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pour:Traverses de chemins de fer et autres pièces en béton armé précontraint; procédé et appareil pour la fabrication de ces pièces.
La présente invention a pour objet un procédé de fabrication de pièces en béton armé précontraint et plus particulièrement (mais non exclusivement) de pièces courtes telles que les traverses de chemins de fer ou encore de petits poteaux, pour lesquelles ce procédé se révèle spécialement avantageux.
Selon ce procédé, le béton constituant le corps des pièces est coulé en deux parties, séparées par une fente et réunies par les armatures; après prise et durcissement, une traction est exercée sur les deux parties, ce qui produit la mise en tension des armatures et l'élargissement de la fente d'une valeur égale à l'allongement élastique des aciers; on dispose alors dans la fente une cale, de préférenoe en mortier maté, qui maintient les armatures en tension quand on fait cesser l'action des dispositifs de traction.
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Les armatures peuvent être disposées à l'extérieur du béton et entourer les deux parties de celui-ci, à la manière d'une frette par exemple, soit encore être enrobées dans le béton et, dans ce cas, les armatures ancrées à leurs extrémités dans le béton sont munies, entre les points d'ancrage et avant coulée du béton, d'un revêtement anti-adhérent tel que du bitu- me qui permettra leur glissement par rapport au béton lors de la mise en tension.
L'invention a également pour objet un appareil des- tiné à la mise en oeuvre de ce procédé et permettant de saisir les deux parties en béton qui constituent la pièce et de les écarter l'une de l'autre pour tendre les armatures. Il comporte de préférence deux groupes de mordaches que l'on serre contre le béton de part et d'autre de la fente de manière à les soli- dariser des deux parties de la pièce sans possibilité de glis- sement, ce qui peut être obtenu en donnant par moulage aux dites parties la forme de coins aux endroits où sont appliquées les mordaches ou en les munissant de stries ou de crans, corres- pondant à des stries ou crans similaires prévus sur les mor- daches.
L'appareil comporte, en outre, un bâti en deux pièces dans lesquelles viennent se placer les groupes de mordaches serrant la pièce de béton à traiter et que l'on peut écarter l'une de l'antre à l'aide de vérins. Les mouvements relatifs de ces deux pièces,lorsqu'elles s'écartent,sont communiqués aux mordaches, de préférence par l'intermédiaire de coins ser- rés entre ces pièces et les mordaches.
L'invention s'étend aussi aux pièces en béton pré- contraint fabriquées par le procédé, pièces qui peuvent com- porter la combinaison de plusieurs éléments obtenus chacun selon le procédé. Ainsi dans le cas de traverses de chemins de fer que vise plus spécialement l'invention, il y aura inté- rêt à fabriquer à l'avance et à part, par le procédé, les par- ties de ces traverses sur lesquelles les rails sont appuyés et tirefonnés. En effet, outre que ces parties recevant l'ap- pui direct des rails doivent être particulièrement résistantes,
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il est nécessaire de les réaliser avec précision pour que les trous destinés à recevoir les tirefonds soient aux cotes voulues.
Pour ces parties que l'on dénommera ci-après "blochets", on aura recours avec avantage au mode de réalisa- tion du procédé dans lequel les armatures produisant les précontraintes sont formées par un frettage extérieur au bé- ton ; chaque blochet sera ainsi fabriqué en deux blocs séparés par une fente, entourés d'un frettage en acier et enrobant chacun une pièce de bois destinée à recevoir le tirefond. La fente pourra comporter des évidements dans lesquels on intro- duira des coins pour produire par leur écartement la mise en tension de la frette, après quoi on matera du mortier dans la fente et on enlèvera les coins après durcissement de ce mor- tier.
Les blochets ainsi constitués seront disposés aux en- droits voulus dans le moule de la traverse et l'on placera également dans ce moule les armatures de la traverse consti- tuées de préférence par des nappes de fils d'acier. Aux ex- trémités du moule, ces fils seront laissés nus de manière à pouvoir s'ancrer dans le béton tandis qu'entre les points d'ancrage ils seront revêtus de bitume ou d'une autre subs- tance anti-adhérente. Le béton sera ensuite coulé dans le mou- le de manière à enrober les armatures et les parois latérales des blochets.
D'autres particularités ressortiront de la des- cription qui va suivre en regard du dessin annexé donné à ti- tre d'exemple, étant bien entendu qu'aussi bien les particula- rités décrites que celles représentées au dessin font partie de l'invention.
La fig. 1 est une vue en coupe verticale d'une traverse de chemins de fer conforme à l'invention et de son moule ; la partie de gauche de cette figure est dessinée avant coulée du béton et la partie de droite après coulée.
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La fig. 2 est une vue en projection horizontale da la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en coupe à plus grande échelle selon la ligne III-III de la fig.2.
La fig. 4 est une vue de détail en perspective qui représente l'entrecroisement des fils de chaque nappe d'arma- ture, dans la partie centrale de la traverse.
La fig. 5 est une vue d'un blochet, partie en coupe verticale et partie en élévation, cette coupe étant faite suivant la ligne V-V de la fig.2.
La fig. 6 est une vue de détail en coupe verti- cale du moulage d'un blochet.
La fige 7 montre en perspective un blochet avec les coins de mise en-tension de sa frette.
La fig. 8 représente en projection horizontale la fente séparant les deux demi-blocs d'un blochet.
Les fig. 9 et 10 sont des vues en coupe verticale montrant deux phases de la mise en action des coins.
La fige 11 est une vue en plan de l'appareil ser- vant à la mise en tension de la traverse.
La fig. 12 en est une coupe transversale selon XII-XII. en
La fig. 13/est une vue en coupe longitudinale selon XIII-XIII.
La fige 14 montre un détail de l'appareil repré- senté sur la fig. 11 après montage d'un dispositif de frettage du joint.
La fig. 15 montre en perspective ce dispositif de frettage.
La fige 16 représente en élévation latérale et en coupe ce dispositif mis en place.
Dans le mode de réalisation des fig. 1 et 2 qui concerne la fabrication d'une traverse de chemins de fer, on dispose dans un moule 1 : deux pièces b, b1 que l'on appellera blochets et
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qui servent à supporter et à fixer les rails. On décrira ci-après un mode de fabrication de ces blochets au moyeh de béton précontraint, selon le procédé qui fait l'objet de l'invention; des armatures a, a1 constituées chacune de préfé- rence, par un faisceau de fils d'acier à haute limite élas- tique (par exemple fils d'acier dur tréfilé de 3 mm de diamè- tre, ayant une limite élastique d'environ 120 kg/mm2 et une limite de rupture de 150-160 kg/mm2);
Les blochets comportent des parties dans lesquelles peuvent se visser les tirefonds;
ces parties peuvent être constituées, les blochets étant en béton, par des cônes c, c en bois dur, bois bakélisé, béton d'amiante ou tout autre matière dans laquelle on pourra visser un tirefond ou fixer un écrou, enrobés dans le béton, muni d'une frette enveloppant ces cônes.
Chaque nappe d'armatures a, a1 est formée d'un fil, muni à une extrémité d'un crochet d'anerage d en spirale d'Archimède ou développante de cercle, enroulé plusieurs fois, selon le contour que représente en plan la fig. 2 et finale- ment muni,à son autre extrémité libre, d'un crochet d'ancrage e semblable à d. Le contour représenté pour chaque nappe d'armature a été choisi pour permettre dalléger au centre la traverse, en réduisant son épaisseur, tout en évitant les poussées au vide des fils tendus, sur le béton. Ce contour comporte deux points de croisement f, f; en ces points, dans chaque nappe, l'un des faisceaux se croisant passe entre les fils de l'autre faisceau, divisés en deux groupes comme le montre la fig.4.
Avant bétonnage les fils sont recouverts de bitume (ou d'une autre substance susceptible de supprimer l'adhérence des fils au béton) entre les points g, g' d'une part, h, h' d'autre part. Dans les parties courbes des fils,
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on pourra en outre les entourer par des gouttières 3,(fig.2.
3 et 4). Enfin on dispose dans la partie centrale du moule une cloison 2 qui sépare le moule en deux moitiés. Ceci fait, on coule le béton dans les deux moitiés du moule, ce béton venant ainsi enrober les armatures et les parois latérales des blochets.
Après prise et durcissement du béton, on démou- le. En exerçant alors une traction sur les deux moitiés de la traverse par exemple au moyen de l'appareil qui sera dé- crit ci-après, on met alors en tension les fils d'armatures entre les points et g' d'une part, h et h' d'autre part, l'allongement de ces fils par rapport au béton étant rendu possible par le revêtement de bitume ou autre substance con- venable.
Au cours de cette opération de mise en tension, la largeur de la fente existant entre les deux moitiés de la traverse augmente,ce qui permet d'enlever aisément la cloison 2 et quand la tension désirée est obtenue (dans la traverse représentée aux fig. 1 et 2, on a utilisé une tension préala- ble de 100 kg/mm2), on remplit la fente par matage au mar- teau d'un mortier riche employé très sec. Quand ce mortier a atteint une résistance suffisante, on peut enlever la tra- verse du dispositif de mise en tension, la traverse est ter- minée.
En examinant la fig. 1 on remarquera que- la traverse présente une courbure dans le plan vertical. De la sorte la face d'appui de la traverse sur le ballast est sen- siblement perpendiculaire aux plans de symétrie des rails et l'on peut en outre donner à chacune des nappes d'armatures un contour sensiblement plan(sauf toutefois vers les extrémi- tés,surtout pour la nappe inférieure dont le contour est lé- gèrement gauchi).
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Il va naturellement de soi que l'on pourrait réali- ser des traverses ayant une face inférieure plane.
On va maintenant décrire la réalisation des blochets au moyen de béton précontraint conformément au procédé qui fait l'objet de l'invention.
Comme on le voit sur la partie de gauche de la fig.l et mieux encore sur la fig.7, chacun de ces blochets se compose de deux demi-blocs 4,4 en béton, entourés d'un ceinturage d'un fil d'acier 5 à haute résistance dont une extrémité est ancrée en 5a à la partie supérieure et l'autre en 5b à la par- tie inférieure du même demi-bloc par le moyen figuré ou tout autre. Ces deux demi-blocs sont coulés dans le même coffrage (coffrage 6,fig.6) contre la paroi interne duquel on aura dis- posé au préalable le fil formant le ceinturage. On peut aussi enrouler le fil sur les deux dem-blochets après leur moulage; l'ancrage du fil se faisant sur des pièces noyées dans le bé- ton. Dans chacun d'eux est noyée une frette en fil d'acier dont l'intérieur est rempli d'un coffrage conique.
Ces deux demi-blocs sont séparés par une fente 7, obtenue lors du mou- lage au moyen d'une cloison convenable prévue dans le moule.
A chaque extrémité cette fente s'élargit pour former des évi- dements 8,8. Ces évidements permettent, une fois le béton des demi-blocs pris et durci et le blochet démoulé,d'introdui- re des coins 9 qui serviront à écarter l'un de l'autre les demi-blocs en mettant ainsi en tension les --------------- fils 5 du ceinturage. Cette opération sera exécutée sous une presse. A cet effet, le blochet sera disposé sur le plateau 10 de la presse par l'intermédiaire d'un support 11 muni d'un évidemment 12 dont la hauteur (limitée au besoin par une cale 12a) correspondra exactement à la course des coins 9, nécessaire pour la mise en tension. Les coins seront enfon- cés par la tête mobile de la presse jusqu'à ce qu'ils tou- chent le fond de l'évidement 12.
Au préalable, on aura placé entre les coins et le béton des fourrures 13 en acier afin
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d'obtenir dans le déplacement des coins un glissement acier sur acier. Quand les coins seront enfoncés à fond en produi- sant dans les fils 5 la tension désirée, la partie centrale 7 de la fente sera remplie, par matage au marteau,de mortier riche, après cela on pourra retirer les coins,et les évide- ments dans lesquels ils se trouvaient seront remplis de béton lors de la fabrication de la traverse.
Pour faciliter la mise en tènsion du oeinturage 5 du blochet, il pourra être avantageux de disposer entre les spires de ce ceinturage sur la paroi interne du moule 6, des fourrures 14 (fig.6) qui empêcheront les spires 5 d'être noyées dans le béton. On pourrait aussi évider les cotés du blochet de manière à laisser un certain intervalle sur ces côtés entre les fils 5 et le béton.
On va maintenant décrire en regard.des fig.12 à 14 un appareil convenant à la mise en tension des armatu- res de la traverse.
Cet appareil se compose de deux paires de mor- daches 15,15 et 16,16 que l'on serre contre la traverse de part et d'autre de la fente médiane au moyen de boulons et d'écrous 17,17 et 18,18, tout glissement des mordaches par rapport à la traverse étant empêché, d'une part, grâce aux angles que font entre elles les parois de la traverse et, d'autre part, par des stries 19 pratiquées lors du moulage sur le béton de la traverse et correspondant à des stries semblables des mordaches.
L'ensemble de la traverse et des morcahes serrées contre elle est introduit dans deux cages 20,21 qui peuvent être déplacées l'une par rapport à l'autre au moyen de vérins 22 dont le pot est porté par l'une des cages 20 et le piston vient agir sur l'autre cage 21. Ces cages com- portent chacune une paire de surfaces d'appui inclinées 23,23
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et 24,24 qui, lors de l'écartement des cages sous l'action des vérins, viennent serrer des coins 25 entre elles et les mordaches, en obligeant ainsi ces mordaches à suivre le mou- vement des cages.
La paire de mordaches'15 est ainsi écartée de la paire de mordaches 16, ce qui produit l'écartement des deux moitiés de la traverse, l'allongement élastique de ses fils d'armature et l'élargissement de la fente existant entre leà deux moitiés de la traverse. Pour éviter les inconvénients d'une pression irrégulière sur le béton de la traverse sous la pression des mordaches, il convient d'interposer entre les coins et les surfaces 23,23 et 24,24 des plaques de plomb 35; par contre un glissement des coins 25 sur les mordaches devant être empêché, on peut disposer des clavette 36 entre coins et mordaches.
A noter que la traverse est maLntenue en place dans l'axe des cages par l'effort de serrage des coins 25 sous l'action des vérins 22. A noter encore que les pots des vérins 22 sont montés dans des gouttières 26 de la cage 20, de ma- nière que l'on puisse déplacer légèrement en hauteur l'axe de ces vérins pour le mettre au niveau de l'axe des armatures à tendre. Ce réglage est opéré quand on voit la traverse s'in- fléchir au cours de la mise en tension. Il est rendu possible du fait que le pot du vérin s'inscrit dans chaque gouttière entre les têtes de quatre vis 27.
Pour déplacer un vérin,vers le haut par exemple, il suffit de dévisser les deux vis su- périeures puis de visser les écrous 28 sur des tiges 29 soli- daires des pots de chaque vérin, lesdits écrous 28 s'appuyait sur des butées solidaires de la cage. Dans leur mouvement, les cages glissent sur un support convenable, par exemple sur des fers à U 30 reposant sur le sol et convenablement graissés.
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Quand la tension désirée est obtenue, on introduit par matage au marteau un mortier de ciment riche et sec dans la fente médiane de la traverse puis, avant de lâcher la pression dans les vérins, on entoure ce joint maté d'un dis- positif de frettage lui permettant de durcir suffisamment sans être détruit par la pression qu'il supportera. Ce dispositif représenté en perspective sur la fig. 15,se compose de deux montants 31 qui ont une épaisseur égale à celle du joint et viennent s'appuyer sur deux des côtés opposés de celui-ci.
Ces montants sont réunis entre eux par des boulons 32 et des écrous 33. Sur les deux autres côtés du joint s'appuient deux coins 34 qui sont serrés contre le joint par les montants quand on visse les écrous 33.
Une fois la traverse achevée, on introduit dans les vides tronconiques c, c des blochets, des éléments en bois dur très sec, bois bakélisé, mortier riche en amiante,etc...; dans les pots on peut visser des tirefonds ou fixer des bou- lons. Ce mode d'attache des rails est d'ailleurs connu. On peut porter le nombre des évidements à 3 on 4 au lieu de 2; bien que ce ne soit pas recommandable. On pourra à l'aide de tirefonds ou de boulons engagés dans ces éléments mobiles, fixer le rail, soit directement, soit par interposition de selles en bois, acier sur bois ou caoutchouc, acier posé à bain de mortier au plâtre ou avec tout autre liant tel que feutre ou carton asphalté,etc...
Il est recommandé d'utiliser pour le béton de la traverse un béton très bien vibré et de granulométrie lui assurant la plus grande compacité et la plus grande résis- tance à la compression possibles. Il semble préférable de ne pas dépasser pour les gros éléments de ce béton un diamètre de 15 mm.
Il va d'ailleurs de soi que les modes de réalisa- tion qui viennent d'être décrits n'ont été donnés qu'à titre
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d'exemples et qu'on pourrait les modifier sans sortir pour cela du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Un procédé de fabrication de pièces en béton armé précontraint et plus spécialement de pièces courtes telles que des traverses de chemins de fer ou encore de petits poteaux, caractérisé en ce que le béton constituant le corps des pièces est coulé en deux parties séparées par une fente et réunies par les armatures, une traction étant exercée sur les deux parties après prise et durcissement, ce qui produit la mise en tension des armatures et l'élargisse- ment de la fente dans laquelle on dispose alors une cale, de préférence en mortier maté, qui maintient les armatures en tension.