coins déjà décrites, soit à l'aide de griffes spéciales étu diées pour rendre plus rapides les démontages de ces ancrages provisoires. Cela pourra être utile, notamment dans le cas de réservoirs très hauts à densité d'armatures verticales constante ou peu variable. On éprouvera alors, en raison des efforts accidentels tels que ceux du vent, le besoin de créer des pré contraintes verticales avant achèvement de la construction.
On pourra alors tendre un nme des armatures à un certain niveau a; un se cond nme au niveau 2a..., toutes se trouvant tendues au niveau na; puis détendre le pre mier nme pour le retendre au niveau 2na, etc.
Pour exécuter la partie haute du réser voir, un échafaudage et des moyens de levage sont nécessaires.
A titre d'exemple non limitatif, on pourra utiliser un échafaudage du type représenté sur les fig. 14, 15, 18 et 19. Il comporte deux planchers 36, 37 disposés: le premier à l'ex térieur et le deuxième à l'intérieur de la construction. Chacun de ces planchers est formé d'éléments 38, dont la longueur est égale .à la largeur d'un panneau, lesdits élé ments (fig. 19a) étant articulés à leurs extré mités en 38a sur des tubes horizontaux 39, fixés sur des tiges ou des tubes verticaux 40, 4.0a et formant avec leurs étais des consoles 41.
Les tubes 40, 40a forment des châssis en <B>U</B> renversé, de manière à pouvoir reposer sur l'arête supérieure des derniers panneaux posés (fig. 19). Cet échafaudage s'étend sur toute la périphérie de la construction, pour permet tre la mise en place de la frette et sa. mise en tension progressive ainsi que la pose des pan neaux.
Il permettra ensuite l'exécution des enduits de protection nécessaires pour empê cher la corrosion des ai-matures, il faut noter toutefois que ces enduits ne peuvent être exé- cutés qu'après achèvement de la mise en ten sion, tant pour les armatures verticales que pour les armatures horizontales.
Le plancher intérieur 37 est un peu plus haut que le plancher extérieur pour permet tre la manoeuvre d'une grue qui sera décrite plus loin. Des contrepoids 42, fixés de place en place sur les châssis à l'intérieur de la construction, assurent l'appui de l'extrémité inférieure des tubes 40a sur la paroi inté rieure de la construction, tandis qu'au con traire, les tubes extérieurs 40 tendent à s'écarter de celle-ci en ménageant entre elle et le plancher extérieur 36 un intervalle 43, par lequel passent le brin libre de la frette, ainsi que les armatures verticales en attente 31.
La frette provient d'une couronne 44 dis posée sur im lorry 45 qui se déplace sur une voie circulaire 46 aménagée sur le sol autour de la construction. Ce lorry peut en même temps porter une machine à souder 45a ser vant à faire les soudures nécessaires quand une couronne est épuisée et doit être rem placée par une nouvelle couronne.
Sur la gauche de la fig. 18, les châssis de suspension 40, 40a reposent sur les arêtes supérieures<I>a, b, c, d</I> du demi-rang de -pan neaux pairs P2, P4. Sur la droite de la figure, on vient de poser les panneaux pairs P'',, P'. du demi-rang supérieur et on a., au préalable, remonté les châssis 40 sur les arêtes<I>e, f, g,</I> 1a des panneaux impairs P,, P7, ce qui est rendu possible par l'articulation des éléments du plancher.
Une grue sert à monter et à poser les panneaux. Cette grue très légère se compose d'un châssis en tubes ou autres éléments dis- posés et assemblés selon les arêtes d'un tétraèdre. L'un des côtés 47 porte à ses extré mités des pattes 48 articulées, par exemple, par des rotules pour l'appui de la grue sur les arêtes des panneaux posés. Au-dessus de ce côté, l'un des sommets 49 surplombe l'in- térieur de la construction, tandis que l'autre sommet 50 est en surplomb à l'extérieur de la construction et de l'encombrement hori zontal du plancher 36.
Le côté reliant les sommets 49, 50 forme rail de roulement pour un chariot 51 portant les poulies 52 d'un palan. Le fil de levage 53, qui passe sur ce palan, est accroché en 50 -à une extrémité et s'enroule à son autre extrémité sur un treuil 54. La grue est haubannée par un câble 55, attaché sur le sol à l'intérieur de la, construc tion et passant dans un tube 56 fixé sur le châssis de la grue, avant d'être amarré par son extrémité libre sur ledit châssis. En tirant sur cette extrémité ou, au contraire, en la lâchant, le préposé à la manoeuvre de la grue peut lever ou abaisser le sommet 50. Cette grue sert à lever les panneaux et l'échafaudage; on la déplace au fur et à me sure de la pose des panneaux.
Au sommet de la construction, on termi nera par une demi-rangée de demi-panneaux. Il est bien clair qu'un réservoir exécuté par les moyens qui viennent d'être décrits ou tous moyens équivalents n'est soumis pen dant son exécution qu'à. des efforts inférieurs aux efforts permanents qu'il aura à subir; ses épaisseurs peuvent donc être calculées, comme s'il était formé d'un corps homogène ayant les résistances du béton précontraint et réduites au minimum théorique.
La fig. 23 montre en coupe verticale une forme d'exécution dans laquelle le fond 57 du réservoir réalisé séparément est solidarisé avec les panneaux inférieurs P par serrage de frettes F3,, en une ou plusieurs couches successives; le fond se trouvant ainsi pré contraint n'a pas besoin d'être armé.
Avant de placer les frettes, on aura eu soin de disposer, entre les panneaux P et la base, un joint 58.
Au lieu d'être plane, comme représenté, la base pourrait être en forme de calotte sphé rique, convexe ou concave.
Ce moyen permet de réaliser d'une ma nière très simple des fonds résistant à de fortes pressions, et il est évident qu'il peut être appliqué à des fonds de toute forme, po sition et orientation.
La fig. 24 montre en coupe verticale par tielle l'application des moyens qui viennent d'être décrits à l'exécution de corps non cy- lindriques, tels que des coupoles de fond ou de couverture de réservoir.
La figure concerne plus particulièrement le cas de coupoles de fond ou de couverture. La partie de gauche de la figure montre une coupole surplombant l'intérieur d'une tour portant le réservoir. La coupole est formée par panneaux successifs P qui prennent appui sur la, paroi verticale V terminée et qui sont munis, sur leur face supérieure, de redans 59 formant par leur assemblage une rampe hélicoïdale, sur laquelle on dispose et tend une frette après avoir mis en place, au préalable, des armatures 60 disposées dans des rainures des panneaux selon des méri diennes de la sphère.
La partie de droite concerne la réalisation d'un élément du fond de forme conique ou torique, extérieur à la. tour cylindrique V.
Le frettage permet de conférer au béton, entre autres qualités, une excellente compa cité, de sorte que des réservoirs et capacités en béton fretté acquièrent une bonne étan chéité, même vis-à.-vis des hydrocarbures.
Dans un tel corps creux fretté, où le béton est exposé au fluage, ce phénomène provoque une diminution de diamètre du réservoir et, par suite, des forces centrifuges prennent naissance et tendent à décoller l'enduit dont on a recouvert les armatures. Ces forces sons, d'autant plus importantes que l'enduit sera plus rigide, c'est-à-dire plus épais. Pour em pêcher ce décollement, on pourra. munir la surface externe de la paroi en béton 70 de saillies 71 et de creux 72 (fi,-. 25), de préfé rence cylindriques. Les fils de la frette 73, prenant appui sur les saillies, le mortier d'enduit 74 peut ainsi entourer les fils de l'armature dans les creux, d'où un double avantage.
10 L'enduit 74 est maintenu par les fils contre le béton 70 de la paroi.
20 Les fils de frette 74 et les armatures rectilignes 75, que l'on peut placer dans les creux, restent protégés, même en cas de dé collement partiel de l'enduit.
Bien que décrite par ce qui précède, dans son application à la mise en tension de frettes, la portée de l'invention est très géné rale. Elle peut s'appliquer à la mise en ten sion d'armatures de tous genres qui, du fait de leur tracé sinueux, de leur longueur ou de toute autre cause, ne peuvent recevoir une tension égale de bout en bout par des vérins agissant seulement ià leurs extrémités.
A titre d'exemple complémentaire d'ap plications, la fig. 26 montre une poutre pré sentant cinq appuis Ul, U2, U3, Ug, <I>U,.</I>
L'armature mise en tension après prise du béton présente la forme figurée par la ligne sinueuse Xo Xl XZ X3 X., X, XB X7 X8.
Cette ligne comporte seize éléments cour bes 81-8l', 82-82', 83-83' ... 96-96', séparés par des parties droites inaccessibles 81'-82, 83'-84 ... 95'-96 et des parties accessibles 82'-83, 84'-85 ... 96-96'.
En supposant l'ancrage réalisé en Xo au moyen d'un procédé quelconque, on dispose, par exemple, en chacun des quatre points accessibles X,, X2, X3, X, un vérin, soit au total quatre vérins, exerçant chacun la même action f. La somme de ces actions a pour effet de créer en Xo une certaine traction T par le processus décrit ci-dessus.
On supprime alors l'action du vérin vl, situé en X,, et on le déplace en X,, où on lui fait exercer la même action f. On obtiendra ainsi en X,. la même traction qu'en Xo.
On déplacera successivement tous les vérins de la même manière, jusqu'au moment où on devra placer un vérin au dernier point accessible X8.
Ce dernier vérin v4 mis en place, on sup primera l'action du vérin v1, situé en X" et on viendra le fixer derrière le vérin v4, placé en X8, après quoi on lui fera développer un effort calculé à l'avance, de manière à obte nir en X, la même traction qu'en Xo.
De la même façon, on déplacera les vérins v2 et v3 derrière v, et v1, et on leur fera exercer successivement des actions détermi nées à l'avance, qui auront pour effet de créer aux points Xs, X7, X8 les mêmes tractions qu'en Xo.
Afin de simplifier les opérations, on pourra sé dispenser de venir placer les vérins vl, v2, v3 à la suite du vérin v4 en faisant exercer à ce dernier des actions successives égales à celles obtenues en plaçant successi vement les vérins v,., v2, <I>v3.</I>
Naturellement, on pourra prévoir des moyens pour diminuer les frottements, tels que disposition de corps gras dans les canaux du béton traversés par l'armature à tendre.
Chaque vérin pourra prendre appui sur le béton.
On pourra tendre ainsi des armatures en forme de ligne brisée, ces armatures pouvant être constituées par un fil, un groupe de fils ou un câble.
Ce système est valable pour toute pièce comportant une ou plusieurs armatures affec tant des formes sinueuses. En tout point où il sera possible de saisir l'armature, on pourra exercer, par un vérin intermédiaire ou de toute autre façon, une sollicitation équili- brant les chutes de tension éprouvées entre ce point et le précédent. Les chutes de tension seront ainsi réduites au<U>minimum</U>.