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Constructions et éléments de construction soumis à des contraintes préalables et leurs procédés d'obtention.
Le Demandeur a déjà indiqué que l'on pouvait en exerçant sur un corps tel que le béton de résistance à la compression importante et de résistance à la traction nulle ou faible, une ou des compressions permanentes, lui - conférer la faculté de résister à des efforts de sens quel- conques. Cette compression permanente peut être réalisée en particulier par la mise en tension préalable, à un taux aussi élevé que possible, d'armatures en acier entre les deux extrémités des ensembles à comprimer.
Ce principe est devenu d'application courante dans les constructions en béton sous le nom de "béton précon- traint". Mais jusqu'à ce jour et bien que le Demandeur n'en ait pas, dans ses brevets antérieurs, limité l'application au seul béton, il n'a pas été appliqué aux constructions maçonnées proprement dites comportant l'emploi de joints garnis de mortier entre des blocs plus ou moins exactement parallélépipédiques.
L'attention du Demandeur a été attirée sur le fait qu'un ensemble de pierres naturelles ou artificielles ou de briques ou corps analogues, réunis par des joints de mortier dans les conditions ordinaires des constructions en maçonnerie, constitue un corps qui peut être rendu très re-, marquablement résistant à la compression, donc susceptible d'acquérir par précontrainte, d ans les mêmes conditions que des ouvrages en béton de même forme générale, des résistan- ces de flexion, traction ou torsion, avec cet avantage qu'il sera souvent plus facile d'obtenir de hantes résistances avec des pierres ou même des briques dont la résistance à la com- pression peut atteindre 2000 kg/om2 et plus, Jointe à des résistances à la traction fréquemment bien plus importantes que celles qu'il est possible d'obtenir avec le meilleur bé- ton.
Les pierres offrent en outre des conditions générales
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de qualité des surfaces notamment d'aspect et dans certains cas, de résistance chimique, qui devraient souvent les faire préférer au béton pour t'exécution de nombreux ouvrages.
Dans un tel ensemble de pierres réunies par des joints les points où la résistance à la traction est minimum se trouvent en général aux joints ; tension oonfér aux armatures, oompte tenu des chutes de tension possibles, notamment aux ancrages, sera donc en principe suffisante et les armatures distribuées pour que les efforts supportés en service par la pièce ne déterminent pas d'efforts de trac. tion capables d'engendrer la fissuration ou le décollement des joints. nais étant donnée la haute résistance des pierres à la compression, il sera possible le plus souvent et même avantageux d'utiliser des tensions préalables des armatures très supérieures à celles qui correspondent à ce résultat, lequel peut être considéré en général comme un minimum.
On sait en effet que le bénéfice des contraintes préalables, est d'autant plus grand que ces contraintes sont plus élevées. On pourra en conséquence utiliser comme armatures des aciers à haute et très haute limite élastique (aciers durs de composition spéciale, aciers écro@is, fils tréfilés, cordes à piano,etc..) tendus au voisinage de cette limite.
Des difficultés particulières se rencontrent dans l'application aux ouvrages en pierre, des principes des constructions précontraintes et la présente invention apporte en particulier les moyens de surmonter ces difficultés.
Dans le cas le plus général des constructions précontraintes, la mise en tension des armatures peut être obtenue par deux prooédés principaux :
1 ) ou bien on tend les armatures par des organes extérieurs au béton, on coule le béton tout autour, on le laisse durcir, puis on relâche lesliaisons extérieures des armatures dont la tension se reporte au béton soit par l'effet de l'adhérence, soit à l'aide d'ancrages spéciaux
2 ) ou bien on coule les ouvrages en isolant les armatures par rapport au béton, soit qu'elles soient extérieures à celui-ci, soit qu'elles soient contenuesdans des cavités ou rainures ménagées dans sa masse, soit qu'elle;
passent dans des tubes ou guipages ou soient revêtues (l'en- duits plastiques ou fusibles susceptibles de laisser une possibilité de glissement entre l'acier et le béton, soit à froid, soit après réchauffement de l'armature par divers pro. oédés, puis on tend les armatures en prenant appui sur le béton après durcissement de celui-ci et on les ancre aux deux extrémités. En principe, ces deux procédés sont également applicables au cas de maçonnerie en pierres ou briques de dimensions quelconques, mais la substitution des pierres au béton introduit dans les deux cas des difficultés particulières qu'il faut résoudre.
Ces difficultés proviennent du fait que la position, la forme et la répartition des armatures dans le béton ne sont par arbitraires. Elles sont commandées par l'ap plication des lois de la statique, de l'élasticité et de la résistance des matériaux appliquées aux ouvrages à réaliser.
Dans le béton, on peut les disposer exactement selon ce qu'exigent ces lois. Dans le cas des pierres, la disposition de celles-ci introduit des sujétions parfois difficiles à concilier avec les exigences de la stabilité.
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Considérons par exemple le ces le plus simple d'une poutre formée d'un prisme de béton armé d'un groupe de barres. Si on précontraint cette poutre, par le procédé n 1 (coulage autour de barres préalablement tendues) on utilisera en général des barres droites, dont la position est déterminée (uniquement pour leur centre de gravité) par les conditions de charge et de contraintes mAxima et minima de la poutre. Les conditions optima ne sont d'ailleurs pas les mêmes au milieu et aux extrémités et on devra adopter une solution Intermédiaire. En outre, on remarque que le report des actions des armatures sur le béton y crée des efforts de cisaillement spéciaux d'un ordre de grandeur extrêmement élevé, dont la considération conduit à répartir soigneusement les armatures dans la masse du béton.
L'inventeur a observé toutefois que la répartition des armatures n'a d'importance qu'aux extrémités des poutres et qu'en leur donnant dans ces zones extrêmes une répartition telle que la loi de compression qui en résulte pour le béton se rapproche d'une loi linéaire ou plane, il n'en résulte aucun effort tranchant dangereux.
Dans le cas du béton, on satisfait aisément à ces conditions en disséminant les armatures dans toute la masse du béton. Il est alors facile de réaliser un ancrage satisfaisant par la simple adhérence, complétée s'il y a lieu par des saillies que l'on peut prévoir sur les armatures.
Avec les maçonneries, rien de semblable n'est possible.
Les armatures doivent nécessairement être disposées dans les joints, et un ancrage quelconque provoquerait le décollement du joint d'avec les pierres ou les briques.Pour résoudre cette difficulté on pourra disposer à chaque extrémité de la poutre en pierres une pièce en béton formant about et munie d'armatures transversales de préférence en V pour reporter, de l'armature localisée au droit du joint, et nécessairement droite par construction, à toute la surface à comprimer, les efforts de précontrainte.
Les fig. 1 et 2 représentent respectivement en plan et en élévation une poutre ainsi réalisée.
Les éléments 3 en pierre taillée sont assemblés par des joints transversaux 3 en mortier selon deux files parallèles à l'ax de la poutre et réunies entre elles par un joint longitudinal 4. C'est dans ce joint que sont disposées les armatures 1 de précontrainte de la poutre ainsi 'consti- tuée.
Pour la fabrication, on tend les armatures par les moyens connus,par exemple au moyen de vérins, entre deux points A A situés à une distance plus grande que la longueur de la poutre, puis alors qu'elles sont tendues on assemble les pierres en coulant !le béton ou mortier des jointe,puis on coule aux extrémités les deux têtes de béton 5 formant abouts de la poutre en y disposant des armatures 6 en tonne de V, Quand le liant a fait prise et durci on relâche les dispositifs de tension et on sectionne les armatures au ras des tâtes 5, Des ancrages à clavettes, éorous ou autres,pourront être prévus sur les armatures longitudinales à l'inté- rieur des têtes 5 pour empêcher tout glissement des armatures si l'adhérenoe seule augmentée le cas échéant, par des rugosités ne suffit pas.
Les armatures transversales 6 servent à reporter la. tension des armatures longitudinales à toute la section des têtes 5, de manière que les pierres soient correctement précontraintes entre ces têtes. L'épaisseur de celles-ci sera en général au moins égale à la demi-épaisseur
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de la poutre. Leur coulage nécessitera des co:'.fryes; on pourra utiliser aussi un 'Joule dans lequel on disposera et coulera l'ensemble des 1:,.vents de la poutre, ce moule pouvnt servir de point d'8ppui pour 1'- ,ilsa en tension des armatures longitudinales, comme il est connu.
Dans le c@s de poutres puissantes les efforts de tension préalable à reporter sur les pierres se chiffrent en centaines de tonnes. Par exemple, pour une poutre de 50 x 50 précontrainte à 200 kg/cm en moyenne, l'effort
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de tension préalable sera de 500 tonnes; il f,,udr,,, donc que les pierres a'extrémité supportent des ch^rès de 250 ton- nes de port et d'autre de leur axe, de plus ces charges ne seront pas centrées dans le sens vertical. Les pièces d'extrémité5 seront alors des pièces importantes de di,nensione non négligeables et extrêmement chargées en armature.
La solution décrite présente un inconvénient au point de vue de l'aspect du fait que les pièces terminales
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en béton sont apparentes et peuvent rltérer l'ordonnance de la façade d'un bâtiment par la création de tâches de béton. On peut échapper à cet inconvénient en rrr'intenant en retrait la surface de béton et en utilisant un plrcage 8 (fig. 3) pour la masquer ou mieux en donnant aux pierres terminales des formes particulières telles que celle représen-
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tée en pl-n fi8.4.
Les efforts transmis "'u béton des têtes 5 par les armatures 1 par lTinterïaai tre ou de Il adhérence, ou de modules la ou d'un ancrée à olivette lb sont reportés aux pierres '3''extré.iité par les armatures 6 grâce à des stries en escalier 2a ménagées ûms ces pierres.
Lr' fig. 5 montre une disposition -.n-logue mais plus perfectionnée ànns laquelle le béton ü'Mnorrge 5 a un volume plus grand, grâce à deux pierres 2b convenablement conformées qui viennent se coller contre ce béton et le masquer.
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Enfin, on peut 6n-Eer de 1: 30rte plusieurs joints successifs vers les extrémités de la poutre (fig.6).
Dans tous les iodes de réalisation précédents, des armatures transversales tendues peuvent être disposées dans les joints
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trsvers8UX 3 pour obtenir des précontraintes tr0nsversales. On peut ussi mettre dans les joints transversaux des armatures non tendues. Dans le cas de poutres faiblement chargées, de telles armatures dans les joints courront même suffire à réaliser 1- s:>liÚ"ris"'tion du joint et des pier- res. lii le nombre des -Cils d'armatures dans chaque joint, ni le nombre des joints longitudinaux, ne sont limités. On représenté fig. 1 à 6 un seul joint longitudinal,
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mais il est alfiir qu'il pourra y en avoir mutant que l'on voudra.
Ce système permettra de prép'rer en usine et
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en série, des poutres, par exemple des lintewux formés de moellons de diverses façons ou pierres de taille de petit,
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moyen et gros rtpnreil de toutes qualités, ne comportant que des quantités de béton ou mortier absolument minimes n'apparaissant j'mais en façade, smuf dans l'épaisseur des joints aussi minces que d'usage en maçonnerie non précon-
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trainte.
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On pourra faire par ce moyen, non seulement des linteaux, mais aussi d'excellents planchers surtout inté- ressants pour les fortes charges et si les pierres sont dures et d'épaisseur convenablement réglée, le plafond et le plancher pourront, sans aucun enduit, présenter un as- pact très satisfaisant de pierre taillée, correspondant à celui d'une voûte appareillée.
Si la mise en tension des aciers est effectuée par le deuxième procédé rappelé dans le préambule, le problème peut se présenter sous les aspects plus divers, les armatures pouvant, sans complication d'exécution, cesser d'être droites pour prendre les formes les plus variées, ce qui permet des solutions beaucoup plus avantageuses, les s condi- tions d'utilisation optima des armatures et du béton pou- vant être satisfaites, tant au milieu des travées que sur les appuis. On peut aussi réaliser, non seulement des pou- tres droites simples, mais des poutres continues, des por- tiques, des poutres à béquilles, des cadres et toutes autres combinaisons iso ou hyperstatiques.
On pourra comme dans le béton précontraint, dispo- ser des armatures dans des joints longitudinaux Ménagés entre les pierres en protégeant ces armatures contre l'ad- hérence du mortier ou béton des joints par les moyens déjà connus tels que enduits bitumineux, fusibles ou plastiques, tubes, guipages,etc... Mais cette solution conduira à l'emploi de joints en général très épais et ne sera à retenir que dans le cas de pierres trop dures ou trop fragiles pour être facilement percées.
En général, il sera avantageux de garder aux joints une épaisseur normale et de percer des trous dans les pierres avec tout moyen de forage approprié. Ces trous percés droits dans chaque pierre peuvent former dans leur ensemble une ligne polygonale épousant très sensiblement un tracé courbe de forme optima, comportant dans les par- ties non fléchies une pré-compression uniforme et dans les parties où des moments dus aux charges sont à prévoir une pré-compression non centrée opposant aux flexions développées par les charges des moments préalables de sens inverse. Toute disposition d'armatures peut être ainsi réalisée, en une ou plusieurs directions.
Cette méthode rencontre plusieurs difficultés.
En premier lieu, il faudra obtenir des joints de résistan- ce élevée et remplis parfaitement bien, tout en évitant de boucher les trous des pierres destinées aux armatures, sous peine d'empêcher le passage ultérieur de celles-ci ou de les sceller .si elles sont mises en place avant l'exé- cution des joints. poux éviter cet inconvénient, on pourra goudronner et guiper les armatures, si elles sont mises en pièce avant remplissage des joints, ou encore raccorder les trous des pierres successives par des éléments de tu- bes.On pourra aussi remplir les joints après mise en place de quelques pierres seulement et empêcher le bouchage des trous par des mandrins tels que 8 (fig.7) introduits par les trous 7 des pierres et retirés aussitôt le joint'fait.
Un autre procédé consistera, toutes les pierres une fois posées, à garnir l'ensemble des trous 7. d'une chambre à air 8 en caoutchouc (fig.8) que l'on gonflera et autour de laquelle on fera le remplissage des joints en utilisant par exemple un mortier de ciment riche, pervibré en masse hors du joint et mis en place par une seconde vibration réalisée dans le joint même. Ceci fait on retirera la chambre à air après l'avoir dégonflée et il sera facile de mettre en place les armatures puis de les tendre en prenant appui sur les pierres.
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La difficulté principale consiste dans la réalisa- tion des ancrages servant à transmettre aux pierres les efforts de précontrainte en général énormes.
Il faut observer en effet que l'exécution des trous et les sujétions qu'ils impliquent quant à l'exécution des joints et au passage des câbles, surtout en ce qui concerne leur raccordement exact au passage d'une pierre à l'autre, augmentent peu avec le diamètre des trous, mois beaucoup avec leur nombre.
D'autre part, si l'on veut utiliser au maximum les qualités de pierres résistnnt à 1000 - 1500 kg/cm2 par exem- ple, il faudra les précontraindre à des trux de l'ordre de plusieurs centaines de kilos par cm2; une précontrainte de 300 kg/om2 s'exerçant sur une pierre de dimensions médiocres de 50 x 50 cm correspond à une tension totale des ar:atures de 750 tonnes qu'il faut capter et reporter sur la pierre.
Si l'on divisait l'armature en groupes capables de 25 T. chacun il faudrait 30 groupes et 30 trous qui feraient de chaque pierre une écumoire et rendraient très difficile l'exécution de joints bien pleins réservant complètement tous ces trous. Il sera beaucoup moins onéreux de prévoir soit 3 ou 4 trous de 50 ou 60 mm, soit même un trou unique pour lequel un diamètre de 10 cm environ permettra de loger 300 fils de 5 mm.
Le Demandeur . breveté divers procédés et dispositifs permettant de réaliser la mise en tension d'armatures en câbles ou paquets de fils, puis l'ancrage sous tension de ces armatures par des orgnes très économiques et de faible encombrement fonctionnant par coincement d'éléments divers (cônes, coins, clavettes, mortier,etc...) entre les fils maintenus par une enveloppe résistante de forme générale intérieure conique ou même cylindrique.
Les dispositifsde mordaches à coins les plus divers peuvent être imaginés mais il y a lieu d'observer que le coût par unité de résistance des ancrages quels qu'ils soient, augmente comme la racine carrée de leur puissance, qui croit comne le carré de leurs dimensions linéaires ^.lors que leur prix augiente comme le cube de ces dimensions. En même temps la réalisation des gros ancrages exige des outillages plus encombrants et plus dispendieux.
La puissance unitnire des ancrages est donc limitée.
Un ancrage de 500 T., outre sa difficulté d'utilisation et d'encombrement, coûterait cinq fois plus cher au moins que 25 ancrages de 20 T. de même puissnnce totole.
Au point de vue de la réalisation, deux cas peuvent donc se présenter : ler Ces - Les efforts exercés par un groupe d'arma- tures correspondant à un trou sont assez modéras pour per- mettre l'utilisation d'un ancrage unique, établi par exemple conformément aux demandes de brevets franchis du Demandeur en date du 26 Août 1939 pour : Système d'ancrages de câbles sous tension destinés à la récusation de constructions en béton précontraint; du 28 octobre 1940 pour : Dispositif de mise en tension et d'ancrage de câbles convenant en particu- lier à lr réalisation de constructionsen béton précontraint et du 30 septembre 1941 pour : Système d'ancrages de câbles sous tension destinés à la réalisation de construction en béton précontraint.
En ce cas, il suffira de loger cet ancrage dans la dernière pierre, grâce à un simple élargissement du trou d'arrivée du oâble.
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Cette solution sera généralement possible, parce que dans les sections de la pièce où. se fait l'ancrage, qui sont en général des sections non fléchies, les précon- traintes moyennes à réaliser excèdent rarement le 1/6 ou au plus le 1/4 de la résistance à la compression de la pierre, donc un trou de section égal au 1/4 de la section totale de la pierre et souvent même très inférieur suffira parfaitement. Des ancrages analogues à ceux décrits dans les demandes de brevets précitées du Demandeur mais adaptés à leur nouvelle application, conviendront ici très bien,mais il est olair qu'on pourrait les remplacer par d'autres an- orages même plus onéreux et moins parfaits et obtenjr malgré cela des réalisations industriellement utilisables.
On pourra choisir pour les pierres d'ancrage des blocs particulièrement sains et résistants ou m8me des pierres de qualité spéciale.
En étudiant cesancrages on ne perdra pas de vue les remarquables facultés de résistance à la traction de certai- nes pierres; de beaucoup supérieures à celles des meilleurs bétons. Elles peuvent être utilisées pour réaliser la répar- tition des efforts d'ancrage transmis par les organes d'an- orage à des surfaces de pierre limitées.
La fig. 9 montre à titre d'exemple, en coupe vertica- le, l'extrémité d'une poutre en pierres précontraintes réali- sée selon ce qui vient d'être dit. La pierre d'extrémité 2 comporte deux cavités cylindriques ou coniques 10 à parois de préférence irrégulières servant à loger les têtes d'an- orage de deux groupes d'armatures longitudinales 1 qui sont disposées chacun dans les trous 7 des pierres et sont consti- tuées par des paquets de fils. Ces paquets de fils peuvent être goudronnés et guipés pour faciliter leur mise en tension après réalisation de la poutre.
Les têtes d'ancrage 11 sont constituées par des pièces cylindriques ou coniques très résistantes, en béton fretté, acier moulé ou autre, ayant de préférence une paroi externe de tonne irrégulière, par exemple striée et de diamètre plus petit que celui des cavités 10 de manière que l'on puisse-couder, entre elleset lesdites cavités, une couche de mortier ou de béton 12, régularisant la transmission des efforts.
Selon ce qui a été dit dans ledemandes de brevets précitées du Demandeur, ces têtes 11 sont munies d'un évide- ment 13 tronconique, contre la paroi duquel on peut étaler les fils du câble et les serrer au moyen de coins enfoncés à force, soit dans l'axe de la cavité, soit entre ces fils eux-mêmes. De la manière également indiquée dans lesdites demandes de brevets antérieur, la mise en tension des fils avant blocage des coins peut se faire en moyen d'un vérin prenant appui sur la pierre d'ancrage 2 et saisissant le s fils par des mordaches à coins. Une fois les armatures tendues et bloquées dans les têtes d'ancrage 11, les fils sont coupés au ras de ces t8tes et les cavités 10 peuvent être comblées par un coulis de mortier ou de béton.
Comme le montre la variante de la fig.10, l'ancrage au lieu d'être noyé dans la dernière .pierre, peut être disposé en saillie sur aelle-oi et être alors masqué par une pierre rapportée 2c munie d'une cavité 2d dans laquelle se loge l'an- orage. Celui-ci peut être muni d'une large embase 14 diminuant la pression unitaire sous l'ancrage. Une telle disposition permet d'accroître la zone d'appui de la poutre, tout en évitant de soumettre à de grands efforts une pierre largement échancrée; on évitera ainsi l'obligation de rechercher pour ce bloc d'extrémité une qualité de pierre élevée.
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Deuxième cas - Les précontnintes sont très importantes. On aura alors presque toujours intérêt à utiliser des groupes d'armatures de section et nombre de fils, tels qu'un seul ancrage deviendrait trop onéreux et trop difficile à réaliser. On partagera alors le câble en un certain nombre de câbles secondaires qui pourront être tendus chacun par un ancrage spécial.
La fig. 11 montre à titre d'exemple une coupe de l'extrémité d'une poutre ou d'un linteau correspondant à une telle réalisation. Le paquet de fils qui traverse chaque pierre par un unique trou 7 est partagc, à sa sortie de la
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pierre extrme 2 en n groupes de fils la, lb, Ic, etc.... aboutissant chacun à un ancrage particulier ].la, llb, 11c, etc.. (établi selon les principes exposes ci-dessus) grâce à des canaux, constitués par exemple psr des tubes 15a, 15b, 15c, etc... noyés dans une masse de béton 5 formant about de la poutre et durcie avant mise en tension. Cette -nasse de béton devra. être munie de puissants fretta,gcs ou armatures transversales 16.
La forme courbe donnée aux armatures tendues à l'intérieur de cette masse d'ancrage permettra en général d'éviter l'emploi des armatures transversales en V déjà décrites en regard de la fig.l et qui sont nécessaires dans le cas d'armatures tendues à l'avance et presque inévitablement rectilignes. Mais il est évident que dans certains cas, ces armatures auxiliaires en V pourraient renure des services pour la transmission des efforts même.' avec les
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ar;1}(;l tures courbes.
La solution qui vient c'être décrite peut être jugée inacceptable du point ce vue de l'aspect. pour la constitution. de linteaux de façade par exemple. On pourra alors la modifier selon la iig. 12 en masquant par de la pierre le bloc de béton d'ancrage 5.
On pourra avoir reçours à une pierre terminale, 2a en un seul bloc eviae et. munie, de stries en escalier pour recevoir la masse ue béton 5 ou
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bien utiliser aeux plaques en pierre >i placées ae part et d'autre au bc:ton 5, ce qui offre l'avantage ce permettre les déformations des armatures de frettage 16 sans risquer une rupture de la masse de pierre.
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Les solutions décrites sont applic112 des poutres de toutes portées et Charges (on a dejà cite le cas des linteaux).
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Li ménageant c.ans cna(ue pierre des trous disposés dans c-eux directions orthogonales, on pourra. réaliser 1 l'aide de deux roseaux orthogonaux d',xrm.tunr-.s de prÉcon- trainte, des dalles ou planchers oe grande étendue et capables de supporter d'énormes charges.
Les figs. 13 et 14 rcprcsentent respectivement en coupe verticale et en plan un plancher ainsi rcolisé.
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Les pierres 2 assembJ.ees par ces joints verticaux - dans ceux séries de plans perpendiculaires sont perches de trous orthogonaux 7a 7a et 7b qui permettant de réunir ces pierres
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et ce les pre'contraindre osns ceux vircctions orthogonales par les deux réseaux d'armatures 20a 20a a'une part et 20b d'autre part. Sur les quatre côtes du plancher ainsi constitue, les pierres extrêmes portent des logementspour
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les têtes d'ancrage 21a et Zlh réalisées comme 11 a etf- dit ci-dessus.
En par ticulier, l'exécution dans une grande ville
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de ponts très plats ou même en bandeaux droits, ou de linteaux monumentaux peut être envisagée, usqu'à des portées dépassant très largement 50 mètres et même beaucoup plus, si on envisage la constitution de poutres continues ou de porti ques ou poutres à béquilles. Ce système pourrait également être apoliqué à des arcs en pierre pour les rendre capables de supporter de très grands efforts de flexion sous l'action de charges roulantes, dans des cas où la compression résultent de leur poids serait insuffisante; on pourrait aussi obtenir des planchers d'étendue quelconque.
A titre d'exemple, la fig.15 représente une coupe en long d'une poutre à travées solidaires reposant sur des appuis 22,23, 24 ... et réalisée comme il a été dit.les trous percés dans les pierres 2 pour recevoir les armatures longitudinales de précontrainte 1 permettent de donner à ces armatures le profil sinueux préférable dans ce genre d'appli- cation. Aux extrémités,'l'ancrage est réalisé selon l'une des façons décrites en regard des fig.ll et 12. Si la poutre est large, elle pourra être formée de plusieurs files de pierres juxtaposées à celle de la fig.15 et assemblées par des armatures de précontrainte transversales 20b, passant dans des trous ménagés dans les pierres perpendiculairement au plan du dessin.
En appliquant les mêmes principes (précontrainte dans deux directions rectangulaires) on pourra réaliser très facilement des planchers sans nervures, dits planchers champignons, reposant directement par certains éléments, qui pourront recevoir une épaisseur plus forte, sur des appuis inter- médiaires.On. pourra également réaliser des poutres caissons.
Dans le cas de poutres ou planchers à travées nombreuses et notamment de planchers-champignons, on pourra aussi utiliser la disposition représentée schématiquement en coupe verticale sur la fig,16,
La théorie montre que moyennant un profil convenable a, b, c, d, e, f, ..... de l'ihtrados de la poutre et une forme convenable de l'armature dans les travées terminales entre A et B, on peut réaliser une distribution efficace des précontraintes en laissant rectilignes les armatures à partir de B. Cette partie reotiligne des armatures qui peut être située au-dessus de la poutre ou du plancher, comme figuré sur le dessin, facilite la mise en tension. Elle peut 8tre noyée, après la tension, dans un revêtement exécuté sur le dessus de la poutre ou du plancher.
On pourra aussi dans de nombreux cas réaliser des constructions à armatures extérieures visibles, protégées par un des procédés classiques contre la corrosion ou en acier inoxydable.
La fig, 17 représente en élévation un mode de réalisation d'une poutre de ce genre.
La fig. 18 en est une coupe transversale selon la ligne XVIII-XVIII.
Le fig. 19 en est une vue en bout.
L'âme de la poutre est formée de pierres 2 de part et d'autre desquelles sont disposés symétriquement les deux groupes d'armatures de précontrainte 40,41. Ces armatures sont ancrées à leurs extrémités dans des têtes de béton
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ou même de pierre 42 et elles s'appuient sous la tranche inférieure ue pierres 43 plus larges que les pierres 2.
Les blocs terminaux 42 peuvent être frottés ou précontraints transversalement.
En juxtap sant plusieurs éléments semblables au précédent comme le montre la vue en plan de la fig.20, on peut obtenir une ossature convenant à des ouvrages complexes, par exemple une ossature de pont. Toutefois, on pourrait utiliser les mêmes formes d'armatures en les logeant dans des cavités de forme rppropriée.
Les moyens décrits en regard des fig. 13 à 16 permettront de réaliser des planchers sans nervures très minces pour des portées et des charges considérables et avec de fpible frais; cette forme sera très souvent enployée.
Toutefois l'exécution de constructions nervées, voire très complexes, n'est nullement exclus; elle permettra même d'obtenir des ponts ou des monuments extrêmement considérables et particulière @ent remarquables ou point de vue de l'aspect.
La fig. 21 représente à titre d'exemple une vue en plan schématique d'un plancher nervé.
Les fig. 22 et 23 en sont des coures verticales partielles selon les lignes XXII-XXII et XXIII-XXIII.
Le plancher comporte des poutres principales 30 formées de pierres précontrnintes par un ou plusieurs câbles 31, des poutres secondaires 32 perpendiculaires aux premières et dont les pierres sont précontraintes par des armntures 33, enfin des pierres 34 formant le dallage du plancher dans les intetvalles entre lespoutres principales et secondaires, ces pierres étpnt également précontraintes par des armatures les traversant et disposées dans deux directions orthogonales, parallèles respectivement aux armatures 31 et 33 des poutres principales et secondaires 30 et 32.
On remarquera que dans une telle construction tous les blocs des nervures principales ou secondaires ainsi que des dalles intermédiaires sont arasés au plan supérieur, tous les joints entre éléments étant exclusivement verticaux; le pose de dalles à plat sur le dessus des nervures devant être de préférence évitée.
Sur le fig. 21 leslignes en trrits forts représentent les joints verticaux entre les pierres des dalles 34 et celles des poutres principales et secondaires, tandis que le quadrillage en traits plus fins représente les joints verticaux entre les dalles 34.
De telles constructions pourraient 8tre traitées en oalcaire dur, marbra, granit, porphyre et commorter un très grand luxe et un aspect mon@mental de premier ordre, sans recoure à aucun placage ni ornementation artificielle plus ou moins préoaire.
On a indiqué que la répartition des efforts d'armatures sur les extrémités des systèmes comprimés cons-
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titue la principale difficulté de la réalisation des systèmes précontraints en pierre. Or il y a un cas où ce problème se simplifie considérablement: c'est celui des cadres complets ou des cercles. Soit par exemple un encadrement de fenêtre en pierre ou brique tel que celui représenté fig.24; que l'armature soit dans l'axe des éléments du cadre ou à une distance X de l'axe de ces éléments, peu importe, les moments égaux au produit par X de la tension s'annulant réciproquement aux angles du cadre.
On peut donc former un cadre de fenêtre, soit en préoomprimant les pierres des quatre côtés selon leur axe ou au voisinage de leur axe par des câbles tendus passant dans des trous de ces pierres et aboutissant à des pièces d'ancrage 35, soit en préoomprimant l'ensemble du cadre par une frette continue.
La mise en tension de cette frette pourra s'obtenir par de nombreux moyens notamment par application du procédé décrit dans la demande de brevet déposée par le De- mrndeur le 29 juin 1943 poru:"Procédé et dispositifs de mise en tension de frettes, particulièrement applicables à la réalisation des réservoirs et autres corps creux en béton et produits ainsi obtenus."
Il conviendra d'arrondir largement les angles extérieurs du cadre et de placer sous les aciers dans les angles une selle formée généralement d'un simple feuillard.
Dans le cas de chaînages de cadres comportant des pierres en décrochement, il conviendra ou de fendre les pierres en saillie (fig.25) dans un plan parallèle au plan du cadre pour laisser passer les fils de manière qu'ils arasent la surface des pierres en décrochement, soit si les fils sont posés sur la surface des pierres en saillie (fig.26) de cacher les fils, après pose du cadre, par des moellons 36 du mur attenant (coupe de la fig.27).
La réalisation de blocs d'encadrement de baies, de fenêtres par exemple, pouvant être fabriquées à l'avance en usine, en pierres précontraintes, constitue une applic a- tion de l'invention particulièrement intéressante. Outre que l'emploi de tels blocs simplifie considérablement la tâche de l'architecte, en lui évitant notamment la taille de voussoirs pour les linteaux, on peut parvenir de cette façon à réaliser des linteaux de grande portée et à haute-résistance supportant parfaitement le poids des maçonneries supérieures, planchers,comblas,etc...
Ces blocs pourront comporter un cadre complet comme il a été indiqué sur la fig.24 ou simplement les pieds droits et le linteau, formant ainsi un ensemble en U renversé.
La fig. 28 est une vue en élévation d'un bloc de ce genre fabriqué d'avance en usine.
La fig.29 est un détail de l'extrémité inférieure d'un pied droit dans une variante.
La fig. 30 est une coupe transversale d'un pied droit selon la ligne XXX-XXX.
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Les fige 31 et 31a sont des coupes transversales selon la ligne XXXI-XXXI dans les cas respectifs de fenêtres sans volet roulant et avec volet roulant.
Dans ce mode de réalisation, les pieds droite et linteaux du bloc d'encadrement en forme d'U renversé, se composent de pierres 2 taillées et @ssemblées à joint seo ou à bain de mortier. Les pierres des pieds droits sont munies chacune de deux trous verticaux 35a (fig.30) servant au passage de deux groupes d'armatures verticales de pré- contrainte munies à leurs extrélités d'ancrages 35 à écrou, clavettes ou autres (drns l'exemple décrit chacun de ces groupes oomporte deux fils d'acier à haute limite élastique tendus ou voisinage de cette limite).
Les pierres du linteau comportent de même ohacune dans le cas de fenêtres sans volet roulant (fig.28 et 31) deux trous horizontaux 36a pour deux groupes d'armatures horizontales de -précontrainte; .les pierres ngulaires 20 comportant à ln fois des trous verticaux et des trous hori- zontaux pour les armatures du pied droit correspondant et du linteau.
Dans le cas de fenêtres avec volets roulants (fig.31a) les pierres du linteau ont une épaisseur réduite de manière à permettre l'aménagement en arrière du linteau, dans l'é- paisseur du mur, d'un logement 37 servant à recevoir le rou- leau horizontal du volet. Dans ce cas, les armatures de pré- contrainte des pierres du linteau ne comportent qu'un groupe de fils. Le logement 37 du volet peut être fermé en haut par une dalle en équerre 38, en béton précontraint par exemple, ou encore par une cornière en tôle ou par tout autre moyen.
Les pierres des pieds droits et s'il y a lieu du linteau comportent en section, corme le montrent les fig.
30 et 31, une forme adaptée au montage des châssis de fenê- tre.
Les éléments de base des pieds droits peuvent être rectilignes (fig.28) ou comporter des pattes en équerre 39 (fig.29 selon que les pieds droits descendent ou non jusqu'au niveau d'un plancher.
Les éléments des pieds droits oomporteront avanta- geuse,nent des trous à scellement tant pour les châssis de fenêtre que pour les volets roulants, garde-manger, coffre à linge, cache radiateur,etc... Il est possible de disposer ces trous de telle feçon qu'il s'en t rouve toujours dans le voisinage des paumelles des fenêtres avec ou sans imposte.
Au cours des manutentions et du transport des blocs fabriqués d'avanoe en usine, il y n lieu d'entretoiser les pieds droits avec une pièce rigide empêchant toutes déforma- tions.
Ces blocs peuvent être posés soit à l'intérieur de percements rectangulaires réservés dans des murs déjà construits, soit avant construction des murs. Dans ledeux cas, la mise en place peut être opérée nu moyen d'engins de levnge normaux. On peut munir les blocs de cônes de centrage en saillie permettant de les mettre à leur place exaote par engagement de ces cônes dans des cavités ménagées dans des
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appuis soigneusement réglés, ces appuis pouvant comporter des plaques métalliques eu-dessous des empâtements des pieds droits. Tout autre dispositif de guidage ou de repérage peut ---- d'ailleurs être utilisé.
Un tel bloc d'encadrement présente, comme on la comprend, les avantages suivants :
La fabrication peut être réalisée à grand rendement, sans main d'oeuvre spécialisée et sans coffrage; son transport ne présente aucune difficulté; la forme et la dimension des éléments du bloc peuvent être normalisées de manière à permettre de réaliser, avec un nombre réduit d'éléments différents, tous les types usuels de baies.
Il convient d'ailleurs de noter que cet avantage de permettre une normalisation des formes et des dimensions des éléments est un avantage général des constructions en pierres précontraintes, conformes à l'invention.
Tous les éléments vus peuvent 8tre en pierres de la plus belle qualité, taillées, polies ou sculptées.
En résumé l'invention permet de transférer toutes les possibilités artistiques et décoratives des pierres taillées et des voûtes aux linteaux et éléments droits quelles qu'en soient la portée et la disposition. Toutefois. l'utilisation d'éléments en pierres artificielles ou régéné- rées, notamment de pierres moulées en béton est également possible. On pourra envisager l'utilisation combinée de bri- ques, de pierres et d'éléments en béton.
A titre de variante on pourrait réaliser des lin- teaux et des blocs d'encadrement en béton précontraint fabri- qué selon les techniques habituelles de ce matériau, le nu du béton étant masqué en façade par des placages, en pierre, en céramique ou autre, collée sur le béton. Les éléments de ces placages pouvant être par exemple disposés au fond des moules, de manière à adhérer au béton qui sera coulé sur eux.
On peut exécuter par les moyens décrits des poutres courbes en plan ou horizontal ou vertical ou même des pou- tres gauches. Par exemple une vis de pierre, formée de blocs successifs superposés, comprimés par un câble axial unique ou plusieurs câbles, peut etre rendue stable et très résis- tante sous des dimensions quelconques.
Une fois les câbles tendus, il convient de les protéger contre l'oxydation en injectant dans les canaux qui les contiennent un matériaux approprié par exemple du mortier de ciment ne tachant pas la pierre, additionné d'un peu d'argile ou de silicates et de chaux grasse pour faciliter l'injection et améliorer la puissance de protection, celle-ci résultant surtout de la réalisation d'un pH élevé.Dans les ouvrages luxueusement traités on pourra utiliser soit des aciers pro- tégés par des enduits ou des revêtements spéciaux contre la oorrosion, voire même des aciers inoxydables dans leur masse tels que des aciers au nickel.
Le faible poids d'acier néces- saire dans de telles constructions autorise en effet l'utili- sation d'aciers d'un prix élevé, et,de propriétés très parti- culières telles que l'inaltérabilité quelles que soient les
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circonstances climatiques.
Dans le cas de briques, on obtiendra des résul- tata intéressants d'utilisation en réalisant tant les oa- naux que les ancrages terminpux au moyen de briques perfo- rées, semi-perforées ou de formes spéciales.
La pierre précontrainte peut présenter un inté- rêt spécial du point de vue chimique, en permettant notam- ' ment de réaliser des ouves ou des réservoirs de toute capa- cité et pour toutes pressions, les joints pouvant être cons- titués par des ciments spéciaux ou des résines synthétiques durcissant à froid ou à chaud (dans ce cas on les chauffe- ra par exemple à l'aide de résistances noyées dans les joints). Les propriétés de résistance chimiques de tels réservoirs et cuves seront oelles de la pierre et des joints utilisée, les aciers devant 8tre protégés par des enduits ou un isolement convenablement étudié s'ils sont exposés à des émanations corrosives.
Il va d'ailleurs de soi que les modes de réalisa- tion décrits n'ont été donnée qu'à titre d'exemples non limitatifs et qu'ils pourront être multipliée ou modifiés, notamment par la mise en oeuvre d'équivalentstechniques, sans que l'on aorte pour cela du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1. Un procédé permettant d'obtenir , à partir de pierres naturelles ou artificielles, de briques ou autres corps analogues assemblés, des constructions et éléments de construction capables de supporter des charges élevées, sans qu'il soit nécessaire de recourir à une taille spécia- le donnant un effet de voûte, lequel procédé consiste à soumettre les pierres et leurs joints à des contraintes de compression permanentes au moyen d'armatures principales tendues à un taux oonvenable.