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Procédé de fabrication de pièces en béton armé.
La présente invention a pour objet un mode nouveau de fabrication du béton armé destiné à subir des
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efforts de îlexion et (le cisaillement.
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Dans les procèdes commus, ld métal oulré- siste à ces efforts de traction et de cisaillement et le bé- ton travaille uniquement à la compression avec ou sans l'ap- point du métal; d'autre part, en raison Ces effets du re- trait, il existe dans le béton arme #;,prés la fabrication 'les efforts internes, préalablement à tout effet de charte ou de surcharge, qui mettent le métal en compression et lebéton en traction.
Le procédé de l'invention consiste, au con- traire, à obtenir un béton armé dans lequel indépendament de tout effet de charge ou de surcharge le béton soit soumis à un effort préalable de compression et le métal à un effort préalable de.traction.
Dans ces conditions, on obtient un béton armé doué de propriétés nouvelles et importantes à savoir:-
1 .- La résistance à la traction ud béton peut être utilisée parce que les déformations sous la, chartge étant très réduites par rapport au béton normal,comme le montre Inexpérience, on peut faire travailler le béton sans crainte de le voir se fissurer.
2 .- Il est possible d'utiliser les aciers de très haute résistance jusqu'à leur limite élastique et d'employer des aciers tréfilés,étirés ou trempés.
3 .- Le béton armé conformément à l'invention aune résistance propre et importante au cisaillement,ce qui permet de -supprimer les armatures transversales (ou de les réduire).
4 ,- Le béton armé conformément à l'invention a une étanchéité très supérieure à celle des bétons armés connus.
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-Pour réaliser l'invention,on utilise des aramtures soumises avant,pendant ou après la prise et le durcissemnt, @ à -une tension initiale que l'on reporte sur le béton de façon' ' à le mettre en compression permanente.
Le métal pourra naturellement 'être tendu jusqu'à sa limite élastique, la tension- sera. obtenue par tout dispo- , sitif approprié tels que: vérins (hydrauliques ou hon)écrous, leviers, coins, cames torsion du métal,déviation du métal en ligne brisée à partir d'une position rectiligne, dilatation à chaud,etc.....
La figure 1 représente schématiquement un dispositif simple pour la mise en tension des armatures.
Les fils 4 originellement parallèles sont réunis par des at- taches 4a les obligeant à former des lignes brisées montrées en traits pointillés (fig.l).
On pourra prendre pooin d'appui pour la mise en tension du métal, sur le moule ou le coffrage ou en dehors d'eux (ancrage extérieur).
La figure 8 est le schéma d'une installa:- tion de moulage d'un bloc parallelipiédique, en coupe longitu dinale verticale. La figure 3 est une coupe par 3-3 de la fi- gure 2.Sur ces figures le moule, dont on aperçoit les parois latérales en a , b et la plaque de fond en c, est traversé par les armatures telles que 5 et 6, comportant des.pièces d'ancrage 7,8,9,la et tendues par un dispositif convenable (à, droite de la figure et non représenté) et maintenues dans cet état de tension entre deux massifs d'appui A1 et B1 au moen par exemple d'écrous; d1 ,d2 sont deux dynamomètres.
La figure 4 montre une poutre en forme de caniveau 11, le vérin 12 est logé dans la poutre creuse et
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est solidarisé avec les barres tendues 13 par un Moyen quel- conque. On pourra également utiliser des éléments comprimés disposés dans le moule ou en dehors de lui,perdus ou récipé- rés.Si on veut armer par le procédé une pièce !.la béton fai- te d'avance, on tendra des armatures -au dans la pièce qui
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sera ainsi comprimée et l'on pourra enrober ensuite le 1:1t.,1 de béton ou le protéger d'une f,;.( on (lue1oon(':'11e.
Les 1.t<.aa.tu- res pourront être ';:lises en 2.' .::.C0 L. la '-ion c.'t C Cr]( U-28 après coup, en e.111,ecl1an' ,pu.' e:,o,l1:D e,}?'vI' L'.1'1 procédé L,) ;1:'0- prié l'adhérence du béton pour faciliter la mise ultérieure en tension.
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Pour transmettre au béton les e'Pi'orts de ten- sion du métal et les' comprimer, on pourra employer des pic- ces d'ancrage soudées,vissées, clavetées,coincé es ou iorgées ou façonnées sur la tige à tendre ou une saarselottu éce béton rendue solidaire de l'armature par tout procédé approprié'.
La figure 5 montre une 8.'C"lC'.ture 1 liée c, la pièce d'ancrage 15 par l'intermédiaire d'une clavette coni- que 16.
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La figure 6 montre des ax:a,.tuLes ancrées .?l1S deux masselottes de béton 17.On pourra prévoir dans les mas- selottes une perforation 18 permettant de donner la tension par l'intermédiaire d'un axe amovible sur lequel s'arcbou- teront les côtés supérieur et inférieur du moule, non vus sur le. dessin (fig.7).
On pourra utiliser un anneau ou cylindre de métal ou de béton et y enrouler ou y fixer l'armature ( fi- gare 8).L'armature peut 'être fixéesur des rondelles de mé- tal 19 portées par des axes 20 (légèrement coniques de pré-
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férence) fixée eux-m'emes sur la paroi du mafle ,21 (figure 9).
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On pourra d'ailleurs utiliser l'ancrage spon- tané produit par l'adhérence du béton et du métal dû à la prise et au durcissement du béton et au gonflement du métal à ses extrémités, au moment où l'on relâche la tension. On pourra également munir:le métal de crochets,pattes, etc.... etfretter le béton autour des points d'ancrage spontanés ou artificiels.
Pour armer une pièce entre des points quelcon- ques, on peut utiliser des anneaux de métal placés aux points voulus des coffrages au moyen d'axes amovibles et recevant unc armature en boucle.
On peut aussi munir les barres 52 de nodules 51 (fig.10) ou d'abouts 53 ou encore d'anneaux 54 percés' d'un trou 55 (fig.12)enfiles sur l'armature et rendus soli- daires de celle-ci par toute méthode convenable. Les nodules,' abouts et anneaux enfilés pourront naturellement être com- binés ensemble (fig.13 et 14).
On pourra se servir de ses nodules ou .abouts à la fois comme point d'appui pour la mise en tension du fil et pour l'ancrage ultérieur dans le béton,
D'une façon générale on pourra, en effet, uti- liser pour la mise en tension des dispositifs identiques ou analogues à ceux d'ancrages,puisque les,efforts sont du mê- me ordre et les utiliser, soit à la fois à la tension et à l'ancrage soit les uns à la tension,les autres à l'anerage.
En espaçant lés points d'une quantrité infé rieure à la course' de ,l'organe de tension, on aura tous -les avantages de la précision sans difficultés
Comme dispositifs'de tension,pn pourra utiliser des secteurs ou volets à déplacement parallaxe ou perpendi- culaire à l'axe du fil à tendre.
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Dans le mode de réalisation, (représenté en vue de côté en coupe fig.15 et en vue en bout fig.16) la mise en tension de l'armature 52 munie de nodules 51 est opérée par une pièce en arc de cercle 56. Cette pièce porte un coin 57 saisissant l'armature 52 par une fourche 58 et susceptible de se déplacer dans une fenêtre 59a pratiquée dasn la paroi 59 du aïeule (A désigne l'intérieur du moule). Le déplacement de la pièce 56 est opéré par une pièce de poussée60 sur la- quelle agit une vis-vérin 61, mise en rotation par une tête carrée 62 et se vissant dans l'écrou 63 fixé sur une paroi 64 rapportée 'contre le moule.
Dans une variante (fig.17) la pièce65 saisissant l'armature 52 est tendue dans le sens F, par déplacement simultané des coins 66 et 67 dans le sens F2, coins qui prennent appui sur des repos 68 et 69 prati- qués sur la paroi- du moule. la réalisation pratique de cette variante est représentée en coupe fig.18 et en plan fig.19.
La pièce 65 est constituée par une barre portant à .son extré- mité une fourche qui saisit l'armature 52 et .es coins 66 et 67 ont une forme circulaire. :La. pièce 65 est butéepar un appui mobile 70 équilibrant la tension du câble et empêcjaqnt cette pièce de basculer.
Cette solution permet de combiner tous les avantages de la précision au moment de la ;ni se en temsion, sans en avoir les difficultés dans les opérations prépara- toires.
Il y a lieu de remarquer que 1'emploi.des secteurs, coins,ou volets, décrits ci-dessus prenant point d'appui sur le moule permet de tendre les barres entre deux points quelconques d'un moule,sans être obligé de faire dé- boucher le fil à l'extérieur du moule; on peut d'ailleurs ré- aliser ce résultat par tout autre moyen approprié.
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Au moment ou la tension du métal est trans- férée au béton pour le comprimer, on réglera. l'opération de façon à éviter dans le béton des efforts locaux excessifs, par exemple soit en opérant progressivement,soit en opérant
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par déclenchement simultané de l en9emble, (pax exemple par déclic,ou en utilisant l'adhérence du moule).
On peut combiner le procédé de l'intention - avec les procédés connus de frettage du béton qui, en amé- liorant la résistance du béton à la compression permettent
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de tirer un parti maximum de 11 invention',' de même avee .l em ploi des bétons à haute résistanceivib vësi-éentrifiïg6s# -tc..
Dans certains cas, on pourra tendre en une seule fois les armatures de plusieurs pièces'disposées'en
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ligne (figures 20 et 2l),Dans. le cas,ci, . r,i - cn " r'igueBa, àes poteaux coniques ou en forme de -P,,oint. #p.j]f#endra 'dabord les armatures de plusieurs poteaux cQ.;..s;,cn servera ...- .... les armatures à l'emplacement de la partie le, plus étroite sur une pièce formant en ébo-dt de moule te' e e- L % '3 ; on disposera les étriers,les dîsposities"clta4crage et s!3.1 , y a lieu les armatures aecëssoirea pu3..,.es ëotes dû.-moule étant en place, on coulera le béton.
Après' le dur3,ssemei.t on coupera les armatures 4 chavire extrémité' de chejue poteau.} on pourra également fabriquer des pièces par'.'ce procède 'out à bout sans compartimentage du moule, comme s,,. sag3.sss.. " d'une seule pièce'de gxande longv.eux et scier ou seotionner aux endroits voulus le*béton et le métal sec- tions étant pratiquées suivant 33'--23 33-38 ete.), .
Cette fabrication de Pîèoeo en ligne peu,éga- lement 'être réalisée au moyen de pièces annexes tjrsoismettant la tension du métal d'une pièce à llauttee de iaçqn ù ob- tenir par enlèvement de la tension et des pièces annexes une fabrication terminée.
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Les figures 22 et 23 montrent un exemple (Le fabrication par centrifugation; V1V2 V3 V4 sont des vérins hydrauliques destinés à tendre les armatures 25,26,27 et 28.
Le cylindre C peut tourner à la manière connue.
Le réglage de la tension se fera, par exemple, par mesure de la tension ou pax vérification de l'allonge- ment du métal. L'organe de tension pourra d'ailleurs être récupéré en calant'convenablement les barres après tension.
Il pourra être intéressant de réaliser les compressions du -béton non pas seulement dans le sens longi- tudinal,(parallèlement à l'axe de la pièce et perpendicu- lairement aux efforts à subir) mais dans tous les sens.Dans ce but, on peut disposer autour des armatures principales, longitudinales des frettes ou étriers au moment de la mise en compression du béton par lesdites armatures principales;le gonflement du béton mettra les frettes ouêtriers en ten- sion et le béton en compression dans tous les sens.
On pourra également utiliser pour mettre en tension les armatures et en compression le béton tans une ou plusieurs directions les déformations plastiques perma- nentes du béton soumis à des compressions différentielles.
Par exemple dans. une machine telle que celle représentée par la figure 24 on introduira une pièce en béton desinée à faire une traverse de chemin defer,Cette pièce est amière de tiges longitudinales 29 et d'un frettazg,elle comporte un creux axial.Dans ce creux on introduit une poche en caout- chouc 30 dans laquelle on peut donner une pression imporante de l'ordre de 1000 kgs. par cm2 par exemple,dans une poche en caoutchouc extérieure 31 on introduit une pression égale,
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sur le piston supérieur 33 au contraire, on diminue progres- sivement la pression;
dans ces conditions,le béton se défor-
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lue plastiquement en long jusque une limite La déformation transversale est ensuite obtenue en diminuant la pression de la ioche' eµtérienre*L,1' déformations obte. nues sont permanentes et entraînent .ar, en tension de toutes les armatures et par conaêclv-ênt' 1& mis'e. en r,6mpres- sion du béton dans tous.les sens.,
L'invention couvre aussi' la fabrication de
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bétons armés conformément aû pxoetéâ. 4 partir ae bétons clé-*' 1" ' jà fabriques sans armatures, (ou compo-rtant oes ammetureii ré- 1,,Onciant à à'autres consiclérat:ions que celles visées par ltll>. vention).
Par exemple ,on fabriquera.'on poteelu en Nêseï'- vant des logements poux le métal soit a.ana -cl6s, cannelures, soit dans des tubulures.
Dans le cas de cannelures .(-ig.jS56)la.rma.- ture pourra consister par exemple en deux anneaux: de métal 33,34 posés à chaud,deux cannelures opposées étant réunies.
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au sommet et à la base par un raccordement oxmantYvoia.".e ,. ;,,r qui pourra, en outre, comporter une pièce cltappui en" Dans le cas d:
t= corps' tubulaire 35 igüx8' à7) de forme ou dimension quelconque tel g,u'ün.' phaxâ ou olle- minée d'usine, il sera facile de placer et de'tendre chaque tige d'acier dans un tube 36 pratique dans la paroi de ladite pièce tubulaire et de transmettre la pression au béton kpar une pièce d'appui convenable, ou de prévoir une' armature exté- rieure enrobéedans un enduit.
La mise en compression.d'une pièce après la
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fabrication par l'adjonction dtarmatiires tendues est pos- sible en raison de la résistance propre du béto armé con- formément à l'invention au cisaillement ce qua. permet"la suppression des armatures secondaires.
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Lorsque l'on fabrique des bétons armés confro- mêment au ioxocédé à partie -Le butons déjà fabriquas sans ar- matures, (ou comportant des armatures répondant à ci'autres considérations que celles visées par l'invention) il est pos- sible de constituer un ensemble au Moyen de pièces élémen- taires ..séparées, disposées d'une faJon contacle les unes par rapport aux autres et mises en compression par des ar- matures tendues qui rendent solidaires lesdites pièces élé- mentaires et leur donnent les propriétés indiquées.
On ré- noncera dans ce cas à utiliser la résistance à la traction du béton qui est ici nulle, mais on conserve les autres pro- priétés indiquées (utilisation du métal jusqu'à sa limite élastique et utilisation de la résistance au cisaillement créée par la compression) .
Par exemple, on réalisera un poteau facilement ,transportable en éléments, au moyen de segments disposés bout à bout pour le montage et solidarisés par des tirants de,métal qui les compriment les uns contre les autres.
On pourra naturellement combiner le procédé -qui.vient d'être décrit avec l'emploi d'armatures non ten- dues et disposer des étriers complémentaires; pour renfor- oer: s'il y a lieu les résultats obtenus par l'invention il est indiqué d'employer des bétons à haute réssitance à la compression et des aciers à haute résistance et à limite d'élasticité élevée, on utilisera avec avantage tous les procédés connus qui permettent d'obtenir du béton de résis- tance maxima' à la compression (granulométrie soignée,vibra- tion,centrifugation, frettage, etc..... ) .
Par béton armé, on entend viser l'emploi pour la réalisation du procédé de tous les métaux et de tous les liants et agrégats utilisables dans la construction,en de- hors des fers et ciments qui constituent dans un sens plus étroit le béton armé.