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DESCRIPTION Procédé et dispositif de contrôle du placement dans le sol de colonnes de structure d'une construction
La présente invention se rapporte aux colonnes de structure d'une construction mises sur fondation dans le sol et plus particulièrement à un procédé et un dispositif de contrôle de la verticalité de colonnes mises sur fondation dans des puits creusés dans le sol. Pour assurer la stabilité des puits on réalise couramment la mise en place des colonnes sous boue de bentonite. Les colonnes sont ensuite ancrées dans une fondation en béton coulée dans le fond de chaque puits. Cette technique de mise en place est connue et décrite dans le brevet belge n 690 843.
On a remarqué toutefois que la mise en place de ces colonnes avec précision s'avère difficile par suite de diverses tolérances. En plus, les colonnes utilisées ne sont pas toujours parfaites au point de vue finition, forme, etc... et présentent parfois des défauts de fléchissement. Il en résulte que les colonnes mises en place peuvent présenter des hors-aplombs importants atteignant parfois jusqu'à 1 à 2% de la hauteur de la colonne. L'implantation finale de ces colonnes est dès lors modifiée par rapport aux plans, avec toutes les complications qui en résultent.
Du fait de la non-verticalité des colonnes, des forces parasitaires sont engendrées qui peuvent augmenter l'effet néfaste du flambage et nécessiter un surdimensionnement important.
La présente invention propose un procédé et un dispositif permettant de contrôler la verticalité des colonnes lors de leur mise en place dans des puits.
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Selon le procédé de l'invention, on réalise la mise en place de la colonne suivant la méthode classique et on contrôle la verticalité à l'aide d'un ou plusieurs pendules, mis sous une tension électrique, qui donnent un signal permettant de constater le dépassement des tolérances prédéterminées de verticalité de la colonne.
Suivant une forme de mise en application de l'invention, la colonne est supportée par un châssis dont l'horizontalité et la verticalité peuvent être réglées ; la partie supérieure de la colonne est munie d'un élément portant plusieurs pendules ; la colonne et chacun de pendules (réalisés en un matériau électroconducteur) sont reliés à une source électrique ; chaque pendule est placé sur l'élément en fonction de la tolérance de verticalité et la hauteur de la colonne. Lorsque cette tolérance est dépassée, un ou plusieurs des pendules toucheront la colonne et feront passer un courant électrique signalant le défaut. En agissant sur le châssis on ajustera alors la position de la colonne jusqu'au moment où le signal électrique signalant le défaut s'éteint.
Ce procédé peut être utilisé pour tous types de colonnes, telles des colonnes en acier, en béton, en acier entourant le béton ou en acier entouré au moins partiellement de béton. Il peut être utilisé pour chaque forme de colonne, ronde, carrée, rectangulaire, etc... et notamment pour la forme classique de poutres en H.
Lorsqu'on utilise une colonne de béton, ou d'acier entouré au moins partiellement par du béton, il conviendra de prévoir sur le béton des moyens pour faire passer le courant électrique, tels, par exemple, une bande ou un fil en un matériau électroconducteur.
Le pendule utilisé peut être un simple fil muni d'une masse, l'ensemble réalisé en un matériau électroconducteur. La masse aura de préférence une forme dont la plus grande section horizontale est ronde, telle une forme cylindrique ou sphérique ou encore une forme de poire, etc...
On utilisera suivant l'invention avantageusement quatre pendules pour vérifier la verticalité d'une colonne, étant donné que
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quatre pendules donnent d'une façon très précise les indications nécessaires sur la nature de la non-verticalité de la colonne.
Il est clair que le nombre nécessaire de pendules dépendra de la forme de la colonne et qu'à la limite un seul pendule, ayant une masse dont la section est adaptée à la tolérance de verticalité, pourra être utilisé dans une colonne ronde. Le nombre de pendules et la forme de la masse sera choisi par l'homme du métier en fonction des circonstances.
Le courant électrique utilisé sera de préférence une basse tension de quelques volts. En effet, il se peut que dans le puits d'autres éléments électroconducteurs existent. Lorsqu'on réalise la mise en place sous boue de bentonite, celle-ci est conducteur de courant et on constatera, à ce moment, le défaut de nonverticalité par la différence de tension mesurée.
L'invention sera décrite plus en détail ci-après à l'aide d'un exemple de mise en application en se référant aux dessins qui représentent : la figure 1 : une coupe verticale schématique d'un mode de mise en application de l'invention ; la figure 2 : une vue en perspective d'une colonne munie d'un pendule selon l'invention ; la figure 3 : un agrandissement suivant la coupe III-III de la figure 1 ; les figures 4 à 6,8 et 9 : des illustrations de positionnements non-verticaux ; la figure 7 : une illustration d'un positionnement vertical ; les figures lOa-lOf : des variantes d'application de l'invention.
En se référant à la figure 1, celle-ci représente un puits 1 réalisé dans un terrain dont la surface est indiquée par le trait 2. Pour excaver ce puits 1, on commence par la mise en place d'un muret de protection 3 périphérique réalisé en béton. Ce muret 3 est construit sur une profondeur d'environ un à deux mètres. L'excavation du puits s'effectue ensuite sous boue de bentonite afin d'éviter tout affaissement de sol. Le niveau de la boue est représenté par les traits 4. Une colonne 5 en acier et en forme de H est
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introduite dans le puits pour être scellée au fond du puits 1 dans du béton. La colonne 5 est soutenue par un châssis métallique comportant une structure rigide horizontale 6 et une structure verticale 7 constituant une rallonge de la colonne 5.
La structure horizontale 6 s'appuie sur quatre vérins 8 qui prennent appui sur un chevalet de réglage 9. Les vérins 8 permettent de corriger l'horizontalité de la structure 6 et donc la verticalité de la colonne 5. Le chevalet 9 permet de déplacer horizontalement la pièce de rallonge 7 de façon à pouvoir centrer la colonne 5 suivant les indications du géomètre. La colonne 5 est fixée à la rallonge 7 par boulonnage des plaques d'extrémités 10 et cette rallonge est fixée à la structure 6 par boulonnage des plaques d'extrémités 10.
Etant donné la mise en place sous boue de bentonite, on ne peut pas vérifier à l'oeil la verticalité de la colonne 5 ; de plus, cette verticalité dépendra des tolérances de fabrication de la colonne 5 et de la perpendicularité des plaques d'extrémités te et 10'.
A cet effet, la colonne 5 est munie vers l'extrémité supérieure de supports 11 fixés sur les quatre branches intérieures 12 (fig. 2). Ces supports 11 supportent des éléments 13, qui sont placés perpendiculairement à l'intérieur de la colonne 5. La figure 2 montre sur deux branches 12 les supports 11 et sur ces deux branches un élément 13. Les éléments 13 sont pourvus d'orifices 14 permettant la mise en place des pendules 15.
En fonction de la tolérance de verticalité, un pendule 15 est placé dans un orifice 14 de chaque coin intérieur de l'élément 13. Chaque pendule est constitué d'un fil en cuivre 17 supporté à son extrémité supérieure par une pièce pouvant être placée dans un orifice 14 et à son extrémité inférieure une masse cylindrique 18. La section horizontale 19 de la masse 18 est représentée à la fig. 3. La distance T entre la section 19 et la paroi intérieure 12 de la colonne correspond à la tolérance de verticalité maximale. L'emplacement du pendule sera donc choisi, d'une part, en fonction de la longueur du pendule 15 et du dimensionnement de la masse 18 et, d'autre part, en fonction de la tolérance maximale.
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Si la tolérance maximale à atteindre est de 0,2% et la longueur du pendule est de 10 m, la distance entre la section 19 de la masse 18 et la paroi 12 est de 2 cm. On choisira en conséquence l'orifice approprié 14 de l'élément 13 pour y placer le pendule.
Lorsque le fil 17 est réalisé en cuivre, la masse sera de préférence réalisée en cuivre ou en acier. Chaque fil 17 est raccordé dans sa partie supérieure du pendule 15 à l'aide d'un fil électroconducteur 21 à un appareil de mesure 20. D'autre part, l'appareil de mesure 20 est relié par le fil conducteur 22 à la colonne 5. De préférence le conducteur 22 sera le pôle négatif lors de la mise sous tension. Lorsqu'on met une tension, par exemple, de 6 volt sur l'ensemble, et que la colonne 5 est légèrement inclinée, un, deux ou même trois pendules peuvent entrer en contact avec la colonne et donc entraîner une indication de passage de courant dans l'appareil de mesure.
Les figures 4a, 5a, 6a, 8a et 9a représentent schématiquement une coupe horizontale de différentes dispositions non-verticales de la colonne 5 et le contact de la masse 18 de certains pendules avec la colonne ; les figures 4b, 5b, 6b, 8b, 8c, 9b et 9c représentent schématiquement une vue latérale de ces dispositions.
En particulier la figure 8a montre le cas où 3 pendules sont en contact avec la colonne ce qui correspond à une double inclinaison visible respectivement sur les figures 8b et 8c. La figure 9a montre le cas où 2 pendules sont en contact en quinconce ce qui correspond à une certaine torsion de la colonne.
La figure 7a représente schématiquement une coupe horizontale d'un positionnement correct de la colonne 5 ; la figure 7b représente une vue latérale de ce positionnement.
En fonction des indications de l'appareil de mesure 20,
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on peut donc mesurer l'erreur de verticalité de la colonne au niveau des masses 18. Lorsqu'un signal de non-verticalité est indiqué, on peut agir sur les vérins 8 pour corriger avec précision cette nonverticalité. Lorsqu'aucune indication est donnée par l'appareil 20, la colonne 5 sera parfaitement verticale avec une tolérance T décrite ci-avant.
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Etant donné que la mise en place se fait sous boue de bentonite, l'appareil de mesure 20 indiquera un passage de courant permanent au travers de la boue. Il suffit d'étalonner l'appareil correctement afin qu'il indique clairement la différence entre le passage faible du courant au travers la boue et le passage de courant beaucoup plus intense lors du contact de la masse d'un des pendules avec la colonne.
Il est clair que le procédé suivant l'invention peut comporter plusieurs variantes par rapport à la forme de mise en application décrite ci-dessus à titre d'exemple. Les figures 10a, lOb, 10c, 10d, 10e et lOf montrent quelques autres exemples de colonnes permettant l'application de l'invention.
Lorsqu'on utilise une colonne en matériau non conducteur d'électricité, comme par exemple du béton, il faut prévoir sur la colonne, à la hauteur des masses 18, un matériau conducteur relié à l'appareil de mesure.
La longueur des pendules peut être choisie en fonction des circonstances et il n'est pas indispensable d'avoir des pendules d'une longueur correspondant en substance à la longueur de la colonne.
On pourrait également, si nécessaire, mesurer la verticalité à deux niveau différents.
Le poids de la masse 18 n'est pas critique, il faut uniquement veiller à ce qu'il permette une verticalité du fil 17.
L'ensemble de ces éléments est de la compétence de l'homme du métier qui choisira en tenant compte des particularités du cas précis.