EP2851479A2 - Système de renforcement contre le poinconnement avec des tiges ou des barres transversales ayant des têtes d'ancrage - Google Patents

Système de renforcement contre le poinconnement avec des tiges ou des barres transversales ayant des têtes d'ancrage Download PDF

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EP2851479A2
EP2851479A2 EP14000488.8A EP14000488A EP2851479A2 EP 2851479 A2 EP2851479 A2 EP 2851479A2 EP 14000488 A EP14000488 A EP 14000488A EP 2851479 A2 EP2851479 A2 EP 2851479A2
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bars
curved
straight
punching
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Aurelio Muttoni
Miguel Fernández Ruiz
Marc Barras
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Ancotech AG
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    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
    • E04B5/43—Floor structures of extraordinary design; Features relating to the elastic stability; Floor structures specially designed for resting on columns only, e.g. mushroom floors
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/06—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of high bending resistance, i.e. of essentially three-dimensional [3D] extent, e.g. lattice girders
    • E04C5/0645—Shear reinforcements, e.g. shearheads for floor slabs

Definitions

  • the support zones of reinforced and / or prestressed concrete slabs are subjected to very high bending and shearing forces. They are thus often determining for the resistance and the capacity of deformation of the structure [1].
  • transverse reinforcement is the solution most often used. It allows the efficient use of the material with the arrangement of the elements (steel) with high strength and ductility.
  • the performance of the different systems depends strongly on the quality of the anchorage (forged or welded heads, anchoring by adhesion) and the structural rules applied to the system (spacing of the transverse reinforcement, quantity of reinforcement available ( figure 3 [2,3]).
  • the rods are made of standard or high strength steel bars with two anchor heads (one at each end of the bar, figure 4 ).
  • the bars can be straight or curved.
  • the curvature can be obtained by a succession of point bends or by a constant bending radius, and straight zones can also be envisaged according to the static behavior of the system and the method of manufacturing the parts.
  • the curved rods which are more statically efficient, are arranged close to the bearing region (where the forces are maximal) whereas the straight pieces are arranged in more distant regions subject to lower forces, see figure 4 .
  • the stems are arranged radially from the edge of the column ( figure 5 ) with variable number depending on the degree of stress.
  • the combination of curved and straight pieces is envisaged.
  • vertical straight pieces are envisaged in order to facilitate the laying of the reinforcement (see figure 5 ).
  • This system also targets an optimization of the cost of the product with special parts (curves) in the region where the solicitations are more important and straight parts (more economical and easy to dispose) in less busy areas or with increased installation difficulties. See as well Figures 6A at 8.
  • the object of the invention is to enable the reinforcement against punching of concrete slabs subjected to very high concentrated loads.
  • the goal in terms of strength is to exceed those of similar products (punching rebar systems) currently in the market.
  • This product could be used as a replacement for more efficient (and more expensive) products such as metal heads against punching.
  • Another objective of this product is to improve the deformation capacity of the slabs, similar to the raised bars. This will allow the use of this system as an integrity armature (reinforcement to prevent slab collapse after accidental punching).

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Abstract

Un nouveau système pour accroître la résistance au poinçonnement et la capacité de déformation de dalles en béton armé ou précontraint est présenté. Il consiste d'une combinaison de barres en acier courbes et droites avec tête d'ancrage qui sont à disposer à proximité des régions d'appui (ou des zones d'introduction de charges ponctuelles) des dalles en béton.

Description

    INTRODUCTION
  • Les zones d'appui des dalles en béton armé et/ou précontraint sont soumises à des efforts de flexion et de cisaillement très importants. Elles sont ainsi souvent déterminantes pour la résistance et la capacité de déformation de la structure [1].
  • Des défaillances dans les zones d'appui ont normalement lieu par poinçonnement du béton [1], c'est-à-dire, par la formation d'une fissure conique provoquant la pénétration de la surface d'appui dans la dalle (voir figure 1). Afin d'augmenter la résistance et la capacité de déformation de ces régions, différentes solutions ont été appliquées dans le passé :
    1. 1. Modifier les dimensions de la surface d'appui et/ou les armatures flexionnelles de la dalle.
    2. 2. Disposer une tête métallique permettant d'élargir la surface d'appui de la dalle (solution souvent adoptée pour de sollicitations très importantes).
    3. 3. Plier les barres d'armature de flexion pour leur permettre de reprendre l'effort tranchant. Cette solution a été pratiquement abandonnée depuis les années 60's mais elle est encore présente dans quelques systèmes spéciales d'armature, plutôt pour l'amélioration de la capacité de déformation des dalles en béton.
    4. 4. Ajouter des armatures transversales (de dimensions et propriétés comparables à l'armature à la flexion de la dalle) façonnées spécifiquement afin d'empêcher à la fissure conique de poinçonnement de s'ouvrir sans contrôle.
    5. 5. Disposer de fibres dans le béton (éléments linéaires en acier ou plastique de faible diamètre et longueur et orientées de façon aléatoire).
  • Quand la modification des dimensions de la dalle ne s'avère pas possible pour de raisons économiques ou fonctionnelles, l'utilisation des armatures transversales est la solution la plus souvent utilisée. Elle permet l'utilisation efficace de la matière avec la disposition des éléments (en acier) à haute résistance et ductilité.
    • ETAT DE L'ART EN RAPPORT AVEC CETTE INVENTION
  • Par rapport aux systèmes d'armatures utilisés pour le renforcement de dalles en béton, plusieurs systèmes sont actuellement utilisés :
    • Des étriers (barres d'armatures ordinaires) façonnés de façon a faciliter la pose de l'armature de flexion (figure 2a)
    • Paniers d'armatures, avec plusieurs brins d'armature ancrées par adhérence (figure 2b)
    • Barres d'armatures droites avec tête d'ancrage, disposées en vertical ou inclinées (une ou plusieurs barres de montage pouvant être présent dans un côté afin de faciliter la pose des éléments, figure 2c,d)
    • Barres d'armatures droites avec tête d'ancrage d'un côté et soudés sur un rail de l'autre (figure 2e)
  • D'autres solutions ou de combinaisons des solutions précédentes sont toujours possibles [2]. En outre, de systèmes composés par de tiges scellées ou traversantes et ancrées aux extrémités au moyen de plaques ou d'éléments mécaniques sont également utilisés, mais leur emploi est restreinte au renforcement de dalles existantes (figure 2f).
  • La performance des différents systèmes dépend fortement de la qualité de l'ancrage (têtes forgées ou soudées, ancrage par adhérence) et des règles constructives appliquées au système (espacement des armatures transversales, quantité d'armature à disposition (figure 3 [2,3]).
    • DESCRIPTION DE L'INVENTION
  • Afin d'augmenter la résistance à l'effort tranchant et au poinçonnement, il a été observé expérimentalement que de barres inclinées montrent une meilleure performance que des pièces verticales (figure 3). Cependant, une inclinaison excessive des tiges peut induire des problèmes d'ancrage dans la zone comprimée de la dalle (intrados). Cette solution a également révélé de difficultés pour la pose des armatures transversales, particulièrement quand elles ne sont pas parallèles aux directions de l'armature flexionnelle.
  • Dans cette invention, une combinaison de tiges verticales et courbes avec tête d'ancrage est proposée, voir figure 4.
  • Les tiges sont composées de barres en acier ordinaire ou à haute résistance avec deux têtes d'ancrage (une à chaque extrémité de la barre, figure 4). Les barres peuvent être droites ou bien courbes. Pour les pièces courbes, la courbure peut être obtenue par une succession de pliages ponctuels ou bien par un rayon de pliage constant, et de zones droites peuvent également être envisagées selon le comportement statique du système et la méthode de fabrication des pièces.
  • Les tiges courbes, plus performantes du point de vu statique, sont disposées à proximité de la région d'appui (où les efforts sont maximaux) tandis que les pièces droites sont disposées dans de régions plus éloignées soumises à des efforts moins importants, voir figure 4.
  • Les tiges sont disposées en rayons à partir du bord de la colonne (figure 5) avec nombre variable selon le degré de sollicitation. Dans les rayons parallèles aux armatures flexionnelles, la combinaison de pièces courbes et droites est envisagée. En revanche, pour d'autres rayons, de pièces droites verticales sont envisagées afin de faciliter la pose des armatures (voir figure 5).
  • Cette disposition de tiges permet :
    • D'accroitre les performances statiques par rapport à des armatures avec têtes d'ancrage verticales (voir figure 3). Ceci est justifié par la présence des éléments courbes inclinés dans la zone où ils sont interceptés par la fissure de poinçonnement
    • De profiter des avantages de pose de tiges verticales pour les zones avec armature flexionelle non parallèle aux tiges ou loin de la zone de rupture (voir figure 5)
  • Ce système cible aussi une optimisation du coût du produit avec de pièces spéciales (courbes) dans la région où les sollicitations sont plus importantes et de pièces droites (plus économiques et simples à disposer) dans les régions moins sollicitées ou avec difficultés accrues de pose. Voir aussi figures 6 A à 8.
    • APPLICATIONS
  • L'invention a pour objectif de permettre le renforcement contre le poinçonnement de dalles en béton soumises à de charges concentrées très élevées. Le but en termes de résistance est de dépasser celles des produits similaires (systèmes d'armature contre le poinçonnement) actuellement dans le marché.
  • Ce produit pourrait être utilisé ainsi en remplacement de produits plus performants (et plus coûteus) comme par exemple les têtes métalliques contre le poinçonnement.
  • Un autre objectif de ce produit est d'améliorer la capacité de déformation des dalles, de façon similaire aux barres relevées. Ceci permettra l'utilisation de ce système en tant qu'armature d'intégrité (armature pour prévenir l'effondrement d'une dalle après un poinçonnement accidentel).
    • BIBLOGRAPHIE
    1. [1] Muttoni, A. Punching shear strength of reinforced concrete slabs without transverse reinforcement, ACI Structural Journal, Farmington Hills, Mich., Vol. 105, No. 4, 2008, pp. 440-450
    2. [2] Fernández Ruiz, M., Muttoni, A. Punching shear strength of reinforced concrete slabs with transverse reinforcement, ACI Structural Journal, Farmington Hills, Mich., Vol. 106, No. 4, 2009, pp. 485-494
    3. [3] Fernández Ruiz, M., Muttoni, A., Performance and design of punching shear reinforcing systems, 3rd International fib congress, Washington, USA, 2010, 15 p.

Claims (12)

  1. Système de renforcement contre le poinçonnement d'une dalle en béton avec des tiges ou barres transversales ayant des tètes d'ancrage, caractérisée par une combinaison de tiges ou de barres courbées.
  2. Système selon revendication 1, caractérisée en ce que les tiges ou barres courbées ont au moins une région droite.
  3. Système selon revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les tiges ou barres courbées ont au moins une région verticale en relation de la dalle en béton.
  4. Système selon un des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les tiges ou barres courbées ont au moins deux pliages dans directions égales ou différentes.
  5. Système selon un des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les tiges ou barres courbées composent conjointes une forme a voute.
  6. Système de renforcement contre le poinçonnement d'une dalle en béton avec des tiges ou barres transversales ayant des tètes d'ancrage, en particulier selon un des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que au moins un des tètes ancrage est positionnée à angle non-droit en relation d'extrémité corrélative de la tige ou du barre courbées ou droites.
  7. Système selon un des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que au moins un des tètes ancrage est positionnée à angle droit en relation d'extrémité corrélative des tiges ou barres courbées ou droites.
  8. Système selon un des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les tiges ou du barres courbées ou droites ont pour tète ancrage inferieure un pied agrandi en relation du chevet d'ancrage.
  9. Système selon un des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les tiges ou barres courbées ou droites ont pour leur extrémité inferieure une zone agrandie en relation du reste des tiges ou barres courbées ou droites.
  10. Système selon un des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'il contient une combinaison des tiges ou de barres courbées et des tiges ou de barres droites.
  11. Système selon revendication 10, caractérisée en ce que les tiges ou barres courbées sont disposées a proximité de la région d'appui tandis que les tiges ou barres droites sont disposées dans de région plus éloignées.
  12. Système selon un des revendications 1 a 11, caractérisée en ce que les tiges ou barres courbées ou droites sont inclinées dans la zone d'une dalle en béton ou ils sont interceptes far des fissure de poinçonnement éventuelles.
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