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Perfectionnements aux pieux en béton et à leurs procédés de fonçage"
La présente invention est relative aux pieux en béton et aux procédés de fonçage desdits pieux.
Il existe deux procédés de fonçage de pieux en béton communément employés à l'heure actuelle : le fonçage, par battage, de pieux coulés d'avance et la coulée des pieux in situ Chacun de ces procédés présente des inconvénients. Un autre procédé connu, non couramment employé, consiste à utiliser un tube que l'on enfonce dans le sol de manière qu'il forme une douille pour un pieu coulé d'avance que l'on descend dans le tube, celui-ci étant retiré ensuite.
L'extrémité du tupe peut être fermée au moyen d'un
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sabot libre pendant le fonçage. Un objet important de l'invention consiste en des perfectionnements apportés à ce dernier procédé et tels qu'ils le rendent supérieur à l'une quelconque des procédés communément employés.
Un autre objet de l'invention est la réalisation d'unités ou éléments de pieu perfectionnés pouvant être réunis en formant un pieu extrêmement fort.
L'invention a également pour objet des perfectionnements au renforcement ou armature à l'en- droit des joints d'un pieu en béton composite.
Un autre objet encore de l'invention est l'a- mélioration des pieux en béton en ce qui concerne la résistance à la corrosion.
L'invention sera mieux comprise à l'aide du dessin annexé sur lequel
La fig. 1 est une coupe verticale de la partie inférieure d'un pieu au cours de l'opération de fon- çage;
Les fig. 2, 3 et 4 sont des coupes transversales par II-II, III-III et IV-IV, respectivement de la fig. 1;
La fig. 5 est une vue en perspective d'un jeu d'unités ou éléments de pieu du type utilisé dans le pieu représenté sur la fig. 1;
Les fig. 6 et 7 sont des vues en perspective semblables de jeux d'unités ou éléments de pieu constituant des variantes;
La fig. 8 montre la partie supérieure du pieu à un stade ultérieur de l'opération de fonçage;
La fig. 9 montre un coin utilisé dans le procède,
La fig. 10 montre un procédé de support de la partie supérieure d'un autre pieu pendant l'opération de fonçage;
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La fig. 11 est une coupe transversale par XI-XI de la fig. 10 ;
La fig. 12, enfin, montre le pieu de la fig. 10 à la fin de l'opération de fonçage.
On se réfèrera d'abord aux fig. 1 à 5 : premier stade du fonçage du pieu consiste à enfoncer dans le sol un tube 15 dont la partie inférieure est fermée par un sabot libre 5. Conformément à l'inven- tion, le pieu est assemblé ensuite, au-dessus du sol, à partir d'un certain nombre d'unités ou éléments cou- lés d'avance et le pieu ainsi réalisé est descendu dans le tube. Chaque unité est conformée pour cons- tituer un organe de joint ou d'assemblage (assemblage à emboîtement de préférence) et chaque unité, à l'ex- ception de celle de l'extrémité inférieure, comporte un,,tenon de dimensions normales à une extrémité et creux, mortaise ou logement de dimensions normales à l'autre.
De préférence, le pieu est composé prin- cipalement d'un élément long unique de dimensions normales et de longueur jugée quelque peu inférieure à la longueur finale d'un. pieu quelconque dans un, groupe devant être foncé; l'extrémité inférieure d'un ; tel pieu est figurée en 1. Des unités ou éléments des faible longueur coulés d'avance et beaucoup plus, courts que Isolément long précité/sont ensuite assemblés! blies de pré- avec ce dernier jusqu'à, ce que l'on ait formé un pieu férence en un certain nombre de la longueur nécessaire.
Il est, toutefois, possi- de dimensions @ types) ble de réaliser un pieu composite satisfaisant entier rement en éléments courts coules d'avance et, dans certains cas, ceci peut être désirable.
Le pieu tout entier est formé in situ au-dessus' du sol, c'est-à-dire avant sa descente dans le tube, Cela est facile car, après que le tube a été enfoncé,
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la hauteur de la base du pieu est connue, ce qui fait que l'on peut calculer exactement la longueur que doit avoir le pieu final. Dans la plupart des terrains, cette longueur varie légèrement d'un pieu à un autre et elle ne peut pas être prévue avec une précision quelconque : l'invention permet d'éviter des pertes et des déchets résultant de la nécessité de couper des longueurs sur un pieu coulé d'avance; de plus elle supprime le risque auquel on était exposé jusqu'ici d'a- voir à ajouter un tronçon au pieu après qu'il a été mis en place.
Par suite, on peut avoir la certitude que le pieu terminé est dans le même état que s'il avait été construit à la vue, au-dessus du sol. De plus, comme il est mis en place et non pas foncé (par battage) il n'est pas affecté par les conditions de pose,
Dans la plupart des cas, il est préférable d'a- jouter les éléments courts à l'extrémité inférieure de l'élément long, étant donné que la partie inférieure du pieu n'est habituellement soumise qu'à une pure compression. La fig, 1 montre deux éléments intermé- diaires courts de pieu 2a et 2b coulés d'avance et un élément inférieur de pieu 3 coulé d'avance, ce dernier comportant un pied 4 qui repose sur le sabot 5 et qui forme une base pour le pieu tout entier.
Cha- cun des éléments 2a et 2b présente un creux ou mortai- se cylindrique 6 s'étendant sur la plus grande partie de sa longueur et un tenon ou queue conique 7 avec un épaulement 8 qui s'adapte sur la périphérie de la mor- taise adjacente, ce qui a pour effet d'aligner correc- tement les deux éléments. Chaque élément est muni de quatre pièces axiales de renforcement ou d'armature, celles de l'élément 2a étant désignées par 9a et celles de 1' élément; 2b étant désignées par 9b. Ces
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pièces d'armature traversent la base de l'élément et font saillie, vers le haut, dans la mortaise et, vers le bas, au-delà du tenon 7, ce qui fait qu'elles rè- gnent presque jusqu'au fond de la mortaise adjacente.
Par suite, lorsque deux éléments sont assemblés, huit pièces d'armature ¯axiales courent à travers la mortaise de l'assemblage, quatre de ces pièces appartenant à l'élément de dessus et quatre à l'élément de dessous.
Lorsque le joint est assemble, on remplit le creux, ou mortaise, de mortier clair de ciment ou d'un autre matériau analogue 14 : lorsque ce mortier a fait prise, un assemblage armé de très grande résistance se trouve formée
De plus, chaque joint est muni d'une paire de barres de verrouillage transversales 10, 11 qui passent dans des trous en regard 16, 17 du tenon et de la mortaise, respectivement, et qui réalisent ainsi une liaison positive entre les éléments adjacents. La présence de ces barres écarte la possibilité de dérangement du joint pendant l'enlèvement du tube et pendant que le ciment contenu dans la mortaise fait prise; elle contribue de plus grandement au-renforcement du pieu., Chaque élément est également nenforcé per deux pièces 12 et 13 qui courent àpeu près axialement le long de la paroi de la mortaise.
A son extrémité inférieure, chaque pièce 12 ou 13 est: recourbée vers l'intérieur de manière qu'elle s'engage dans le tenon, puis elle est recourbée en arrière et vers le haut en formant une partie droite de manière qu'elle atteigne le coté opposé de la mortaise. Lorsque la barre 11 est insérée à travers le tenon de l'élément, la partie inférieure de la pièce 12 vient ainsi former une boucle autour de
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ladite barre.
Chacune des extrémités supérieures libres de chacune des pièces 12 et 13 est repliée sur elle-même de manière qu'elle entoure l'une des barres de verrouillage lorsque celle-ci est introduite dans la mortaise de l'élément; ceci se voit clairement sur la fig, 1, à la partie supérieure de l'élément 2b, où. la pièce 13 est tordue autour de la barre de verrouillage 11. L'entrelacement de l'armature des éléments et des barres de verrouillage est une caractéristique très importante de la construction, car il réalise un système d'armature continu dans le pieu composite, ce qui ajoute beaucoup à sa solidité.
Les pièces 12 et 13 sont entourées par des pièces d'armature circonférentielles 18 qui s'opposent à toute tendance de la mortaise à se fendre sous l'action du tenon quand le pieu est soumis à des efforts de flexion
L'élément inférieur 3 comporte une mortaise de construction semblable à celle des mortaises des éléments 2a et 2b, mais il est muni, à la place d'un tenon ou queue, du pied 4 dont la forme est telle qu'il puisse s'adapter dans le sabot 5. Les éléments 2 et 3 sont de section transversale ronde, tandis que la longueur principale du pieu 1 est octogonale. L'élé- ment long 1 est pourvu d'un tenon 19 de construction semblable à celle des tenons des éléments 2a et 2b avec une armature axiale continue 20 entourée et liée par une armature 21.
La fig. 6 montre un jeu d'éléments de construction modifiée; dans cette variante, une seule barre transversale de verrouillage 10 est prévue pour chaque joint et les éléments ont une forme légèrement différente.
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La fig. 7 montre un autrejeu d'éléments 22 disposés pour former des joints vissés l'un avec l'au- tre. Chaque élément 22 comporte un tenon x 23 et une mortaise ou creux 24. Le tenon 23 est emboîté dans une cuvette en acier mince 25 formant un filetage 26 et la mortaise 24 est garnie d'une autre cuvette en acier mince 27 comportant également un filetage 28 de même pas que le précédent. On peut se servir des cu- vettes comme pièces de moule dans lesquelles on moule le tenon et la mortaise pendant la coulée de l'élément.
Des trous 16 et 17 sont ménagés pour le passage des barres de verrouillage. Les éléments 22 sont armés de la même manière que les éléments 2a et 2b.
On remarquera que chacun des éléments raprésen- tés sur les fig. 5, 6 et 7 présenter.'':; une extrémité conformée pour venir en prise avec une autre de ma- nière telle que les éléments se trouvent soit verrouil- lés et que leur déplacement dans la direction de l'axe soit empêché, soit verrouillés au moyen de dispositifs de verrouillage venant en prise avec les deux éléments.
De tels éléments verrouillés, qui constituent une partie importante de l'invention, peuvent être utilisés pour l'étayage ou la reprise en sous-oeuvre ou encore pour la formation d'un pieu à foncer par battage lorsqu'on dispose de peu de place pour le battage. De plus, d'autres formes-de joints ou d'assemblages peu- vent être adoptées entre les éléments. Par exemple, les extrémités d'un élément peuvent être établies pour constituer les parties d'un joint à baéonnette ou autre joint analogue
Pour la mise en place du pieu,, on enfonce le tube 15, fermé par le sabot 5, jusqu'à la rencontre du terrain ferme. La profondeur à laquelle se trouve le sabot peut ensuite être calculée d'après la Ion-*
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gueur de tube insérée.
Si, par exemple, le tube a été enfoncé de 15 mètres et que l'on dispose d'éléments coulés d'avance de 12 mètres de long, avec des éléments courts,de 0,9 m. de long, le pieu final sera formé, comme le montre la fig. 1, d'un élément long 1, de deux éléments intermédiaires 2a et 2b et d'un élément inférieur 3.
On assemble chaque joint en remplissant le creux ou mortaise de l'élément inférieur de ciment ou d'un autre matériau analogue, en descendant l'élément suivant dans la mortaise de telle manière que les barres d'armature 9 de l'élément supérieur se trouvent entre celles de l'élément inférieur et de manière que les trous transversaux ménagés dans le tenon et dans la mortaise coïncident puis, finalement, on engage les barres de verrouillage 10 et 12 dans lesdits trous,
Lorsque le pieu complet a été construit, on le dresse, puis on le descend dans le tube jusqutà ce que l'élément inférieur repose sur le sabot en fonte.
On coule ensuite du mortier clair de ciment ou de béton fin dans le tube et autour du pieu, puis on extrait le tube.
Le procédé consistant à enfoncer des sections; de tuyau dans le sol autour du tube, de manière telle que dans le pieu final les éléments coulés d'avance ne constituent pas le pieu tout entier mais plutôt un noyau plein à l'intérieur des sections de tuyau. rentre dans le cadre de l'invention.
Lorsqu'on doit descendre les pieux, il existe un risque important de déplacement du pieu hors de la verticale ou de la position correcte pendant que le mortier coulé autour du pieu est en train de faire prise. Il existe également une tendance au refoulement
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dtune partie de ce mortier hors de l'espace annulaire existant autour du pieu en raison de la pousses du terrain sur le pieu. Pour éviter ces inconvénients, on peut, conformément à l'invention, glisser sur le pieu une bague rigide (présentant de préférence en section transversale la forme d'un coin) et l'amener dans l'espace compris entre le pieu et la paroi de la cavité dans laquelle il a été descendu et qui contient également le mortier.
La bague peut avantageusement être coulée d'avance en ciment ou en béton, mais elle peut aussi être faite en d'autres matières telles qu'un métal ou le bois. Une telle bague est représentée en 30 sur la fig. 8 où elle entoure la partie supérieure des l'élément long 1 en pénétrant dans le mortier 33.
La surface interne de la bague n'a pas besoin de s'ajuster exactement sur le pieu. Par exemple, comme le montre la fignre, la bague peut être en forme de tronc de cône et le pieu peut être polygonal. Il est bien entendu que la bague peut aussi être polygonale et que le mot "bague" comprend toute forme essentiellement annulaire.
Dans de certaines circonstances, il peut être dé sirable d'utiliser plusieurs bagues placées les unes au-dessus des autres, à l'effet d'augmenter la valeur du frottement du pieu par damage successif et consolidation du béton humide ou pour former une surface portante plus grande à la partie supérieure du pieu ou encore pour renforcer chaque joint.
On peut utiliser avantageusement une bague dans un sol mou ou marécageux, où le mortier de ciment augmente considérablement la résistance de frottement entre le pieu et le sol et augmente? également sa capacité portante. Mais dans de tels terrains, le. mortier se
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/ it trouvera/refoule en grande partie hors de l'espace si l'on n'avait pas prévu la bague. Ceci est dû en partie à la pression naturelle du sol qui tend à re- prendre sa position primitive, mais lorsqu'on fonce un certain nombre de pieux simultanément ou à de courts intervalles de temps, un facteur plus important entre en jeu.
Les chocs produits par le fonçage de pieux voisins donnent naissance à des ondes de pression qui sont transmises à une distance considérable. Lors- qu'un pieu est foncé à cette distance d'un autre pieu entouré de mortier n'ayant pas encore fait prise, ledit mortier est refoulé vers le haut et se trouverait pres- que complètement chassé de ltespace dans lequel il se trouve si la bague précitée n'existait pas, bague qui, en fait, obtura l'espace en question. La bague sert également à fixer la position de la tête du pieu dans le sol mou et à assurer le maintien du pieu dans la verticale et dans sa position correcte.
Il est, bien entendu, désirable de centrer le pieu de manière précise dans le tube pendant qu'il y est descendu. A cet effet, conformément à l'invention encore, on peut munir le pieu sur sa longueur de piè- ces saillantes élastiques qui viennent en contact avec la paroi interne du tube et qui maintiennent le pieu dans l'axe dudit tube. Ces pièces peuvent être cons- tituées par de courtes longueurs de métal élastique faisant saillie sur le béton du pieu coulé d'avance et partiellement encastrées dans ledit béton. Avec de telles xxx pièces, on peut avoir la certitude que le pieu sera vertical.
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Les fig. 10 à 12 montrent le mode d'utilisation de telles pièces saillantes. La fig. 10 montre la partie supérieure du pieu, c'est-à-dire l'élément long
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coule d'avance 1, descendre dans le tube 15. Des pièces 31 en acier élastique sont noyées.dans:Le pieu et font saillie sur celui-ci; lorsque descend le pieu, ladite pièce vient en contact avec .le tube et se trouve recour-- bée vers le haute
Après la descente du pieu, on coule du mortier clair de ciment dans l'espace existant entre le pieu- et le tube, après quoi on extrait ce dernier. Une. quan- tité supplémentaire de mortier peut encore être ajoutée pour remplir l'espace laissé libre par le tube.
La fig. 12 montre le pieu après exécution de ces opérations.
Les pièces 31 ont fait ressort et ont repris leur posi- tion primitive par rapport au pieu ; ellesservent à unir fortement l'enveloppe de mortier au pieu. La surface irrégulière formée sur l'enveloppe de mortier donne lieu à une très grande résistance de frottement avec le-sole ce qui fait que le frottement résultant entre le pieu et le sol est amélioré de manière correspondante.
Si on le désire, les procédés des fig. 8 et 9 d'une part et des fig. 10 et 12, d'autre part, peuvent être combinés. Pour permettre de descendre aisément une bague en forme de coin, on peut supprimer à la partie supérieure du pieu les pièces saillantes élas- tiques.,
Certains sols exercent une action corrosive très prononcée sur le béton ou sur le ciment ordinaire; ceci peut être dû à la présence d'acides dans le sol ou à la présence de sous-produits chimiques.
Lorsqu'on en- fonce des pieux en béton dans des sols de ce type, il y ' a à craindre que le pieu ainsi enfoncé en terre soit attaqué et se désagrège; il en est spécialement ainsi lorsque le pieu présente de légères fissures qui sont agrandies par l'action corrosive du sol, action qui
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peut ensuite s'exercer sur les barres d'armature qui traversent le pieu en les rongeant ou même en attaquant et en désagrégeant le béton. Pour éviter ce danger conformément à une autre caractéristique de l'invention, on peut enduire le pieu après assemblage, ou chaque élément, d'une couche de matière anti-corrosive, telle que du béton ou du ciment alumineux,représenté en 32 sur les fig. 10 à 12.
Lorsque le pieu est descendu dans le tube, il n'y a pas lieu de craindre que la couche anti-corrosive soit endommagée' ou détachée au cours de l'opération, comme cela peut se produire avec les pieux foncés par battage. La couche continue anticorrosive 32 protège le pieu principal, même si une couche' externe quelconque formée par -du mortier se trouvait corrodée par endroit.
Les pieux utilisés dans la présente invention peuvent être creux, mais ils sont de préférence pleins comme le montre le dessin.