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" perfectionnements apportés aux procédés pour établir hourdis en béton armé pour constructions ou ouvrages d'art".
L'invention est relative aux procédés pour établir , des hourdis en béton armé (ou en matériaux jouissant de propri- étas analogues à celle du béton armé), destinés à des construc- tions ou à des ouvrages d'art de tous genres , étant entendu que le terme hourdis est pris dans toute sa généralité, ce ter-, me s'appliquant à tout ensemble monolithe en béton armé desti- né à recouvrir une surface de forme quelconque.
Elle a pour but surtout , de rendre telles, les constructions établies à l'aide desdits procédés, qu'elles soient plus économiques que jusqu'à présent,grâce à une meil- leure utilisation de la matière.
Elle consiste, principalement -- en même temps qu'à utiliser les propriétés élastiques des voiles minces en forme de parabololde hyperbolique --, à juxtaposer et assembler plu- sieurs nappes en forme de paraboloide hyperbolique, de manière telle que ces nappes se prêtent,pour la sustentation de leur
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poids propre et de leurs surcharges , un mutuel secours,
Elle consiste, mise à part cette disposition princi- pale, en certaines autres dispositions qui s'utilisent de pré- férence en même temps et dont il sera plus explicitement par- lé ci-après,
Elle vise plus particulièrement certains modes d'ap- plication, ainsi que certains modes de réalisation, desdites dispositions;
et elle vise plus particulièrement encore, et ce à titre de produits industriels nouveaux, les constructions et ouvrages d'art établis à l'aide des procédés du genre en ques- tion et comportant application de ces mêmes dispositions, ainsi que les éléments spéciaux propres à leur établissement.
Et elle pourra, de toute façon, être bien comprise à l'aide du complément de description qui suit, ainsi que des des ci-annexés sins schématiques/ lesquels complément et dessins ne sont, bien entendu, donnés surtout qu'à titre d'indication.
Les fig. 1 à 4 , de ces dessins, montrent , les fig. 1 et 2, en vue en plan et en coupe par il-il fig. 1 , un ensemble de voûtes croisées en forme d'arcs de cloître, et les fig, 3 et 4, semblablement, un même ensemble de voûtes croisées du genre des voûtes d'arêtes, ces figures étant données po@r permettre, par comparaison avec les figures suivantes, de faire ressortir 11 invention.
Les fig. 5 à7 montrent, respectivement , en vue en plan, et en coupe par VI-VI et VII-VII fig. 5 , un ensemble de voûtes croisées du type desvoûtes en forme de parabololde hy- perbolique , cet ensemble, recouvrant un espace de forme rectan- gulaire, étant établi conformément à l'invention.
Le fig. 8 est une coupe analogue à celle de la fig.
6 suivant une variante de l'invention.
Les fig. 9 à ll montrent, semblablement, en vue en plan, et en coupe par X-X et XI-XI fig. 9 , un ensemble du même genre établi conformément à un autre mode de réalisation de
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l'invention. l/l"+ ."ô...
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Les fig, 12 à 14 montrent , respectivement , en vue en plan, et en coupe par XIII-XIII et XIV-XIV fig. 12, un ensem- ble du même genre, reposant sur quatre piliers intérieurs au rectangle à recouvrir, et établi conformément à l'invention.
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Les fig. 15 â 17 montrent, respectivement , en éléva- tion, et en coupe par XVI-XVI et XVII-XVII fig. 15, un auvent à voûtes? croisées en forme de paraboloide hyperbolique établi conformément à l'invention.
Les fig. 18 à 21 , enfin, montrent , respectivement, en élévation, en vue en plan, et en coupes par XX-XX et XXI-XXI fig. 19 ,un mur de soutènement établi conformément à l'inven- tion.
Selon l'invention, et plus spécialement selon ceux de ses modes d'application, ainsi que ceux des modes de réali- sation de ses diverses parties, auxquels il semble qu'il y ait lieu d'accorder la préférence,se proposant, par exemple, de . recouvrir par un hourdis en béton un espace de forme rec- tangulaire -- de multiples autres applications étant, bien en- tendu possibles , dont certaines seront indiquées plus loin, on s'y prend comme- suit, ou de façon analogue. on a recours , pour constituer ledit hourdis, à plu- sieurs nappes en forme de parabololde hyperbolique, que l'on juxtapose et que l'on assemble de manière telle que ces nap- pes se prêtent ,pour la sustentation de leur poids propre et de leurs surchargés,un mutuel secours.
A cet effet,on peut procéder, entre autres manières avantageuses, de l'une de celles qui vont être indiquées.
Si l'on se contentait , pour recouvrir l'espace 1 , 2, 3 , 4 ,d'a,ppliquer à la maniere connue les propriétés des voi- les minces en parabololdes hyperboliques, on serait conduit à avoir recours à une surface dressée suivant une nappe de parabololde hyperbolique dont les génératrices rectilignes seraient respectivement contenues dans des plans verticaux pa-
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rallèles aux votés ou
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suivant les génératrices 1-2, 2-3, 3-4 et 4-1, le voile serait soutenu par des éléments portants ayant leur pro- pre capacité portante-- poutres en treillis ou autres --, aux déformations élastiques desquels il n'aurait pas à parti- ciper.
On aurait ainsi , d'une part ,à déterminer par le cal- cul l'épaisseur et les armatures du voile, suivant les sollici- tations résultant du poids propre du voile et des surcharges à appliquer, et, d'autre part, à déterminer également les dimen- sions des susdits éléments portants,
L'invention a pour but principal de supprimer ces é- léments portants, grâce à un assemblage convenable de plusieurs nappes en forme de paraboloide hyperbolique, assemblage permet- tant à ces diverses nappes de coagir entre elles pour résister aux efforts dus à leur poids propre et aux surcharges, et ce suivant un principe qui a déjà été appliqué pour les voûtes cy- lindriques (ou conoidales ) surbaissées, principe indiqué , no- temment, dans les brevets belges N 387.566 du 2 avril 1931 et N prov.
308.334 du 25 janvier 1933.
A supposer donc qu'il s'agisse d'appliquer l'inven- tion à un hourdis destiné à recouvrir l'espace 1 , 2,3,4, on peut tout d'abord,comme représenté fig. 5 à 7, avoir recours à. quatre voiles en paraboloides hyperboliques, se coupant sui- vant les plans verticaux contenant les médianes 5-7 et 6-8 du rectangle , l'ensemble présentant alors une certaine analogie avec celui représenté sur les fig. 1 et 2, figures relatives au cas où l'on constitue le hourdis par des voûtes croisées cylindriques et surbaissées, en forme d'arcs de clpître (sur les diverses figures des dessins on a représenté en trait fort les portions en coupe).
Lesdites nappes ont alors chacune deux génératrices horizontales suivant les cotés 1-2, 2-3, 3-4, 4-1, et ont un point commun aux quatre nappes au-dessus'du centre 9 du rectan- gle, dans le cas, représenté sur la fig. 6,où les nappes sont
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ascendantes à partir des génératrices du pourtour, ou au-des- sous dudit centre, dans le cas-, représente sur la fig. 8, où les nappes sont au contraire descendantes, auquel dernier cas le sommet 9 pourrait être supporté par un pilier P..
L'expérience prouve qu'il est légitime de calculer ce hourdis comme une poutre dont la section par les plans ver- ticaux équidistants des appuis a une forme de V droit ou ren- versé, une telle section a par rapport à l'horizontalété de son centre de gravité un moment d'inertie et un module de ré,- sistance facilement calculables d'où se déduit en fonction des moments fléchissants la fatigue de la :ftibre soumise aux plus grands efforts.
Dans le cas qui vient d'être envisagé, les généra- trices situées suivant le pourtour sont horizontales (on peut prévoir, bien entendu, des tympans T sur ledit pourtour).
Mais on peut aussi, suivant un principe rappelant. celui des voûtes croisées en forme de voûtes cylindriques d'a- rête's (voûtes du genre de celles représentées sur les fig. 3 et 4), disposer les quatre nappes de paraboloïdes avec leurs génératrices de sommet confondues deux à deux et dirigées suivant les médianes du rectangle , au suivant des parallèles'. à ces médianes; 0 'est ce mode de réalisation qui est représen- té sur les fig. 9 à 11.
De toute façon, par l'assemblage de quatre systèmes , identiques ou analogues dont les appuis sont disposés aux qua- tre sommets d'un quadrilatère régulier ou irrégulier, on peut réaliser un hourdis pour toiture, plancher, pont etc,), dont la sustentation est assurée par ses propres éléments superfi- - ciels , méthodiquement renforcés en épaisseur et en taux d'ar- matures suivant certaines de leurs lignes, mais exempts, en principe de toute nervure ou poutraison en saillie sur les deux faces.
Bien en tendu , ledit hourdis peut recouvrir un espace. débordant largement le quadrilatère des appuis : mode de ré-
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alisation correspondant à cette disposition est représenté sur les fig. 12 à 14, où le contour extérieur déborde au delà des appuis 9 , 10 , Il , 12.
De manière analogue , on peut réaliser une console horizontale encastrée dans une paroi verticale, ou une console verticale encastrée dans une semelle horizontale et capable de résister à des moments fléchissants importants, par la combi- naison'de voiles en parabololdes hyperboliques accouplés deux à deux de façon à présenter des sections d'encastrement et des sections parallèles au plan de l'encastrement en V renversé procurant des modules de résistance proportionnés aux moments fléchissants susceptibles d'agir sur la' section considérée. une console de ce gare est représentée sur les fig.
15 à 17.
Enfin,on pourrait encore appliquer les mêmes princi- pes à la construction d'un mur de soutènement , en constituant
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par exemple ce dernier par une s Lccession de niches rut dont les surfaces sont établies en forme de parabololde hyperbolique, de même éventuellement que la semelle S et le couronnement C.
Une contre-semelle SI peut être prévue pour augmenter le moment d'encastrement.
En suite de quoi , quel que soit le mode de réalisa.- tion adopté, on peut établir des hourdis présentant , par rap- port à ceux établis par les procédés usuels, de nombreux avan- tages , notamment: celui de permettre de réaliser une économie de béton ré- sultant des épaisseurs minimes qui interviennent , celui de permettre de réduire le taux d'armatures, celui de rendre aisée la mise en place des armatures dis- posées suivant les génératrices , celui de faciliter la mis en place du béton, étalé en couches d'épaisseur constance, et celui de faciliter'l'établissement des coffrages, qui comportent des surfaces étendues , sans saillies ni anfractuo-
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sites réglables suivant des droites dans deux écries de direc- tion bien commues, . pour la' sustentation coffrages avant la coulée; des voiles , il peut dans certaine oas , y avoir intérêt à dis- à dis- l'aplomb des lignes d'intersection desdits poser à pièces portantes , charpentes mét all ique s o u autres, qui après ' confection et assemblage des voiles, aident ces derniers voiles des résister aux diverses sollicitations qui lui incombent, bien,,,. que l'invention permette en général de supprimer lesdites à ces portantes, piè-
Comme il va de soit et comme il rés ul te d'ailleurs . déjà de ce qui précède ,
l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application non plus àceux ceux des modes de ré- alisation de ses diverses parties, ayant plus particulièrement été envisagés: elle en embrasse, au contraire, toutes les va- riantes. qu'à
R É S U M É.
L'invention a pour objet des perfectionnements appor tés aux procédés pour établir des hourdis en béton armé pour constructions ou ouvrages d'art, lesquels perfectionnements consistent, principalement -- en même temps qu'à utiliser les; propriétés élastiques des voiles minces en forme de parabolo- ide hyperbolique --, à j juxtaposer et assembler plusiemrs nap- pes en forme de paraboloide hyperbolique, de manière telle que - ces nappes se prêtent , pour la sustentation de leur poids pro- pre et de leurs surcharges, un mutuel secours.
Elle vise plus particulièrement, certaine modes d'application, ainsi,que cer- tains modes de réalisation, desdits perfectionnements; et elle vise plus particulièrement encore , et ce à titre de produits industriels nouveaux, les constructions et ouvrages d'art éta- blie à l'aide des procédés du genre en question et compertant application de ces mêmes perfectionnements , ainsi que les élé- ments spéciaux propres à leu établissement. --
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"improvements made to the processes for establishing reinforced concrete slabs for constructions or works of art".
The invention relates to processes for establishing reinforced concrete slabs (or materials enjoying properties similar to that of reinforced concrete), intended for constructions or engineering works of all kinds, being understood that the term slab is taken in all its generality, this term applying to any monolith set in reinforced concrete intended to cover a surface of any shape.
Its main purpose is to make such constructions, established using said processes, more economical than hitherto, thanks to a better use of the material.
It mainly consists - at the same time in using the elastic properties of thin webs in the form of a hyperbolic paraboloid -, in juxtaposing and assembling several sheets in the form of a hyperbolic paraboloid, in such a way that these sheets are suitable, for the sustenance of their
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self-weight and their overloads, mutual aid,
It consists, apart from this main provision, of certain other provisions which are preferably used at the same time and which will be dealt with more explicitly below,
It relates more particularly to certain modes of application, as well as certain embodiments, of said provisions;
and it targets more particularly still, and this as new industrial products, the constructions and works of art established using the processes of the kind in question and comprising the application of these same provisions, as well as the specific special elements. at their establishment.
And it can, in any case, be well understood with the aid of the additional description which follows, as well as of the accompanying schematic sins / which supplement and drawings are, of course, given above all by way of illustration. indication.
Figs. 1 to 4, of these drawings, show FIGS. 1 and 2, in plan view and in section by il-il fig. 1, a set of cross vaults in the form of cloister arches, and figs, 3 and 4, similarly, the same set of cross vaults of the type of groin vaults, these figures being given to allow, by comparison with the following figures, to highlight the invention.
Figs. 5 to 7 show, respectively, in plan view, and in section through VI-VI and VII-VII fig. 5, a set of cross vaults of the type des vaults in the form of a hyperbolic paraboloid, this set, covering a space of rectangular shape, being established in accordance with the invention.
Fig. 8 is a section similar to that of FIG.
6 according to a variant of the invention.
Figs. 9 to ll show, similarly, in plan view, and in section through X-X and XI-XI fig. 9, a set of the same kind established in accordance with another embodiment of
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invention. l / l "+." oh ...
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Figs, 12 to 14 show, respectively, in plan view, and in section through XIII-XIII and XIV-XIV fig. 12, an assembly of the same type, resting on four pillars inside the rectangle to be covered, and established in accordance with the invention.
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Figs. 15 to 17 show, respectively, in elevation, and in section through XVI-XVI and XVII-XVII fig. 15, an arched canopy? cross shaped hyperbolic paraboloid established in accordance with the invention.
Figs. 18 to 21, finally, show, respectively, in elevation, in plan view, and in sections through XX-XX and XXI-XXI fig. 19, a retaining wall established in accordance with the invention.
According to the invention, and more especially according to those of its modes of application, as well as those of the embodiments of its various parts, to which it seems that preference should be given, proposing, by example of . to cover a space of rectangular shape with concrete slabs - many other applications being, of course possible, some of which will be indicated below, the procedure is as follows, or similarly. to constitute said slab, use is made of several sheets in the form of a hyperbolic paraboloid, which are juxtaposed and which are assembled in such a way that these slabs lend themselves, for the support of their own weight and mutual aid from their overloaded people.
To this end, one can proceed, among other advantageous ways, in one of those which will be indicated.
If we were satisfied, in order to cover the space 1, 2, 3, 4, with a, in the known manner, to apply the properties of thin veils in hyperbolic paraboloids, we would be led to have recourse to an upright surface following a sheet of hyperbolic paraboloid whose rectilinear generatrices would be respectively contained in vertical planes pa-
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rallies to those voted or
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according to generators 1-2, 2-3, 3-4 and 4-1, the wall would be supported by load-bearing elements having their own load-bearing capacity - lattice girders or others -, to the elastic deformations of which it is not would not have to participate.
One would thus have, on the one hand, to determine by the calculation the thickness and the reinforcements of the wall, according to the stresses resulting from the own weight of the wall and the overloads to be applied, and, on the other hand, to also determine the dimensions of the aforesaid bearing elements,
The main object of the invention is to eliminate these load-bearing elements, by means of a suitable assembly of several sheets in the form of a hyperbolic paraboloid, an assembly allowing these various layers to coact with each other to resist the forces due to their own weight. and to the overloads, and this according to a principle which has already been applied for cylindrical (or conoidal) vaults lowered, principle indicated, in particular, in Belgian patents N 387,566 of April 2, 1931 and N prov.
308.334 of January 25, 1933.
Assuming therefore that it is a question of applying the invention to a slab intended to cover the space 1, 2, 3, 4, one can first of all, as represented in FIG. 5 to 7, have recourse to. four sails in hyperbolic paraboloids, intersecting along the vertical planes containing the medians 5-7 and 6-8 of the rectangle, the whole then presenting a certain analogy with that represented in figs. 1 and 2, figures relating to the case where the slab is formed by cylindrical and lowered cross vaults, in the form of clpître arches (in the various figures of the drawings the sections are shown in strong lines).
Said layers then each have two horizontal generatrices along sides 1-2, 2-3, 3-4, 4-1, and have a point common to the four layers above the center 9 of the rectangle, in the case of , shown in fig. 6, where the tablecloths are
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ascending from the generatrices of the periphery, or below said center, in the case-, shown in fig. 8, where the layers are on the contrary descending, in which last case the top 9 could be supported by a pillar P ..
Experience shows that it is legitimate to calculate this slab as a beam whose section by the equidistant vertical planes of the supports has the shape of a straight or inverted V, such a section has with respect to the horizontal its center of gravity a moment of inertia and a modulus of resistance which can be easily calculated, from which the fatigue of the fiber subjected to the greatest forces is deduced as a function of the bending moments.
In the case which has just been considered, the generators situated along the periphery are horizontal (it is of course possible to provide for tympanums T on said periphery).
But we can also, following a reminding principle. that of the cross vaults in the form of cylindrical ridge vaults (vaults of the type shown in fig. 3 and 4), arrange the four layers of paraboloids with their top generators merged two by two and directed along the medians from the rectangle, to the following parallels'. to these medians; 0 'is this embodiment which is shown in FIGS. 9 to 11.
In any case, by assembling four systems, identical or similar, the supports of which are arranged at the four vertices of a regular or irregular quadrilateral, it is possible to produce a slab for roof, floor, bridge, etc.), of which the support is provided by its own surface elements - methodically reinforced in terms of thickness and rate of reinforcement along some of their lines, but free, in principle, of any rib or beams projecting on both sides.
While stretched, said slab can cover a space. well beyond the quadrilateral of the supports: mode of re-
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alization corresponding to this arrangement is shown in FIGS. 12 to 14, where the outer contour extends beyond the supports 9, 10, Il, 12.
In a similar way, a horizontal console embedded in a vertical wall, or a vertical console embedded in a horizontal sole and capable of withstanding large bending moments, can be produced by the combination of sails in hyperbolic paraboloids coupled two by two. so as to present embedding sections and sections parallel to the plane of the inverted V-embedding providing moduli of resistance proportional to the bending moments likely to act on the section considered. a console of this station is shown in FIGS.
15 to 17.
Finally, we could still apply the same principles to the construction of a retaining wall, by constituting
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for example the latter by a series of rut niches whose surfaces are established in the form of a hyperbolic paraboloid, as well as possibly the sole S and the crown C.
An SI counter-sole can be provided to increase the fitting moment.
As a result, whatever the embodiment adopted, it is possible to establish slabs presenting, compared to those established by the usual processes, many advantages, in particular: that of making it possible to achieve a savings in concrete resulting from the minimal thicknesses involved, that of making it possible to reduce the rate of reinforcement, that of making it easy to place the reinforcements arranged according to the generators, that of facilitating the placement of concrete, spread in layers of constant thickness, and that of facilitating the establishment of formwork, which has extensive surfaces, without protrusions or crevices.
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adjustable sites along straight lines in two well-commuted directional lines,. for the formwork support before casting; sails, it may in certain cases, be advantageous to dis- plumb with the lines of intersection of the aforesaid bearing parts, metal frames or others, which after 'making and assembling the sails, help these last sails to resist the various stresses incumbent upon it, well ,,,. that the invention generally makes it possible to do away with the aforesaid at these bearing frames,
As it goes without saying and as it results elsewhere. already from the above,
the invention is in no way limited to those of its modes of application nor to those of the embodiments of its various parts, which have more particularly been considered: it embraces, on the contrary, all the variants thereof. that
ABSTRACT.
The subject of the invention is improvements made to the methods for establishing reinforced concrete slabs for constructions or engineering structures, which improvements consist mainly - at the same time as using them; elastic properties of thin webs in the form of a hyperbolic paraboloid -, to juxtapose and assemble several webs in the form of a hyperbolic paraboloid, in such a way that - these webs are suitable, for the support of their own weight and mutual aid from their overloads.
It relates more particularly to certain modes of application, as well as to certain embodiments, of said improvements; and it aims more particularly still, and this as new industrial products, the constructions and works of art established by means of the processes of the kind in question and comprising the application of these same improvements, as well as the elements. specials specific to their establishment. -
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