BE1015295A3

BE1015295A3 - Element de renforcement pour beton.

Info

Publication number: BE1015295A3
Application number: BE2003/0016A
Authority: BE
Original assignee: Fontainunion S A
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2005-01-11
Also published as: EP1437451B1; DE602004013852D1; ATE396311T1; EP1437451A1

Abstract

Elément de renforcement comprenant une série de fils en acier enroulés en hélice autour d'un noyau central, ledit élément étant réalisée en un ou des aciers assurant d'une part une résistance à la rupture comprise entre 800N/mm2 et 1400N/mm2, et d'autre part une rectitude telle que la flèche maximale est inférieure à 25mm pour un tronçon de 1m.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   Elément de renforcement pour béton La présente invention est relative à des éléments de renforcement en acier, aptes à être utilisés comme armatures, par exemple de nappes métalliques pour la construction de route en béton ou de dalles en béton. 



  De nos jours, la construction de long tronçons de route en béton continu nécessite un long travail de ferraillage, puisque que la nappe métallique est construite au moyen de barres d'une longueur d'environ 12m. 



  La présente invention a pour objet un élément de renforcement permettant de réduire le travail d'assemblage du ferraillage et d'éviter de mauvaises liaisons de ferraillage dans le sens longitudinal. 



  L'invention a pour objet un élément de renforcement comprenant une série de fils en acier enroulés en hélice autour d'un noyau central. Cet élément comporte un noyau central en acier recouvert par au moins une couche formée par au moins 6 fils crantés en acier enroulés en formant des hélices autour du noyau central, lesdites hélices présentant un pas compris entre 125 mm et 400 mm, ledit élément, dénommé toron, étant réalisée en un ou des aciers assurant d'une part une résistance à la rupture comprise entre 800N/mm2 et 1400N/mm2,et d'autre part une rectitude telle que la flèche maximale est inférieure à 25mm pour un tronçon de lm d'élément de renforcement déroulé d'un mandrin d'une bobine dont le diamètre est supérieur à 50 fois le diamètre moyen de l'élément. 



  Par fil cranté, on entend un fil présentant une série de crans s'étendant sur la surface extérieure du fil. Le fil présente avantageusement un noyau sensiblement circulaire sur lequel s'étendent les crans. Un fil cranté n'est pas un fil avec une   indentation  , c'est-à-dire avec une empreinte en creux formé dans le fil. Le fil cranté sera de préférence sensiblement symétrique. Les crans seront toutefois avantageusement orientés dans une direction formant un angle sensiblement 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 constant par rapport à l'axe central du fil, cet angle est par exemple compris entre 2 et 60 , par exemple entre 5 et 45 , en particulier environ 30 . 



  Le corps ou noyau central est avantageusement un fil en acier, ce fil étant lisse, cranté ou avec des empreintes en creux. Le fil central a avantageusement une section au moins égale à 1,03 fois la section moyenne des fils crantés adjacents. La section moyenne d'un fil cranté est déterminé en mesurant le poids d'une section de fil de longueur déterminée. Par exemple pour une longueur de 1 m de fil, la section est calculée par la formule suivante : Volume (mm3) / longueur (mm) = [1000 x Poids (g)/ densité (g/cm3)]  ,' 1000   Les fils crantés ont par exemple un diamètre moyen compris entre 3 et 6 mm. 



  Le pas des hélices est avantageusement sensiblement constant et est en particulier compris entre 200 et 300mm. 



  L'élément suivant l'invention peut être du type monocouche entourant le fil central ou du tupe multi couches entourant le fil central. Par exemple, l'élément comporte une couche de six fils entourés en hélice autour du fil central. Selon un autre exemple, l'élément comporte deux couches superposées entourant le fil central, la couche extérieure étant formée de 9 fils crantés, tandis que la couche intérieure est formée par également 9 fils, cette couche intérieure entourant le fil central. Les fils de la couche intérieure peuvent être lisse, crantés ou présentés une empreinte en creux. 



  Selon une forme de réalisation préférée, l'élément est réalisé en un ou des aciers assurant, d'une part, une résistance à la rupture comprise entre 1000N/mm2 et 1300N/mm2, et d'autre part, une rectitude telle que la flèche maximale est inférieure à environ 25mm (mais de manière souhaitable moins de 20mm, voire encore moins) pour un tronçon de lm d'élément de renforcement déroulé d'un 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 mandrin d'une bobine dont le diamètre est supérieur à 50 fois le diamètre moyen de l'élément. 



  Selon des particularités d'une forme de réalisation, les fils crantés de la couche la plus éloignée du noyau central présentent sur leur face extérieure au moins deux séries de crans, les crans d'une série étant portée par une zone longitudinale de la surface extérieure distincte de la zone longitudinale de la surface extérieure qui porte les crans d'une deuxième série, les crans ayant une hauteur comprise entre 0,25 et 0,6 mm, une largeur au sommet comprise entre 1 et 1,5mm, une longueur comprise entre 3 et 5 mm, les crans étant disposés les uns après les autres avec un pas compris entre 3 et 6mm. 



  L'élément présente avantageusement une section transversale moyenne comprise entre 90mm2 et   200mm2.   



  Selon un détail avantageux, l'élément a subi un traitement thermo mécanique à une température comprise entre 200 et 500 C, de préférence entre 350 et 450 C, ledit traitement étant effectué en continu sur l'élément soumis à un allongement compris entre 0,5 et 2%, de préférence d'environ 1%. Un tel traitement thermo mécanique est intéressant pour relâcher certaines contraintes liées au processus de fabrication, mais également pour accroître la tension maximale d'élasticité. 



  L'élément présente avantageusement une longueur d'au moins 100mètres, en particulier d'au moins 500mètres, de préférence d'au moins 1000mètres. 



  L'invention a aussi pour objet l'utilisation d'un élément suivant l'invention pour former une armature dans toute structure du type béton, et donc également un produit en béton avec une armature au moins partiellement constituée avec un élément suivant l'invention. 



  L'invention couvre encore le conditionnement de l'élément suivant l'invention sous la forme d'une bobine. L'élément est enroulé sur le mandrin de la bobine 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 avec un diamètre minimal d'enroulement d'au moins 50 fois le diamètre de l'élément. La bobine porte ainsi une longueur d'élément qui peut être adaptée selon les besoins, par exemple une longueur de 100m, 500m, 1000m, 2000m, 4000m, 5000m, 10000m, voire plus. 



  Enfin, toujours un autre objet de l'invention est un procédé de traitement d'un élément suivant l'invention, dans lequel les portions successives d'un élément selon l'invention sont soumises à un traitement thermique à une température comprise entre 200 C et 500 C avec un allongement compris entre 0,5 et 2% pendant un temps de 1 à 30 secondes, lesdites portions une fois traitées étant soumise à une étape de refroidissement pour abaisser sensiblement immédiatement la température de la portion traitée à moins de 150 C. 



  Des particularités et détails de l'invention ressortiront de la description détaillée suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés. 



  Dans ces dessins, - la figure 1 est une vue longitudinale d'un élément suivant l'invention ; - la figure 2 est une vue en coupe (à plus grande échelle) de l'élément de la figure
1; - la figure 3a est une vue à plus grande échelle d'un tronçon d'un fil cranté avant son placement en hélice autour du noyau central, tandis que la figure 3b est une coupe selon la ligne A-A du tronçon de la figure 3a ; - la figure 4 est une vue schématique d'une bobine suivant l'invention, et - la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la bobine de la figure 4. 



  L'élément de renforcement (à 7 fils) représenté aux figures 1 et 2 comprend : - un fil en acier 1 lisse formant le noyau central de l'élément, - une série de six fils en acier crantés 2 formant une couche extérieure compacte recouvrant le noyau central 1. 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 



  Le diamètre moyen des fils en acier 1,2 est par exemple d'environ 4 à 5mm. Le diamètre moyen d'un fil cranté est calculé sur base de son poids par unité de longueur. Le diamètre du fil 1 est par exemple égal à environ 1,03 à 1,05 fois le diamètre moyen d'un fil cranté. 



  Les fils en acier crantés 2 sont enroulés autour du noyau central   1.   Chaque fil 2 suit ainsi un parcours en forme d'hélice dont le pas P est sensiblement constant et correspond à environ 230mm. 



  Les fils 2 présentent trois rangées de crans 20,21,22, chaque rangée s'étendant sensiblement parallèle à l'axe central du fil considéré (voir figure 3 du fil avant son positionnement en hélice). Les crans 20,21,22 s'étendent sur la surface extérieure du fil en formant un angle a par rapport à l'axe central 24 du fil considéré (cet angle correspond à l'angle entre l'axe central et le plan de symétrie 25 d'un cran). 



  Les crans ont par exemple une hauteur   h   d'environ 0,4mm, une largeur à la base LB d'environ 1,6mm, une largeur au sommet LS d'environ 1,2mm, et un écartement E entre deux crans successifs d'environ 2,6mm (les crans sont donc disposés le long du fil avec un pas PP d'environ 4,2mm. 



  Les rangées de crans sont par exemple disposées le long de longitudinales décalées de 120 . Les crans d'une rangée sont avantageusement décalés par rapport à la position longitudinale des crans des autres rangées. 



  Les crans ont par exemple une longueur   1   correspondant à environ 100 -120  de la circonférence du fil. 



  La section transversale totale de l'élément est par exemple d'environ 90 à   200mm2,   pour un diamètre de l'élément de 11à 19 mm. 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 



  Lors du placement en hélice des fils 2 autour du fil 1, les crans ou dents des fils 2 se placent de manière à former des butées d'arrêt s'opposant à des mouvements longitudinaux des fils 2 par rapport au   fil 1.   



  L'élément représenté aux figures 1 et 2 est avantageusement soumis à un traitement thermique sous traction. Par exemple, le traitement est effectué de manière continue sur des portions successives de l'élément. Ce traitement est par exemple réalisé à une température d'environ 400 C en assurant un allongement par traction de 1% de la portion lors de son traitement thermique. Le traitement thermique est opéré pendant 10 secondes, Après avoir été traité, la portion est soumise à pulvérisation d'eau ou passe dans un bain d'eau de manière à abaisser brusquement (de manière quasi instantanée) à moins de 100 C. Ce traitement permet d'éliminer des tensions présentes lors de la fabrication de l'élément, mais également d'accroître la limite d'élasticité pour un allongement inférieur à 0,5%, par exemple pour un allongement de 0,2%. 



  La matière des fils 1,2 a été choisie de manière à ce que la résistance à la rupture de l'élément soit ajustée entre 1100 et 1200   N/mm2,   et de manière à ce qu'après avoir été déroulé d'une bobine 10 avec un mandrin central 11(voir figures 4 et 5) de diamètre supérieur à 50 fois le diamètre moyen de l'élément, par exemple un diamètre D du mandrin égal à 75cm, la flèche maximale pour un tronçon de lm d'élément soit inférieure à 25mm. 



  Des tests ont été effectués avec des torons selon l'invention (résistance à la rupture   1100N/mm2,   section transversale d'environ 95mm2, fils crantés périphériques autour d'un fil en acier lisse) et avec des barres classiques d'un diamètre de l'ordre de 14 - 16 mm. 



  Dans ces tests, on a placé les torons ou les barres dans des éléments en béton avec une longueur d'ancrage de 28 cm. On a ainsi déterminé la force nécessaire au premier glissement, la contrainte au premier glissement, la force maximale de 

 <Desc/Clms Page number 7> 

 glissement, la contrainte de glissement au maximum. Dans tous les cas, la rupture d'adhérence ou de glissement a eu lieu bien avant la rupture mécanique des torons. 



  Les résultats de tests ( effectués par l'Université Libre de Bruxelles ; Faculté des Sciences Appliquées, Génie Civil ) (glissement en fonction de la force appliquée) sont les suivants (basés sur trois mesures pour l'élément suivant l'invention et basés sur deux mesures pour les barres classiques):

   
 EMI7.1 
 
<tb> Type <SEP> Force <SEP> au <SEP> Contrainte <SEP> Force <SEP> Contrainte
<tb> 
<tb> premier <SEP> au <SEP> premier <SEP> maximale <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> glissement <SEP> glissement <SEP> KN <SEP> glissement <SEP> à
<tb> 
<tb> 
<tb> KN <SEP> N/mm2 <SEP> Valeur <SEP> la <SEP> force
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Valeur <SEP> Valeur <SEP> moyenne <SEP> maximale
<tb> 
<tb> 
<tb> moyenne <SEP> moyenne <SEP> N/mm2
<tb> 
<tb> 
<tb> Valeur
<tb> 
<tb> 
<tb> moyenne
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> 
<tb> Invention <SEP> 65 <SEP> 5,6 <SEP> 106 <SEP> 9
<tb> 
<tb> 
<tb> Toron <SEP> 15,7 <SEP> (60-68) <SEP> (5,1- <SEP> 5,8) <SEP> (104,5-107,7) <SEP> (8,9-9,1)
<tb> 
<tb> 
<tb> Section <SEP> :

  140mm2
<tb> 
<tb> 
<tb> Comparatif
<tb> 
<tb> 
<tb> Barre <SEP> de <SEP> 14 <SEP> 67 <SEP> 5,8 <SEP> 101,2 <SEP> 8,7
<tb> 
<tb> 
<tb> mm <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> diamètre
<tb> 
<tb> 
<tb> (section <SEP> 153mm2)
<tb> 
<tb> 
<tb> Barre <SEP> de <SEP> 16 <SEP> 80 <SEP> 5,3 <SEP> 121,4 <SEP> 8,6
<tb> 
<tb> 
<tb> mm <SEP> de
<tb> 
<tb> 
<tb> diamètre
<tb> 
<tb> 
<tb> (section <SEP> 202mm2)
<tb> 
 
Il ressort de ce tableau que le toron suivant l'invention après avoir été déroulé d'une bobine permet d'obtenir des propriétés d'adhérence similaires à celles des 

 <Desc/Clms Page number 8> 

 barres à béton classiques. L'enregistrement force de glissement en fonction du glissement pour les torons suivant l'invention témoigne d'un comportement postcritique avec perte d'adhérence progressive, similaire à celui des barres en béton. 



  L'élément suivant l'invention est alors avantageusement utilisé pour réaliser des armatures longitudinales continues pour des tronçons de route en béton, ceci permettant de réduire le travail d'assemblage du ferraillage et d'éviter de mauvaises liaisons de ferraillage dans le sens longitudinal.

Claims

Revendications 1.Elément de renforcement comprenant une série de fils en acier enroulés en hélice autour d'un noyau central, caractérisé en ce qu'il comporte un noyau central en acier recouvert par au moins une couche formée par au moins 6 fils crantés en acier enroulés en formant des hélices autour du noyau central, lesdites hélices présentant un pas compris entre 125 mm et 400 mm. ledit élément étant réalisée en un ou des aciers assurant d'une part une résistance à la rupture comprise entre 800N/mm2 et 1400N/mm2, et d'autre part une rectitude telle que la flèche maximale est inférieure à 25mm pour un tronçon de lm d'élément de renforcement déroulé d'un mandrin d'une bobine dont le diamètre est supérieur à 50 fois le diamètre moyen de l'élément.
2. Elément suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le pas des hélices est sensiblement constant et est compris entre 200 et 300mm.
3. Elément suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est réalisée en un ou des aciers assurant d'une part une résistance à la rupture comprise entre 1000N/mm2 et 1300N/mm2, et d'autre part une rectitude telle que la flèche maximale est inférieure à 25mm pour un tronçon de lm d'élément de renforcement déroulé d'un mandrin d'une bobine dont le diamètre est supérieur à 50 fois le diamètre moyen de l'élément.
4. Elément suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fils crantés de la couche la plus éloignée du noyau central présentent sur leur face extérieure au moins deux séries de crans, les crans d'une série étant portée par une zone longitudinale de la surface extérieure distincte de la zone longitudinale de la surface extérieure qui porte les crans d'une deuxième série, les crans ayant une hauteur comprise entre 0,25 et 0,6 mm, une largeur au sommet comprise entre 1 et 1,5mm, une longueur comprise entre 3 et 5 mm, les crans étant disposés les uns après les autres avec un pas compris entre 3 et 6mm.
5. Elément suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les fils crantés ont un diamètre moyen compris entre 3 et 6 mm. <Desc/Clms Page number 10>
6. Elément suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément présente une section transversale moyenne comprise entre 90mm2 et 200mm2.
7. Elément suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément a subi un traitement thermo mécanique à une'température comprise entre 200 et 500 C, de préférence entre 350 et 450 C, ledit traitement étant effectué en continu sur l'élément et réalisé avec un allongement compris entre 0,5 et 2%, de préférence d'environ 1%.
8. Elément suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément présente un longueur d'au moins 100mètres, en particulier d'au moins 500mètres, de préférence d'au moins 1000mètres.
9. Produit en béton comprenant au moins une armature comprenant un élément suivant l'une quelconque des revendications précédentes.
10. Bobine d'élément suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans laquelle l'élément est enroulé avec un diamètre minimal d'enroulement d'au moins 50 fois le diamètre de l'élément.
11. Bobine suivant la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle contient au moins 1000 mètres d'élément enroulé.
12. Procédé de préparation d'un élément suivant la revendication 6, dans lequel les portions successives d'un élément selon la revendication 1 sont soumises à un traitement thermique à une température comprise entre 200 C et 500 C avec un allongement compris entre 0,5 et 2% pendant un temps de 1 à 30 secondes, lesdites portions une fois traitées étant soumise à une étape de refroidissement pour abaisser sensiblement immédiatement la température de la portion traitée à moins de 150 C.