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Procédé et dispositifs de mise en tension d'arma- tures, telles que frottes, 'armatures sinueuses de potières, eto.: et produits ainsi obtenus*
On a reconnu depuis longtemps 1+intérêt capital de la mise en tension des armatures, notamment des'frettes dans les corps creux en béton armé soumis à une pression intérieure.
Mais, tandis que la tension des armatures sensiblement rectilignes, normales aux frettes, peut s'obtenir aisément par les méthodes courantes du béton précontraint, la mise en tension des frettes présente des difficultés considérables, de- même que celle d'armatures qui du fait de leur tracé sinueux, de leur longueur ou de toute autre cause sont exposées à des frottements importants empêchant de conférer à ces armatures une tension égale de bout en bout, par des vérins agissant seulement à leurs extrémités.
Les procédés utilisés pour la mise en tension des frettes des tuyaux sont difficilement adaptables au cas des réservoirs, Pour ceux-ci, le procédé le plus simple parmi ceux qu'on a proposés jusqu'à ce jour consiste à disposer les armatures de frettage sur la surface extérieure du corps à préoontraindre construit préalablement, et à-provoquer leur mise en tension en éoartant ces frettes de la surface du corps par up système de vérins et de oales.
Mais ce procédé impose aux bétons des efforts beaucoup plus grands que ceux qu'ils auront à supporter en service ou du fait des précontraintes utiles, d'opü nécessité de surépaisssurs; en outre, il crée entre les armatures et la surface dont la compression est recherchée, un vide qu'il faut pratiquement remplir en béton et il se trouve que le volume de béton ainsi gaspillé est de l'ordre.de celui qui, bien employé, suffirait pour la construction du réservoir,,
La présente invention a pour objet-un procédé général de mise en tension d'armatures sur un matériau dur, tel que du béton ayant fait prise et durci, lequel procédé n'exige qu'un matériel simple et peu important.
Dans ce \procédé, les constructions ne sont soumises au cours de la
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mise en tension de l'armature qu'à des efforts de même nature et au plus égaux à ceux résultant de l'armature mise en tension en totalité; en sorte que l'invention permet d'obtenir les constructions les plus économiques qu'il soit possible de concevoir, tant comme acier que comme béton, frais d'échaufaudage et de main d'oeuvre.
Selon l'invention, la tension à appliquer à l'armature est obtenue en exerçant n efforts élementaires en n points successifs d'un tronçon de l'armature, séparés par des intervalles rossez petits pour qu'entre deux points successifs la baisse de tension due au frottement ne soit qu'une petite fraction de l'effort élémentaire, puis en déplaçant de proche en proche le lon de l'arma- ture les points d'application des efforts élementaires.
L'invention comprend également les moyens et dispositifs destinés à la mise en oeuvre de ce procédé et elle s'étend en outre aux produits obtenus.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être r0a;osée.
Les fig. 1 à 25 sont relatives à la mise en tension de frettes de corps creux tels que des réservoirs et illustrent en outre des modes de construction corrélatifs.
La fig, 1 est une vue schématique destinée à faire comprendre les explications qui vont être données.
La fig. 2 illustre le principe de l'invention dans le cas d'une frette enroulée sur un corps cylindrique, le pas de la frette étant exagéré pour la clarté du dessin.
La fig. 3 est un graphique représentant les variations de la tension le long d'une spire de la frette.
Les fige 4 et 5 sont respectivement des vues en plan et en élévation d'une partie de la paroi d'un réservoir et d'un dispositif de vérin servant à exercer l'un des efforts élémentaires.
Les fig. 6, 7 et 7a sont des vues à plus grande échelle et en ooupe selon les lignes VI-VI, VII-VII et VIIa-VII a d'une pince de serrage de la frette.
Les fig. 8 et 9 sont des coupes agrandies de la fig. 5 selon VIII-VIII et IX-IX.
La fig. 10 est une vue en plan montrant, agrandi, un détail de la fig.5.
La fig. 11 montre en élévation un détail de la fig.9.
La fig. 12 montre une variante d'un dispositif d'agrafe permettant de saisir la frette à tendre.
La fig. 13 est un développement de la paroi d'un réservoir cylindrique montrant l'utilisation et la mise en tension simultanée de trois frettes hélicoïdales.
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Les fig. 14 et 15 représentent en élévation et en plan, l'organisation du chantier de construction d'un réservoir cylindrique.
Les fig. 16 et 17 sont des vues en coupe hori- zontale et verticale des panneaux moulés d'avance consti- tuant ce réservoir.
La fig. 18 est une vue partielle développée de la partie supérieure du réservoir,
La fig. 19 est une vue en coupe verticale par- tielle de cotte partie supérieure,
La fig. 19a est une vue de détail à plus grande échelle de l'échafaudage.
La fig. 20 représente en perspective une forme de réalisation d'un appareil de levage particulièrement approprié à cette construction.
Les fige 21 et 22 sont des vues encoupe verti- cale et en élévation d'un dispositif d'ancrage des arma- tures verticales.
La fige 23 montre en coupe verticale partielle un dispositif d'assemblage-du fond du réservoir avec les parois verticales.
La tige 24 est relative à la construction de coupoles de couverture.
La fig . 25 est une vue en coppe transversale par- tielle d'un réservoir et montre un détail de réalisation
La fig. 26 montre l'application de l'invention à la mise en tension d'une armature de poutre en béton après prise et durcissement de ce matériau.
Si l'on enroule sur un cylindre une frette cons- tituée par une hélice continue h (fig,l) et si l'on exerce une traction T en un point Al, la traction TÓ dans la fret- te en un point A où. la tangente à la courbe formée par la frette fait l'angle Ó avec la traction T, est TÓ = T.e t l'angl étant le coefficient de frottement.
Faur les armatures d'acier et le ciment, Ó varie de 0,35 à 0,15 environ suivant la nature des surfaces du ciment et du métal.
Même avec de faibles valeurs de la tension de l'armature diminue rapidement,, Il faudrait donc pour ten- dre une frette continue, en limitant les variations: de la tension obtenue à Une fraction acceptable, 10 % par exem- ple, appliquer la tension en un point A1 tel que l'arc A Al soit défini par e - Ó A A1 = 0.90 ce qui correspond à un arc assez petit pour des conditions usuelles de frottement; fixer ensuite la frette en Al; appliquer ensuite la tension en a2 défini comme ci-dessus par rapport à a1; etc.... Les points A, A1, A2 seraient d'autant plus rapprochés que l'on consentirait .une moindre chute de tension entre A1 et A, A2 et A1 etc... et que le frottement serait plus grand. Les points A devraient donc être fort nombreux.
En chacun d'eux il faudrait saisir l'armature de manière
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à pouvoir exercer sur elle l'effort de traction voulu qui peut être de l'ordre de sa limite élastique; il faudrait en outre créer des points d'appui Bl, B2, B3 nombreux et capables chacun de résister à l'effort T total qui est de l'ordre de plusieurs tonnes pour les armatures de dimensions usuelles, toutes conditions difficiles à réaliser et coûteuses.
Dans le procédé de la présente invention, on obtient la mise en tension de la frette en décomposant l'effort de tension T à appliquer, en un grand nombre d'efforts élémentaires simultanés fn répartis tout le long d'une certaine partie de la frette et qu'il est commode et économique, mais non nécessaire, de supposer égaux; ces efforts élémentaires étant exercés, par exemple, au
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moyen de vérins en des points Al A2.....Ar de la frette (fig.2), qu'il est commode et économique, mais non néces-
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saire, de supposer tels que les tangentes en A A1,....An fassent entre elles des angles égaux. L'angle embrassé par A ""'1 Ag....
An peut être quelconque; il est en glénéral commode de le prendre égal à 2Z?7
On n'utilise que la projection des efforts fn sur la tangente à l'axe de l'armature au point où ils sont appliqués et en fait, il sera généralement préférable de donner à ces efforts une direction parallèle à la tangenteà. l'axe de l'armature; toutefois, ce n'est pas une condition indispensable de succès.
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Les forces fl ....... fn appliquées à AI A2....
An agissent simultanémentet demeurent constantes ou varient suivant une loi connue quand les points A se déplacent dans l'allongement élastique de la frette.
Soit f = F/h la valeur supposée,pour simplifier,
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constante et commune à ces forces, .on obtiendra une .ta-nsion décroissante entre An et An-i de 1 à f ., e - 1 , elle augmentera en A¯1 de la quantité f; décroîtra à nouveau entre An¯1 et An-2; augmentera à nouveau en An-2 de la quantité f, etc... ce qui donnera le graphique de la fig.3. Ce graphique a été tracé en prenant pour simplifier n = 6 (An = A6) et en développant la frette; les longueurs sur la frette ont été portées en abscisses et les tensions en ordonnées. On a représenté les positions des points A1 A2......Ag de la frette avant l'application des efforts f
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et leurs positions Ail Alz .... AIE5 après allongement sous l'effet de ces efforts.
La frette étant accrochée par un bout,sort en un point X, la loi des tensions est représentée par la li-
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gne brisée : b 1 &1 a'l az a'2 a3 a'3 a4 et4 a5 a'5 ag a'6.
On voit que l'augmentation de la tension est indéfinie sous réserve que les arcs Al A2' AZ A3....A5 A6 soient 8spetits pour que la perte de,tension Tr (1-6 '-P Ac .:. A -1 -) la long 'de l'arc Ar Ar-1 soit plus petite que la force condition toujours facile à réaliser. On voit que le rapport -=- de la tension maxium T atteinte en
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Àj à la somma F = des efforts f n'est pas égal. à l'unité, il dépend de l'angle A1 An, de n et du coefficient de
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frottement acier sur béton avec les valeurs les plus
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usuelles de et A An = 2 7 , ôn a Il = 2 environ, et 16 efforts f de 500 kg. àonnant T y4000 kg.
permettront de tendre une armature ronde de 8 mm,.à 80 kg/Nm3
Siau lieu d'être constantes et égales, les forces f varient suivant des lois connues, il est possible de calculer en tout point de l'armature la valeur de la tension obtenue; le calcul est seulement moins simple que dans le cas d'efforts égaux et constants.
Une fois qu'on aura mis en action simultanément
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les n forces appliquées en Ai....An, on supprimera la force f appliquée en Aj (venu en Ai par rallongement de la frette) en mettant par exemple en vidange le vérin qui
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sert à obtenir cette ior'ae; puis on. appliquera cette même force en An+l; qui, si l'angle embrassé par Al An+l = 2IT sera au-dessus de AI le long d'une génératr16e ±±jÀindre. On obtiendra ainsi en A2 la tension T précédemment obtenue en A, puisque AZ se substitue à A, sans autre changement.
Le graphique des efforts de la fig.3 se modifie alors comme suit ; - avant la mise en vidange du vérin appliqué en Al la tension diminuait à gauche de A1 jusqu'au point d'amarrage X de la frette suivant la loi exponentielle représentée par la courbe al bl.
La suppression de la force f en A1 change le sens des frottements à partir de A1 et donne à la loi des
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tensions le tracé all b'l symétrique de al bl. La réintroduction d'une force f en An+1 détermine le tracé a"2 qui représente la loi de tension définitivement réalisée dans la région du point o.
On transportera ensuite une force f de A2 en
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An+2 puis de A3 en An+3 et ainsi de suite indéfiniment.
0Q aisant, on tendra progressivement toute la frette qui pourra 8tre formée d'éléments successifs reliés par des soudures ou des agrafages Il est parfois malaisé d'obte- nir pour ces jonctions une résistance égale à la résistance en plein fil.
Il n'en résultera aucune difficulté, car il sera facile, au droit de ces jonctions, dabaisser localement la tension, en supprimant de part et d'autre de la jonction un certain nombre de forces f, simplement en omettant de faire agir les vérins correspondants - ou autres moyens de création des forces - il en résultera une variation progressive dela tension, avec un minimum au droit de la jonction, aussi réduit qu'on le voudrai On compensera cet affaiblissement local de la tension par une diminution locale du pas de 1*hélice formée par l'armature.
On voit,que le procédé qui vient dtgtre décrit
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ne donne pas une tension uniforme T = nif mais une loi de tension représentée normalement par une ligne brisée cd oldj oZdZ,.i et pouvant comporter à volonté des diminu- tions locales de la tension de l'armature hélicoïdale unique, en cas d'affaiblissement local de la résistance de
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cette armature. On voit qu'il sera également facile de faire varier le diamètre ou la résistance de l'armature, au droit des jonctions; il suffira pour cela de changer le nombre ou la force des vérins ou autres organes de création des forces f.
L'écart entre les minima c c1 c2 et la tension n.f est à très peu près égal à f pourra donc T= n.f est à très peu. près égal à f/s; on pourra donc K le rendre aussi faible qu'on voudra en multipliant les points d'attache A. On pourra ainsi tendre le métal à un chiffre, dont l'écart par rapport à la tension maxima qu'il est capable de supporter - laquelle est égale à la limite élastique naturelle ou acquise par une mise en ten- sion poussée largement au-delà de la limite élastique - sera aussi réduit qu'on le voudra. Il suffira d'augnenter n ; la complication qui en résultera sera compensée par la diminution des efforts unitaires à créer puisque T =n.f/k.
L'utilisation de la méthode décrite ci-dessus peut demander cependant quelques précautions. K dépend deÓ coefficcient de frottement. Or, avarie extrêmement suivant l'état des surfaces et même au cours de l'opéra- tion de tension par l'effet du polissage réciproque des surfaces glissantes et par l'action de la vitesse qui peut être notable si l'on emploie par exemple des vérins à air comprimé.
D'où résulte un risque d'incertitude dans la détermination de-la tension T, voire de rupture des arma- tures.
II est facile de remédier à cet inconvénient car à toute tension T correspond pour un certain métal un allongement déterminé L. Or l'allongement L peut être fixé avec une très grande précision par le réglage de la course des appareils de création des tensions, par exem- ple, s'il s'agit de vérins, à l'aide de butées réglables.
Les vérins devront avoir en ce cas une puissance calculée avec une valeur de Ó au moins égale au maximum réel.
L'allongement de chacune des longueurs initiales Al An=1 A2 An+2 ... etc... sera alors toujours exacte- ment égal à la course du vérin, déterminée indépendamment de Ó et en général cela suffira pour obtenir un réglage correct des allongements des divers éléments A1 A2, a2 A3 etx.; dans le cas de valeurs du frottement tres irré- géliéres, on pourrait régler ces allongements locaux eux- mêmes au moyen de calages variables pour chaque vérin se- lon sa position dans la série des vérins.
La mise en oeuvre du procédé qui vient d'être exposé peut se faire de bien des manières différentes, selon les circonstances et les moyens dont on disposera.
Les efforts f à appliquer aux points A n'étant chacun qu'une fraction aussi petite que l'on veut de la limite élastique des armatures, il est aisé de créer en tous ces points, sans diminuer la résistance de rupture de la frette et sous un très faible encombrement, des atta- ches provisoires d'établissement et de suppression rapides,
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permettant de supporter en toute sécurité les efforts f ; ce faible encombrement est important en ce qu'il permet de réduire l'écartement des apires de la frette autant que besoin est et de réaliser des pas de frettage très va- riables pouvant descendre à moins de une fois et demie le diamètre du fil employé.
Un autre avantage du procédé est que les allon- gements qui peuvent être imposés à l'armature ne sont pas limités ce qui permet d'employer du fil machine en acier dur sous forme de couronnes brutes venant directement du laminage et de lui faire subir un allongement suffisant pour relever sa limite élastique au,voisinage de sa limite de rupture, Le prix de ces aoiers est très bas et peu supérieur à celui des ronds ordinaires pour béton armé.
Grace à l'invention on peut porter leur contrainte de service à plus de 80 par mm2 alors que pour les aciers doux tendus on limite ordinairement les contraintes dans les réservoirs à 10 kamm2 et souvent moins. Quand 1!armature, formée par les spires les plus fortes et les plus serrées qui auront pu être réalisées, se trouvera être insuffisan- te - et cela pourra arriver fréquemment dans les ceintures, au niveau des coupoles de plancher eu de couverture ou dans le cas de réservoirs complètement fermés soumis à des pressions élevées - on aura recours à des couches succes- sives de frettes qu'on obtiendra par le morne moyen, soit après avoir noyé les frettes déjà tendues dans un enduit, soit après avoir recouvert la dernière de ces frettes d'un réseau de barres normales aux frettes,
sur lequel on fera l'anroulement et la tension de la frette suivante.
Dans la pratique la plus courante, il suffira d'utiliser des efforts unitaires de l'ordre de quelques centaines de kilogs. 'Quelles que soient la grosseur et la puissance des armatures, le¯nombre des points A augmente ; seul avec cette puissance, ce qui permettra l'utilisation d'un même matériel pour des applications très variées-.
Pour appliquer les forces f à la frette, on utilisera, d'une part, des attaches pouvant être serrées sur la frette au point voulu et,' d'autre part, des organes, tels que par exemple des vérins hydrauliques ou pneumati- ques, permettant d'exercer les efforts de traction sur ces , attaches, efforts dirigés de préférence tangentiellement à la gratte Ces organes prendront appui sur des supports ca- pables d'absorber leur réaction.
On va décrite dans ce qui suit, en regard des fig. 5 à 10, un mode de réalisation particulièrement avan- tageux dans lequel l'appui desdits organes est pris sur le béton même de la construction à fretter, dans l'exem- ple choisi : un réservoir.
Les attaches sont constituées par des griffes l/que l'on voit sur les fige 4 et 5 et dont le détail est donné sur les fig, 6, 7 et 7a. Chacune de ces griffes se compose de deux plaques en acier dur 2 et 3 formant à une de leurs extrémités en Sa et 3a (fig.6) une pince capa- ble de saisir et serrer fortement la frette F placée sur le béton du réservoir R. Ces plaques 2 et 3 s'artioulent, à cet effet, par des rouleaux 5 en acier dur, dans une lu- mière 6 d'une plaque 7 parallèle à la paroi du réservoir et elles peuvent être.serrées sur la f'rette F au moyen de vis 8. A leur extrémité opposée à celle qui¯forme la griffe
2a 3a, les plaques 2 et 3 sont réunies entre elles par des boulons 9.
Ces boulons qui sont fixés, par exemple rivés, sur l'une des plaques, de manière à ne pouvoir tourner,
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sont munis de lumières allongées 10 permettant de passer la tige 11 du piston 12 d'un vérin 13, de sorte que cette tige 11 se trouve solidarisée de la pinee par serrage entre les plaques 2 et 3, quand on visse à fond les écrous 14. Près des boulons 9, les plaques 2 et 3 comportent sur leur tranche des surfaces inclinées 2b 3b qui viennent pren- dre appui sur la frette F et servent au guidage de la pince le long de cette frotte, quand la pince est tirée par le piston du vérin pour tendre la frette,
Le piston 12 mobile dans le cylindre 13 du vérin est rappelé par un ressort 15, quand la pression motrice cesse d'agir entre ledit piston et un presse-étoupe 16 tra- versé par la tige 11.
Entre ce presse-étoupe et la pince 1 la tige 11 du piston traverse une barre métallique creuse 17 qui sert à l'appui du vérin sur le béton du réservoir R pour la prise de la réaction. Cette barre 17 est, à cet effet, munie, à son extrémité opposée au vérin, d'un pied de biche 18 que l'on engage dans une rainure 19 pratiquée dans le béton le long d'une génératrice du réservoir. Ce pied de biche est muni horizontalement à sa partie inférieu- re, d'une rainure 18a dans laquelle passe la frette (fig.8).
Ltexcentricité de l'appui du pied de biche 18 sur la rainure 19 tend à écarter du réservoir l'arrière du vérin, mais la force nécessaire pour le maintenir étant assez faible, on peut retenir le vérin au moyen d'une lame telle que 20 (fig.9) que l'on passe dans une rainure prati- quée sur le béton du réservoir, sous des spires de la frette déjà tendues, le réglage en hauteur de cette lame 20 se faisant par une languette élastique 21/venant buter sur l'une des spires. La lame 20 est solidarisée du vérin par un col- lier 22 que l'on passe autour du corps du vérin.
Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit se conçoit aisément : la frotte est tendue en allant du bas du réservoir vers le haut, au fur et à mesure de l'enroulement de chacune des spires.
Sur la fig. 5, les spires Fl F2 F3 sont déjà rendues à la pleine tension T et l'on a représenté : en 11 la pince serrant le fil au point Al à l'origine de la spire F4. en 13n le vérin de la pince ln serrant le frette au point An (la pince ln se trouverait à gauche en dehors des limites du dessin). La pince 11 et les pinces suivantes 12 13... ln-1 que l'on trouve a la suite les unes des au- tres sur la spire F4, quand on la parcourt dans- le sens de la flèche p, sont en travail; ces pinces étant tirées par leurs divers vérins prenant appui par des rainures du béton, comme on vient de le décrire.
La pince In qui a été retirée du point de la spire F3 où elle se trouvait en amont de la pince 11, vient d'être mise en place sur la frette en aval de la pince in li Ayant déterminé son point d'appli- cation et posé le brin libre de la frette venant du dévi- doir 23, on serre cette pince sur la frette, puis on met son vérin en place en engageant le pied de biche 18 dans une rainure du béton et la lame 20 dans une autre rainure (ce qui sera toujours possible si l'on ménage à l'avance, sur le béton du réservoir, un réseau de rainures parallèles aux génératrices,
un réglage de la position relative de la pince et du vérin étant d'ailleurs permis par desserrage des écrous
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14 et déplacement de la tige 11 du piston par rapport à la pince}* On règle la position-de la pince en hauteur, de manière que le brin de la frette qu'elle serre se trou- ve écarté du brin précédent d'une distance égale au pas.
Pour cela, on peut disposer dans le pied de biche-18 une tige 24 (fig.8) courbée à son extrémité inférieure, de , manière à venir s'appuyer sur le brin inférieur de la frette déjà tendu. (La position de la tige 34 peut être modifiée selon le pas choisi, par desserrage d'une vis pointeau 25 qui la maintient dans le pied de biche), ceci fait, il n'y a plus qu'à introduire la pression dans le vérin, de manière à exercer l'effort f sur le brin de la frette compris entre les pinces ln et 1n-1. Ce vérin étant maintenu en pression ainsi que les vérins d'amont jusqu'au vérin de la pince 12 inclusivement.
On met en-vidange le vérin de la pince 11, on desserre, cette pince et on l'en- lève ainsi que son vérin. On déroule la frette du dévidoir ! sur une longueur. un peu plus grande que l'intervalle entre deux pinces successives, puis on place la pince 11 libérée,' en 1n+1 sur le brin déroulé; on dispose le vérin on le met en pression et ainsi de suite,
Il va d'aillaurs de soi que des modifications -pourraient.être apportées aux modes de réalisation dont on. vient de donner le détail;
par exemple, les pinces pourront etre remplacées par des attaches telles que 26 (fig.12) munies d'une rainure 37 pour le passage de la frette à tendre et d'un canal 28 disposé obliquement et contenant une bille 29 poussée par 'un ressort 30. Une traction exer- cée sur l'organe 26 dans le sens de la flèche* a pour effet de solidariser ledit organe de-la frette, par coinçage de la bille 29 entre la frette et la paroi oblique du canal 28. La difficulté de réalisation de telles pinees ou atta- ohes, est d'ailleurs faible, du fait que les efforts élé- mentaires f mis en oeuvre pour obtenir la tension finale T, ne sont qutune fraction aussi petite que l'on veut de cette tension.
On pourra remplaoer les.vérins tirant sur les pinces ou organes d'attache par Inaction de poids fixés à des oablots amarrés aux pinces et guidés par des poulies de renvoi qui pourront être montées par exemple sur un échefeudage, sur une construction extérieure ou encore sur le corps à fretter lui-même. ' '
On pourra aussi utiliser des ressorts de ooucse et de puissance suffisante à condition de tenir compte de leurs lois de variation de charge avec leur déformation. d'une manière générale tout moyen d'exercer simultanément n tractions constantes ouà loi variable connue, de préférence avec une course réglable, pourra être employé.
Dans le cas de vérins, la petitesse des efforts élémentaires f permettra de les actionner par de simples bouteilles d'air comprimé du commerce, reliées aux divers vérins par des ajutages appropriés munis de robinets,
Au lieu de tendre les armatures une par une, comme on vient de le décrire, on peut aussi tendre a la fois, p armatures parallèles formant des hélices à pas égal à p . e; '
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e étant l'espacement de deux armatures d'axe en axe; il faut employer en ce cas n.p vérins et A1 An+1 = 2/p.
La fig. 13 est un développement de la paroi cylindrique du réservoir. Cette figure correspond àn= 5 et -3.
On voit les trois frettes en F, F'. F", Les vérins agissent d'abord en A1 A2...A5 sur la frette F, en b1 B2....B5 sur la frette F', en C1 C2...C5 sur la frette 2f". On met ensuite en vidange le vérin A1 de la frette F pour le placer en A6 sur la frette F"; puis le vérin B1 de la frette F' pour le placer en B6 sur la frette F; puis le vérin C1 de la frette F" pour le placer en C6 sur la frotte Fr; ensuite le vérin A2 vien- dra en A7; 10 vérin B2 en B7; le vérin C2 en C7 et ainsi de suite.
Ce procédé augmente le nombre des manoeuvres mais il réduit à la fois le facteur K et la course des vérins. Peu avantageux pour les petits réservoirs, il présente de l'intérêt dans le cas des très grands réser- vairs, pour lesquels il faudrait employer desvérins spé- ciaux à. grande course, Il permet de faire les grands ré- servoirs avec le même matériel que les petits. Il peut arriver, que l'on possède des vérins de course trop petite pour réaliser les allongements voulus et qu'on ne PUISSE s'en procurer d'autres. En ce cas, une fois les H vérins de A1 à An=1 mis en tension, au lieu de raccrocher le vérin A1 une fois vidangé, en An-1 on le raccrochera à sa position initiale A1 devenue A'1 puis ainsi de cha- oun des n autres.
On doublera ainsi l'allongement obtenupour l'ar mature lors de la première opération. On pourra recommen- oar autant de fois que nécessaire, soit m fois ; en donnant aux vérins une course égale au quotient par de l'allon- gement,total à réaliser par spire. Les aciers utilisés pour les frettes seront approvisionnés en couronnes de longueur limitée qu'on pourra dévider avec un touret porté par exemple par un lorry monté sur une voie circulaire con- centrique au réservoir établie sur la sol ou un plancher quelconque.
Quand le touret sera vide, on le chargera d'une nouvelle couronne dont on soudera ou agrafera le fil à la suite du précédent ; comme expliqué plus haut, on pourra réduire la tension au niveau de l'agrafage en lais- sant de part et dtautre de celui-ci un certain intervalle dans lequel on omettra de faire agir les vérins qui nor- malement sty trouveraient.
Les méthodes et indications sus-données sont d'application très générale et peuvent gtre utilisées non seulement pour précontraindre des cylindres, mais pour toutes formes convexes, même non de révolution, sous la réserve qu'on puisseaméagar,en gradins noruaux à leur plan de courbure, les surfaces d'appui des armatures.
Par exemple, pour un cône de silo supporté par des piliers, on aménagera la surface extérieure en gradins hélicoïdaux à génératrices verticales et à pas égal à celui des armatures, ou en gradins cylindriques raccordés par des rampes de passade de l'armature et on
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fera la tension soit en attachant les vérins après les piliers, soit comme expliqué ci-dessus. Il n'est pas indispensable que le cane soit de révolution; sa section pourrait être un ovale ou une combinaison quelconque de cerclas et de droites, à condition que les épaisseurs et contraintes soient prevues en conséquence et que la paroi ne comporte pas de parties concaves, à moins d'accepter que les armatures ne soient pas en contact avec la paroi.
On pourra dans le môme esprit, comprimer des oalottes sphériques,des tores, voire des surfaces non de révolution, après un aménagement des surfaces permet- tant, d'une part, l'appui normal des armatures et, d'autre part, leur enroulement continu. Toute surface convexe peut être frettée par les méthodes qui viennent d'être dé- crites, En particulier le procédé permet d'exécuter des réservoirs dylindriques. des fonds, des éléments sphéro- coniques ou analogues.
Quoique très simple, 'l'invention a une très grande importance pratique qui réside en ce que contrai- rement à toutes les méthodes de frettage de réservoirs envisagés jusqu'ici, elle permet d'atteindre le maximum d'économie dans la construction des réservoirs, non seu- lement au point de vue des aciers mais aussi et surtout à celui du béton,des échafaudages et de la main-d'oeuvre; et cela quelles que soient les dimensions des réservoirs et les pressions internes qu'ils auront à supporter (on peut construire notamment des tubes -laboratoires de di- mensions énormes et pour des pressions non limitées pou- vant aller jusqu'à des milliers de kilogs par cm2).
La construction des réservoirs est très loin actuellement de cette économie maxima; dans les réservoirs an béton armé, on accepte couramment pour les bétons des taux de traction très bas, de l'ordre de 10 à 20 kg/cm2 et pour les aciers de l'ordre de 8 à 10 kg/mm2. Or on peut faire notamment sur table vibrante, des bétons donnant 1000 kg par cm2 pouvant, sans risques, être précontraints à 300 kg et plus ; ce qui conduit, pour la paroi d'un réservoir de 30 m de diamètre et 20 m de hauteur, à 10 cm d'épaisseur a la base; alors que.dans les techniques actuelles on met- trait des épaisseurs de l'ordre du mètre au moins.
Le procédé de l'invention permet de-construire pratiquement des réservoirs avec leurs épaisseurs théori- ques si réduites soient-elles. Or, à tous les points de vue, économie, encombrement, étanchéité, stabilité chimique de la construction, il est préférable d'avoir une faible couche de béton, rigoureusement imperméable, non poreux et sans défaut, plutôt que de grandes épaisseurs d'un béton médiocre. Mais pour qu'un grand réservoir puisse recevoir de faibles épaisseurs, il ne suffit pas qu'elles assurent sa stabilité une fois achevé, il faut qu'elles permettent de le construire.
Cette possibilité de construction suppose:
1 que le procédé de mise en tension des armatu- res ne, soumette la construction qu'à des efforts au plus égaux à ceux que supporte la construction achevée;
2 que la construction soit stable vis à vis des efforts-accidentels notamment à ceux dus au vent et cala à tout état d'exécution partielle.
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Le procédé de mise en tension des frottes qui fait l'objet de l'invention satisfait d'une manière générale et notamment pour la forme de réalisation sus-décrite à la première condition car il n'impose à la construction que des efforts tangentiels régulièrement répartis ou au plus égaux aux efforts tangentiels maxima;
On va maintenant décrire, en regard des fige 14 à 22, un mode de construction par panneaux moulés d'avance combiné avec la mise en tension des frettes par éléments successifs et qui permet de satisfaire à la seconde condition.
Dans ce mode de construction, qui est applicable aux réservoir cylindriques verticaux, on exécutera la base par tout moyen approprié ( l'un de ces moyens sera décrit ci-dessous). La paroi, au-dessus de la base que l'on supposera d'abord cylindrique, sera constituée par des panneaux P limités par deux surfaces cylindriques formant les surfaces interne et externe du réservoir, par des plans passant par l'axe de celui-ci et par des sections droites.
On pourra faire varier l'épaisseur des panneaux en donnant à l'une des surfaces interne ou externe une légère conicité. tour délimiter les panneaux, il sera, en général, préférable de substituer, aux plans passant par l'axe, des plans tangents à un cylindre de petit diamètre, concentrique au réservoir (fig.16) et, aux plans de section droite, des c8nes à demi-angle au sommet très voisin de 90 (fig.17), de façon à obtenir des joints plus épais du coté intérieur que du coté extérieur.
Les panneaux seront munis, lors de leur exécution, de rainures extérieures à arêtes parallèles aux génératrices, de profondeur un peu supérieure au diamètre des armatures verticales rectilignes et de largeur environ double (les mêmes rainures pouvant servir à l'appui des vérins de mise en tension comme il a été dit ci-dessus ou d'autres rainures pour ces vérins étant spécialement aménagées). La dimension des panneaux sera telle qu'on puisse les manoeuvrer sans difficulté, tout en rédui- sant le nombre des joints au minimum.
Les panneaux constituant la construction seront généralement en béton de la meilleure qualité possible coulé sur table vibrante ou traité par tout autre moyen lui donnant une compacité très élevée. Les panneaux pourront aussi être en pierre de taille, en matériaux moulés quelconques, résine synthétique, en verre, métal, matériaux mixtes, béton revêtu d'enduits spéciaux ou de métal, etc..
Il va de soi qu'une telle construction peut dans ses détails de réalisation être conçue de beaucoup de ma- nieras différentes, et ce qui suit n'est donné qu'à titre d'exemple et pour bien faire comprendre les principes appliqués.
Dans l'exemple décrit, on monte les panneaux en disposant en découpe les joints horizontaux (fig. 14 et 18). Les joints verticaux sont droits en sorte que toutes les rainures se prolongent du bas en haut du réservoir. Le premier rang comportera moitié de demi-panneaux ou de panneaux engagés sur moitié de leur hauteur dans l'embase. vantes : Les principes de cette réalisation sont les suivants :
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1 - le frettage sous tension suit la mise en place des panneaux à une petite fraction près de la hauteur d'un panneau;
2 - il est précédé par la mise en place et souvent par la:mise en tension de tout ou partie des armatures verticales.
Les joints horizontaux, généralement en mortier, seront exécutés après la pose desdits panneaux sur des cales en forme de coins faciles à enlever ; joints verticaux entre deux coffrages fortement tenus par des presses, soit par matage, soit par une vibration énergique exercée par exemple par l'intermédiaire d'une lame de tole occupant toute la hauteur du joint et qui pourra même y être laissée à demeure pour fretter le mortier du joint et accroître ainsi sa résistance. Les joints horizontaux seront de préférence matés, de l'intérieur vers l'extérieur.
Mais tout autre système de joints pourra être envisagé ; joints plastiques, métallo-plastiques, etc...
En cas d'exécution parfaite des panneaux dans des moules très précis ou de rectification des faces de joint, on pourra même envisager la suppression des joints. Les joints horizontaux pourront n'être exécutés qu'après le frettage, le serrage des joints verticaux par celui-ci assurant une continuité suffisante de la construction, on aura ainsi la certitude que les déformations dues au frettage ne disloqueront pas les joints horizontaux.
Les joints verticaux devront satisfaire à la condition que leur déformabilité lors de la mise en tension des aciers soit très petite, en tout cas compatible avec les déformations de l'ensemble. La déformabilité des joints en mortier, matés ou vibrés comme ci-dessus est d'ailleurs, dès exécution, pratiquement négligeable et leur résistance. est supérieure à tous les besoins de la pratiqua, surtout si l'on met une tôle mince comme dit ci-dessus.
Pour les armatures verticales, on mettra en place dès le début de la construction toutes celles qui partent du bas de celle-ci, étant entendu qu'à tout niveau on pourra en augmenter ou en diminuer le nomhre. Si elles ne sont pas ancrées dans l'embase exécutée à l'avance, on les ancrera sur les panneaux comme suit : - on les logera par paires dans une partie des rainures ménagées dans les panneaux. A l'extrémité inférieure des armatures 31 (fig. 21 et 22), ces .rainures sa,termineront par des encoches 32 dans.lesquelles on disposera des plaques d'anorage 33 en acier, munies d'un évidement tronconique 34 traversé par les armatures. En enfonçant à force un coin 35 dans cet évidement, entre les armatures, on les y bloquera.
Elles pourront alors être tendues, en les 'tirant par leur extrémité supérieure, quand la construction sera arrivée au niveau desdites extrémités. jusque là, la partie supérieure des armatures sera enroulée en cou- ronne ou recourbée en attente comme en 31a (fig.14 et 19).
Aussitôt posées, les deux premières demi-assises de panneaux; la première formée de panneaux impairs demi-* encastrés dans la.base ou réduits à des demi-panneaux; la deuxième, formée de panneaux pairs entiers on commencera
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le frettage comme expliqué plus haut. Ce frettage sa faisant par dessus les armatures verticales ancrées à leur extrémité inférieure comme il vient d'être dit. on le poursuivra sur une fraction de l'ordre des 2/5 ou des
3/4 de la hauteur libre des panneaux impairs. On posera ensuite les panneaux impairs du rang supérieur en dérou- lant dans leurs rainures une partie des armatures verti- cales ; puis on continuera le frettage et ainsi de suite.
On exécutera la mise en tension des armatures . verticales au moment où la construction arrivera au ni- veau de leur extrémité supérieure. On les tend alors par exemple en agissant sur cette extrémité avec des vé- rins prenant appui, dtune part, sur les panneaux, d'au- tre part, sur une plaque bloquée sur les armatures par un coin; on les ancrera ensuite définitivement avec une
2éme plaque à coin, symétrique de celle représentée fig.
21 et 22, puis on sectionnera au-delà de cet ancrage.
De même qu'on peut arrêter certaines armatures verticales à un niveau quelconque, on pourra en introduire de nouvelles dès mise en place des panneaux auxquels elles doivent être ancrées par leur extrémité inférieure et avant que le frettage atteigne le niveau de cet ancrage.
On pourra enfin réaliser des ancrages intermé- diaires provisoires d'armatures verticales, soit à l'aide des plaquettes à coins déjà décrites, soit à l'aide de griffes spéciales étudiées pour rendre plus rapides les démontages de ces ancrages provisoires. Cela pourra être utile, notamment dans le cas de réservoirs très hauts à densité d'armatures verticales constante ou peu varia- ble. On éprouvera alors en raison des efforts accidentels tels que ceux du vent le besoin de créer des précontrain- tes verticales avant achèvement de la construction. On pourra alors tendre 1/néme des armatures à un certain niveau a ; second néme au niveau 2a... toutes se trguvant tendues au niveau n a ; détendre le premier eme pour le retendre au niveau 2 na etc..
Pour exécuter la partie haute du réservoir, un échafaudage et des moyens de levage sont nécessaires .
A titre d'exemple non limitatif, on pourra uti- liser un échafaudage du type représenté sur les fig. 14,
15,18 et 19. Il comporte deux planchers 36, 37 disposés: le premier à l'extérieur et le deuxième à l'intérieur de la constr uction. Chacun de ces planchers est formé d'élé- ments 38 dont la longueur est égale à la largeur d'un panneau, lesdits éléments (fig. 19a) étant articulés à leurs extrémités en 38a sur des tubes horizontaux 39, fixés sur des tiges ou des tubes verticaux 40,40a et formant avec leurs étais des consoles 41. Les tubes 40,
40a forment des châssis en U renversé, de manière à pou- voir reposer sur l'arête supérieure des derniers panneaux posés (fig.19).
Cet échafaudage s'étend sur toute la péri- phérie de la construction, pour permettre la mise en place de la frette et sa mise en tension progressive ainsi que la pose des panneaux. Il permettra ensuite l'exécution des enduits de protection nécessaires pour empêcher la corrosion des armatures, il faut noter toutefois que ces enduits ne peuvent être exécutés qu'après achèvement de la mise en tension tant pour les armatures verticales que pour les armatures horizontales.
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Le plancher intérieur 37 est un peu plus haut que le plancher extérieur pour permettre la manoeuvre d'une grue qui sera décrite plus loin. Des contrepoids 42 fixés de place en place sur les châssis à l'inéérisur de la construction, assurent l'appui de l'extrémité inférieure des tubes 40a sur la paroi intérieure de la construction, tandis qu'au contraire les tubes extérieurs 40 tendent à s'écarter de celle-ci en ménageant entre elle et le plancher extérieur 36, un intervalle 43 par lequel passent le brin libre de la frette, ainsi que les armatures verticales en attente 31.
La frette provient d'une couronne 44 disposée sur un lorry 45 qui se déplace sur une voie circulaire 46 aménagée sur le sol autour de la construction. Ce lorry peut en même temps porter une machine à souder 45a servant à faire les soudures nécessaires quand une couronne est épuisée et doit être remplacée par une nouvelle couronne,
Sur la gauche de la fig. 18, les châssis de sus- pension 40,40a reposent sur les arêtes supérieures a, b, c, d, du demi-rang de panneaux pairs P2 P4. Sur la droite de la figure on vient de poser les panneaux pairs P'6 P'8 du demi-rang supérieur et on a, au préalable, remonté les châssis 40 sur les arêtes e; f, g, h, des panneaux impairs P5 P7, ce qui est rendu possible par l'articulation des éléments du plancher.
Une grue sert à monter et à poser les panneaux.
Cette grue très légère se compose d'un châssis en tubes ou autres éléments disposés et assemblés selon les arêtes d'un tétraèdre. L'u des cotés 47 porte à ses extrémités des pattes 48 articulées par exemple par des rotules pour l'ap- pui de la grue sur les arêtes des panneaux posés. Au-dessas de ce coté, l'un des sommets 49 surplombe l'intérieur de la construction, tandis que l'autre sommet 50 est en sur- plomb à l'extérieur de la construction et de l'encombre- ment horizontal du plancher 36. Le côté reliant les sommas 49, 50 forme rail de roulement pour un chariot 51 portant les poulies 52 d'un palan. Le fil de levage 53 qui passe sur ce palan.est accroché en 50 à une extrémité et s'enro u- le à son autre extrémité sur un treuil 54.
La grue est hau- bannée par un câble 55 attaché sur le sol à l'intérieur de la construction et .passant dans un tube 56 fixé sur le châssis de la grue, avant d'être amarré par . son extrémité libre sur ledit châssis. En tirant sur cette extrémité ou, au contraire, en la lâchant, le préposé à la manoeuvre de la grue peut lever ou abaisser le sommet 50. Cette grue sert à lever les panneaux et l'échafaudage; on la déplace au fur et à mesure de la pose des panneaux.
Au sommet de la construction, on terminera par une demi-rangée de demi-panneaux.
Il est bien clair qu'un réservoir exécuté par les moyens qui viennent d'être décrits ou tous moyens équiva- lents n'est soumis pendant son exécution qu'à des efforts inférieurs aux efforts permanents quil aura à subir; ses épaisseurs peuvent donc 9tre calculées, comme s'il était formé d'un corps homogène ayant les résistances du béton précontraint,,et réduites au minimum théorique.
La fig. 23 montre en coupe verticale une forme de réalisation dans laquelle le fond 57 du réservoir réali- sé séparément est solidarisé des panneaux inférieurs P par serrage de frottes Fa, en une ou plusieurs couches
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successives; le fond se trouvant ainsi précontraint n'a pas besoin d'être armé.
Avant de placer les frettes, on aura au soin de disposer entre les panneaux P et la base, unjoint 58.
Au lieu d'être plane, comma représenté, la base pourrait être en forme de calotte sphérique, convexe ou concave.
Ce moyen permet de réaliser d'une manière très simple des fonds résistant à de fortes pressions et il est évident qu'il peut être appliqué à des fonds de toute forme, position et orientation.
La fig. 24 montre en coupe verticale partielle l'application des moyens qui viennent d'être décrits à l'exécution de corps non cylindriques, tels que des coupo- les de fond ou de couverture de réservoir.
La figure concerne plus particulièrement le cas de coupoles de fond ou de couverture. La partie de gauche de la figure montre une coupole surplombant l'intérieur d'une tour portant le réservoir. La coupole est formée par panneaux successifs P qui prennent appui sur la paroi ver- ticale V terminée et qui sont munis, sur leur face supé- rieure, de redans 59 formant par leur assemblage une rampe hélicoïdale sur laquelle on dispose et tend une frette après avoir mis en place, au préalable, des armatures 60 disposées dans des rainures des panneaux selon des méri- diennes de la sphère.
La partie de droite concerne la réalisation d'un élément du fond de forme conique ou torique, extérieur à la tour cylindrique V.
Le frettage permet de conférer au béton, entre autres qualités, une excellente compacité, de sorte que des réservoirs et capacités en béton fretté acquièrent une bonne étanchéité, même vis à vis des hydrocarbures.
Dans un tel corps creux fretté où le béton est exposé au fluage, ce phénomène provoque une diminution de diamètre du réservoir et par suite des forces centrif uges prennent naissance et tendent à décoller l'enduit dont on a recouvert les armatures. Ces forces sont d'autant plus importantes que l'enduit sera plus rigide, c'est-à-dire plus épais. Pour empêcher ce décollement, on pourra munir la surface externe de la paroi en bétpm 70 de saillies 71 et.de creux 72 (fig.25) de préférence cylindriques. Les fils de la frette 73 prenant appui sur les saillies, le mortier d'enduit 74 peut ainsi entourer les fils de l'ar- mature dans les creux, d'où un double avantage.
1) l'enduit 74 est maintenu par les fils contre le béton 70 de la paroi;
2) les fils de fretté 75 et les armatures recti- lignes 75 que l'on peut placer dans les creux restent pro- tégés, môme en cas de décollement partiel de l'enduit.
Bien que décrite par ce qui précède, dans son application à la mise en tension de frettes, la portée de l'invention .est très générale. Elle peut s'appliquer à la mise en tension d'armatures de tous genres qui, du fait de leur tracé sinueux, de leur longueur ou de toute autre cause, ne peuvent recevoir une tension égale de bout en bout par des vérins agissant seulement à leurs extrémités.
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A titre d'exemple complémentaire d'applications la fige 26 montre une poutre présentant cinq appuis Ul U2 U3 U4 U5..
L'ammature mise en tension après prise du béton présente la forme figurée par la ligne sinueuse Xo Xl X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8.
Cette ligne comporte 16 éléments courbes 81-81', 82-82', 83-83... 96-96', séparés par des parties droites inaccessibles 81'-82, 83'-84... 95'-96 et des parties accessibles 82'-83, 84'-85... 96'-97.
En supposant l'ancrage réalisé en Xo au moyen d'un procédé quelconque, on dispose par exemple en chacun des quatre points accessibles X1 X2 X3 X4 un vérin) soit au total quatre vérins, exerçant chacun la meme action f.
La somme de ces actions a pour effet de créer en Xo une certaine traction T par le processus décrit ci-dessus.
On supprime alors l'action du vérin V1 situé en Xl et on le déplace en X5 où on lui fait exercer la Méme action f. On obtiendra ainsi en X1 la même traction qu'en Xo.
On déplacera successivement tous les vérins de la même manière jusqu'au moment où on devra placer un vé- rin au dernier point accessible X6.
Ce dernier vérin v4 mis en place, on supprimera l'action du vérin V1 situé en X5 et on viendra le fixer derrière le vérin v4 placé en V8, après quoi on lui fera -développer un effort calculé à l'avance de manière à obte- nir en X5 la même traotion qu'en Xo.
De la même façon on déplaoera les vérins V2 et V 3 derrière V4 et vl et on leur fera exercer successive- ment des actions déterminées à l'avance qui auront pour effet de créer aux points x6 X7 x8 la même traction qu'en Xo. afin de simplifier les opérations, on pourra se dispenser de venir placer les vérins v1' v, v3 à la suite du vérin v4 en faisant exercer à ce dernier des ac- tions successives égales à celles obtenues en plaçant suc- cessivement les vérins V1 V2 V5.
Naturellement, on pourra prévoir des moyens pour diminuer les frottements, tels que disposition de corps gras dans les canaux du béton traversés par larmature à tendre.
Chaque vérin pourra prendre appui sur le béton;
On pourra tendre ainsi des armatures en forme de ligne brisée, des armatures pouvant être constituées par un fil, un groupe de fils ou un câble, tant Une Ce système est valable pour toute pièce compor- tant Une ou plusieurs armatures affectant des formes si- nueuses En tout point où il sera possible de saisir l'ar- mature,, on pourra exercer par un vérin intermédiaire ou de toute autre façon une sollicitation équilibrant les chu- tes de tension éprouvées entre ce point et le précédent.
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Les chutes de tension seront ainsi réduites au minimum,
Il va d'ailleurs de soi que les modes de réa- lisation qui Tiennent d'être décrits n'ont été donnés qu'à titre d'exemples et qu'on pourrait s'en écarter sans sor- tir du cadre de l'invention.
REVENDICATIONS
1- Un procédé de mise en tension d'armatures, caractérisé en ce que la tension à appliquer à l'armature est obtenue en exerçant n efforts élémentaires qui sont appliqués en n points successifs de l'armature séparés par des intervalles assez petits, pour qu'entre deux points successifs, la baisse de tension due au frottement ne soit qu'une petite fraction d'un effort élémentaire; puis en déplaçant de proche en proche le long de l'arma- ture les points d'application des efforts élémentaires.
2- Procédé comme spécifié en 1) appliqué à des frettes, caractérisé en ce que les points d'application des efforts élémentaires sont séparés par des angles égaux avec un angle total égal à 2Ò, de sorte que le déplacement des points d'application s'effectue sensible- ment selon des lignes transversales à la frette, dans le cas d'un cylindre selon des génératrices.
3- Procédé comme spécifié en 1) caractérisé en ce que les efforts élémentaires sont exercés sur l'arma- ture au moyen d'organes d'agrafages tels que des pinces par exemple se fixant de façon amovible aux points succes- sifs de l'armature et d'organes de tension que l'on relie aux premiers, tels que des vérins, des câbles munis de poids et passant sur des poulies de renvoi, des ressorts, etc...
4- Procédé comme spécifié en 1) caractérisé en ce que les points d'appui des :organes de création des efforts élémentaires sont pris sur des parties extérieures à la construction à armer, par exemple sur un échafaudage ou encore sur la construction elle-même.
. 5- procédé comme spécifié en 1) et 4) caracté- risé en ce que les points d'appui sont pris sur des rainu- res ménagées, par exemple selon des lignes transversales à l'armature à tendre sur la paroi même de la construc- tion, dans le cas d'un cylindre selon des génératrices.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Method and devices for tensioning armatures, such as rubbers, sinuous pottery armatures, etc .: and products thus obtained *
It has long been recognized 1 + capital interest in the tensioning of reinforcements, especially des'frettes in reinforced concrete hollow bodies subjected to internal pressure.
But, while the tension of substantially rectilinear reinforcements, normal to the hoops, can be easily obtained by the current methods of prestressed concrete, the tensioning of the hoops presents considerable difficulties, as does that of reinforcements which because of this their sinuous layout, their length or any other cause are exposed to significant friction preventing to give these reinforcements an equal tension from end to end, by jacks acting only at their ends.
The methods used for the tensioning of the hoops of the pipes are difficult to adapt to the case of tanks. For these, the simplest method among those which has been proposed to date consists in placing the hooping reinforcements on the outer surface of the body to be pre-stressed previously constructed, and to cause them to be tensioned by removing these frets from the surface of the body by a system of jacks and oales.
But this process imposes much greater stresses on the concrete than those which they will have to withstand in service or because of the useful pre-stresses, opü necessity of excess thicknesses; in addition, it creates between the reinforcements and the surface whose compression is desired, a void that must practically be filled with concrete and it turns out that the volume of concrete thus wasted is of the order of that which, well employed , would suffice for the construction of the reservoir,
The present invention relates to a general method of tensioning reinforcements on a hard material, such as concrete having set and hardened, which method requires only simple and unimportant equipment.
In this process, the constructions are not subjected during the
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tensioning of the reinforcement only to forces of the same nature and at most equal to those resulting from the reinforcement being fully tensioned; so that the invention makes it possible to obtain the most economical constructions that it is possible to conceive, as much as steel as as concrete, costs of scaffolding and of labor.
According to the invention, the tension to be applied to the reinforcement is obtained by exerting n elementary forces at n successive points of a section of the reinforcement, separated by small pinkish intervals so that between two successive points the drop in tension due to friction is only a small fraction of the elementary force, then by moving step by step the length of the reinforcement the points of application of the elementary forces.
The invention also comprises the means and devices intended for the implementation of this method and it further extends to the products obtained.
The description which follows, with reference to the appended drawing, given by way of nonlimiting example, will make it clear how the invention can be r0a; dare.
Figs. 1 to 25 relate to the tensioning of hoops of hollow bodies such as reservoirs and further illustrate correlative construction methods.
FIG, 1 is a schematic view intended to make the explanations which will be given are understood.
Fig. 2 illustrates the principle of the invention in the case of a hoop wound on a cylindrical body, the pitch of the hoop being exaggerated for the clarity of the drawing.
Fig. 3 is a graph showing the variations in tension along a turn of the hoop.
The rods 4 and 5 are respectively plan and elevational views of part of the wall of a reservoir and of a jack device serving to exert one of the elementary forces.
Figs. 6, 7 and 7a are views on a larger scale and in a cutout along lines VI-VI, VII-VII and VIIa-VIIa of a clamp for tightening the band.
Figs. 8 and 9 are enlarged sections of FIG. 5 according to VIII-VIII and IX-IX.
Fig. 10 is a plan view showing, enlarged, a detail of FIG. 5.
Fig. 11 shows in elevation a detail of FIG. 9.
Fig. 12 shows a variant of a staple device making it possible to grip the hoop to be tensioned.
Fig. 13 is a development of the wall of a cylindrical reservoir showing the use and simultaneous tensioning of three helical hoops.
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Figs. 14 and 15 show in elevation and in plan, the organization of the construction site of a cylindrical tank.
Figs. 16 and 17 are horizontal and vertical cross-sectional views of the pre-molded panels constituting this reservoir.
Fig. 18 is a partial developed view of the upper part of the tank,
Fig. 19 is a partial vertical sectional view of the upper part,
Fig. 19a is a detail view on a larger scale of the scaffolding.
Fig. 20 shows in perspective an embodiment of a lifting device particularly suitable for this construction.
Figs 21 and 22 are vertical cross-sectional and elevational views of a vertical reinforcement anchoring device.
Fig. 23 shows a partial vertical section of a device for assembling the bottom of the tank with the vertical walls.
Rod 24 relates to the construction of roof domes.
Fig. 25 is a partial cross-sectional view of a reservoir and shows a detail of embodiment.
Fig. 26 shows the application of the invention to the tensioning of a concrete beam reinforcement after setting and hardening of this material.
If we wind on a cylinder a hoop consisting of a continuous helix h (fig, l) and if we exert a traction T at a point Al, the traction TÓ in the freight at a point A where . the tangent to the curve formed by the hoop makes the angle Ó with the traction T, is TÓ = T.e t the angl being the coefficient of friction.
For steel reinforcements and cement, Ó varies from approximately 0.35 to 0.15 depending on the nature of the cement and metal surfaces.
Even with low values the tension of the reinforcement decreases rapidly ,, It would therefore be necessary to tension a continuous band, limiting the variations: of the tension obtained to an acceptable fraction, 10% for example, apply the tension at a point A1 such that the arc A Al is defined by e - Ó A A1 = 0.90 which corresponds to an arc small enough for usual friction conditions; then fix the Al hoop; then apply the voltage at a2 defined as above with respect to a1; etc .... The points A, A1, A2 would be all the closer together as one would allow .a less drop in voltage between A1 and A, A2 and A1 etc ... and that the friction would be greater. The A points should therefore be very numerous.
In each of them, the framework should be grasped in such a way
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to be able to exert on it the desired tensile force which may be of the order of its elastic limit; it would also be necessary to create numerous support points B1, B2, B3 and each capable of withstanding the total force T which is of the order of several tons for reinforcements of usual dimensions, all conditions difficult to achieve and expensive .
In the method of the present invention, the tensioning of the hoop is obtained by breaking down the tension force T to be applied, into a large number of simultaneous elementary forces fn distributed all along a certain part of the hoop and that it is convenient and economical, but not necessary, to assume equal; these elementary forces being exerted, for example, at
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means of jacks at points Al A2 ..... Ar of the hoop (fig.2), that it is convenient and economical, but not necessary
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sary, to suppose such that the tangents in A A1, .... An make equal angles between them. The angle embraced by A "" '1 Ag ....
An can be any; it is generally convenient to take it equal to 2Z? 7
We only use the projection of the forces fn on the tangent to the axis of the reinforcement at the point where they are applied and in fact, it will generally be preferable to give these forces a direction parallel to the tangentà. the axis of the reinforcement; however, this is not a prerequisite for success.
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The forces fl ....... fn applied to AI A2 ....
An act simultaneously and remain constant or vary according to a known law when the points A move in the elastic extension of the hoop.
Let f = F / h be the assumed value, to simplify,
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constant and common to these forces, .on will obtain a decreasing .ta-nsion between An and An-i from 1 to f., e - 1, it will increase in A¯1 by the quantity f; will decrease again between An¯1 and An-2; will increase again in An-2 by the quantity f, etc ... which will give the graph of fig. 3. This graph was drawn by taking for simplicity n = 6 (An = A6) and expanding the hoop; the lengths on the hoop have been plotted on the abscissa and the tensions on the ordinate. The positions of points A1 A2 ...... Ag of the hoop have been represented before the application of the forces f
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and their positions Ail Alz .... AIE5 after lengthening under the effect of these forces.
The hoop being hooked by one end, comes out at a point X, the law of tensions is represented by the li-
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broken gene: b 1 & 1 a'l az a'2 a3 a'3 a4 et4 a5 a'5 ag a'6.
We see that the increase in the voltage is indefinite provided that the arcs Al A2 'AZ A3 .... A5 A6 are 8 small so that the loss of voltage Tr (1-6' -P Ac.:. A - 1 -) the length of the arc Ar Ar-1 is smaller than the force condition which is always easy to achieve. We see that the ratio - = - of the maximum voltage T reached in
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Àj at the summa F = of the efforts f is not equal. unity, it depends on the angle A1 An, on n and the coefficient of
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friction steel on concrete with the highest values
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usual of and A An = 2 7, ôn has Il = 2 approximately, and 16 forces f of 500 kg. amounting T y4000 kg.
allow to tension a round reinforcement of 8 mm,. to 80 kg / Nm3
If instead of being constant and equal, the forces f vary according to known laws, it is possible to calculate at any point of the reinforcement the value of the tension obtained; the calculation is only less simple than in the case of equal and constant forces.
Once we have put into action simultaneously
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the n forces applied in Ai .... An, we will remove the force f applied in Aj (come to Ai by lengthening the hoop) by emptying for example the jack which
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is used to obtain this ior'ae; then we. will apply this same force in An + l; which, if the angle embraced by Al An + l = 2IT will be above AI along a generatr16e ± ± join. We will thus obtain in A2 the voltage T previously obtained in A, since AZ replaces A, without any other change.
The graph of the forces in fig.3 then changes as follows; - Before emptying the jack applied in Al, the tension decreased to the left of A1 up to the anchoring point X of the hoop according to the exponential law represented by the curve al bl.
Removing the force f in A1 changes the direction of the friction from A1 and gives the law of
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tensions the symmetrical all b'l plot of al bl. The reintroduction of a force f in An + 1 determines the plot a "2 which represents the law of tension definitively realized in the region of the point o.
We will then transport a force f from A2 to
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Year + 2 then from A3 to Year + 3 and so on indefinitely.
0Q Easily, we will gradually stretch the entire hoop which may 8tre formed of successive elements connected by welds or staples. It is sometimes difficult to obtain for these junctions a resistance equal to the resistance in full grain.
This will not result in any difficulty, because it will be easy, at the right of these junctions, to lower the voltage locally, by removing on both sides of the junction a certain number of forces f, simply by omitting to operate the jacks. corresponding - or other means of creating forces - this will result in a progressive variation of the tension, with a minimum at the junction, as small as one would like. This local weakening of the tension will be compensated by a local reduction in the pitch of 1 * propeller formed by the armature.
We see that the process which has just been described
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does not give a uniform tension T = nif but a tension law represented normally by a broken line cd oldj oZdZ, .i and which can include at will local decreases in the tension of the single helical reinforcement, in the event of local weakening of the resistance of
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this frame. We see that it will also be easy to vary the diameter or the resistance of the reinforcement, at the right of the junctions; it will suffice for that to change the number or the force of the jacks or other elements of creation of the forces f.
The difference between the minima c c1 c2 and the voltage n.f is very nearly equal to f can therefore T = n.f is very little. near equal to f / s; we can therefore make K as low as we want by multiplying the points of attachment A. We can thus stretch the metal to one figure, the deviation from the maximum tension that it is able to withstand - which is equal to the elastic limit natural or acquired by exerting much tension beyond the elastic limit - will be as small as desired. It will suffice to increase n; the complication which will result from it will be compensated by the reduction of the unit efforts to create since T = n.f / k.
However, the use of the method described above may require some precautions. K depends on the coefficient of friction. However, extremely damage depending on the state of the surfaces and even during the tensioning operation by the effect of the reciprocal polishing of the slippery surfaces and by the action of the speed which can be noticeable if one uses by example of compressed air jacks.
This results in a risk of uncertainty in the determination of the tension T, or even of rupture of the reinforcements.
It is easy to remedy this drawback because any tension T corresponds for a certain metal to a determined elongation L. However, the elongation L can be fixed with very great precision by adjusting the stroke of the devices for creating the tensions, by for example, in the case of jacks, using adjustable stops.
In this case, the jacks must have a power calculated with a value of Ó at least equal to the actual maximum.
The elongation of each of the initial lengths Al An = 1 A2 An + 2 ... etc ... will then always be exactly equal to the stroke of the jack, determined independently of Ó and in general this will be sufficient to obtain a correct adjustment elongations of the various elements A1 A2, a2 A3 etx .; in the case of very irregular friction values, these local elongations themselves could be adjusted by means of variable wedges for each jack according to its position in the series of jacks.
The implementation of the method which has just been described can be done in many different ways, depending on the circumstances and the means available.
The forces f to be applied to the points A being each only a fraction as small as one wants of the elastic limit of the reinforcements, it is easy to create at all these points, without reducing the breaking strength of the hoop and under a very small footprint, provisional fasteners for quick establishment and removal,
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making it possible to safely support the forces f; this small size is important in that it makes it possible to reduce the spacing of the ends of the hoop as much as is necessary and to achieve very variable hooping pitches which can fall to less than one and a half times the diameter of the wire used .
Another advantage of the process is that the elongations which can be imposed on the reinforcement are not limited, which makes it possible to use hard steel wire rod in the form of rough rings coming directly from rolling and to subject it to a elongation sufficient to raise its elastic limit in the vicinity of its breaking limit. The price of these aoiers is very low and not much higher than that of ordinary rounds for reinforced concrete.
Thanks to the invention, their service stress can be increased to more than 80 per mm2, whereas for stretched mild steels, the stresses in tanks are usually limited to 10 kamm2 and often less. When the reinforcement, formed by the strongest and tightest turns which will have been able to be produced, will be found to be insufficient - and this can frequently happen in the belts, at the level of the floor cupolas or the roofing or in the in the case of completely closed tanks subjected to high pressures - we will have recourse to successive layers of hoops which will be obtained by the average dull, either after having drowned the hoops already stretched in a plaster, or after having covered the last one with these frets of a network of bars normal to the frets,
on which we will unwind and tension the next hoop.
In the most common practice, it will suffice to use unit forces of the order of a few hundred kilogs. 'Whatever the size and power of the reinforcements, the number of points A increases; alone with this power, which will allow the use of the same material for very varied applications.
To apply the forces f to the hoop, one will use, on the one hand, fasteners which can be tightened on the hoop at the desired point and, on the other hand, members, such as for example hydraulic or pneumatic cylinders. , making it possible to exert the tensile forces on these, fasteners, forces preferably directed tangentially to the scraper. These members will be supported on supports capable of absorbing their reaction.
We will describe in what follows, with reference to FIGS. 5 to 10, a particularly advantageous embodiment in which the support of said members is taken on the actual concrete of the construction to be shrunk, in the example chosen: a tank.
The fasteners are formed by claws l / which can be seen on the pins 4 and 5 and the detail of which is given in FIGS, 6, 7 and 7a. Each of these claws is made up of two hard steel plates 2 and 3 forming at one of their ends at Sa and 3a (fig. 6) a clamp capable of gripping and tightening the band F placed on the concrete of the tank R These plates 2 and 3 are articulated, for this purpose, by hard steel rollers 5, in a light 6 of a plate 7 parallel to the wall of the tank and they can be clamped on the plate. F by means of screws 8. At their end opposite to that which forms the claw
2a 3a, the plates 2 and 3 are joined together by bolts 9.
These bolts which are fixed, for example riveted, on one of the plates, so as not to be able to turn,
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are provided with elongated slots 10 for passing the rod 11 of the piston 12 of a cylinder 13, so that this rod 11 is secured to the pin by clamping between the plates 2 and 3, when the nuts 14 are fully screwed in Near the bolts 9, the plates 2 and 3 have on their edges inclined surfaces 2b 3b which come to bear on the hoop F and serve to guide the clamp along this friction, when the clamp is pulled by the cylinder piston to tighten the hoop,
The piston 12 movable in the cylinder 13 of the jack is returned by a spring 15, when the driving pressure ceases to act between said piston and a stuffing box 16 through which the rod 11 passes.
Between this stuffing box and the clamp 1, the piston rod 11 passes through a hollow metal bar 17 which serves to support the jack on the concrete of the tank R for taking the reaction. This bar 17 is, for this purpose, provided, at its end opposite the jack, with a crowbar 18 which is engaged in a groove 19 made in the concrete along a generatrix of the reservoir. This presser foot is provided horizontally at its lower part with a groove 18a through which the band passes (fig.8).
The eccentricity of the support of the presser foot 18 on the groove 19 tends to move the rear of the cylinder away from the reservoir, but the force necessary to maintain it being quite low, the cylinder can be retained by means of a blade such as 20 (fig. 9) which is passed through a groove made on the concrete of the tank, under turns of the hoop already stretched, the height adjustment of this blade 20 being done by an elastic tongue 21 / coming up against one of the turns. The blade 20 is secured to the jack by a collar 22 which is passed around the body of the jack.
The operation of the device which has just been described is easily understood: the friction is stretched from the bottom of the reservoir to the top, as each of the turns is wound up.
In fig. 5, the turns F1 F2 F3 are already returned to full tension T and there is shown: at 11 the clamp gripping the wire at point A1 at the origin of the turn F4. in 13n the clamp cylinder ln tightening the band at point An (the clamp ln would be on the left outside the limits of the drawing). The clamp 11 and the following clamps 12 13 ... ln-1 which are found after each other on the turn F4, when it is traversed in the direction of the arrow p, are working ; these clamps being pulled by their various jacks bearing on concrete grooves, as has just been described.
The clamp In which was withdrawn from the point of the turn F3 where it was upstream of the clamp 11, has just been placed on the hoop downstream of the clamp in li Having determined its point of application and placed the free end of the hoop coming from the reel 23, we tighten this clamp on the hoop, then we put its jack in place by engaging the crowbar 18 in a concrete groove and the blade 20 in another groove (which will always be possible if we spare in advance, on the concrete of the tank, a network of grooves parallel to the generators,
an adjustment of the relative position of the clamp and the cylinder is moreover allowed by loosening the nuts
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14 and displacement of the rod 11 of the piston relative to the clamp} * The position of the clamp is adjusted in height, so that the strand of the hoop which it tightens is spaced from the preceding strand by a distance equal to the step.
For this, we can have in the presser foot-18 a rod 24 (fig.8) curved at its lower end, so as to come to rest on the lower strand of the hoop already stretched. (The position of the rod 34 can be modified according to the chosen pitch, by loosening a needle screw 25 which holds it in the presser foot), this done, there is only to introduce the pressure in the jack, so as to exert the force f on the strand of the hoop between the clamps ln and 1n-1. This jack being maintained under pressure as well as the upstream jacks up to the gripper jack 12 inclusive.
The cylinder of the gripper 11 is emptied, this gripper is loosened and it is removed as well as its actuator. We unwind the coil of the reel! over a length. a little greater than the interval between two successive grippers, then the released gripper 11 is placed, 'in 1n + 1 on the unwound strand; the cylinder is placed, it is pressurized and so on,
It goes without saying that modifications could be made to the embodiments of which one. has just given the detail;
for example, the clamps could be replaced by fasteners such as 26 (fig. 12) provided with a groove 37 for the passage of the hoop to be tensioned and a channel 28 disposed obliquely and containing a ball 29 pushed by a spring 30. A traction exerted on the member 26 in the direction of the arrow * has the effect of securing said member of the hoop, by wedging the ball 29 between the hoop and the oblique wall of the channel 28. The the difficulty of making such pins or attachments is moreover low, owing to the fact that the elementary forces f used to obtain the final tension T are only as small a fraction of this tension as is desired. .
We can replace the jacks pulling on the clamps or attachment members by Inaction of weights fixed to oablots moored to the clamps and guided by return pulleys which can be mounted for example on a scaffolding, on an external construction or on the body to be fretted itself. ''
It is also possible to use springs of sufficient softness and power, provided that their laws of load variation with their deformation are taken into account. in general any means of simultaneously exercising n constant pulls or with known variable law, preferably with an adjustable stroke, could be used.
In the case of jacks, the smallness of the elementary forces f will allow them to be actuated by simple commercial compressed air cylinders, connected to the various jacks by appropriate nozzles fitted with valves,
Instead of tensioning the reinforcements one by one, as has just been described, it is also possible to tension at the same time, p parallel reinforcements forming helices with a pitch equal to p. e; '
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e being the spacing of two reinforcements from axis to axis; in this case n.p jacks and A1 An + 1 = 2 / p must be used.
Fig. 13 is a development of the cylindrical wall of the reservoir. This figure corresponds to n = 5 and -3.
We see the three frets in F, F '. F ", The jacks act first in A1 A2 ... A5 on the hoop F, in b1 B2 .... B5 on the hoop F ', in C1 C2 ... C5 on the hoop 2f". The cylinder A1 of the hoop F is then emptied to place it at A6 on the hoop F "; then the cylinder B1 of the hoop F 'to place it at B6 on the hoop F; then the cylinder C1 of the hoop F "to place it in C6 on the Fr rub; then the cylinder A2 will come to A7; 10 cylinder B2 in B7; the cylinder C2 in C7 and so on.
This process increases the number of operations but it reduces both the K factor and the stroke of the jacks. Not very advantageous for small tanks, it is of interest in the case of very large tanks, for which special cylinders should be used. long stroke, It allows the large tanks to be made with the same material as the small ones. It can happen that we have cylinders of stroke too small to achieve the desired lengthening and that we CANNOT get others. In this case, once the H jacks from A1 to An = 1 have been put under tension, instead of hanging up the jack A1 once it has been emptied, in An-1 it will be re-hooked to its initial position A1 which has become A'1 and then from cha - or one of the others.
This will double the lengthening obtained for the mature arch during the first operation. We can start again as many times as necessary, ie m times; by giving the jacks a stroke equal to the quotient per elongation, total to be achieved per turn. The steels used for the hoops will be supplied with crowns of limited length which can be unwound with a reel carried for example by a lorry mounted on a circular track concentric to the tank established on the ground or any floor.
When the reel is empty, it will be loaded with a new crown, the wire of which will be welded or stapled after the previous one; as explained above, it is possible to reduce the tension at the level of the stapling by leaving on either side of the latter a certain interval in which it will be possible to omit to operate the jacks which would normally be there.
The methods and indications given above are of very general application and can be used not only for prestressing cylinders, but for all convex shapes, even not of revolution, on the condition that we are able to watch, in steps normal to their plane of curvature, the support surfaces of the reinforcements.
For example, for a silo cone supported by pillars, the outer surface will be arranged in helical steps with vertical generatrices and at a pitch equal to that of the reinforcements, or in cylindrical steps connected by passage ramps of the reinforcement and we
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will tension either by attaching the jacks after the pillars, or as explained above. It is not essential that the cane is of revolution; its section could be an oval or any combination of hoops and straight lines, provided that the thicknesses and stresses are planned accordingly and that the wall does not have concave parts, unless it is accepted that the reinforcements are not in contact with the wall.
In the same spirit, it is possible to compress spherical oalottes, tori, or even surfaces not of revolution, after an arrangement of the surfaces allowing, on the one hand, the normal support of the reinforcements and, on the other hand, their continuous winding. Any convex surface can be shrunk by the methods which have just been described, in particular the method makes it possible to produce dylindrical tanks. funds, spherical elements or the like.
Although very simple, the invention has a very great practical importance which resides in that, unlike all the hooping methods of tanks envisaged hitherto, it makes it possible to achieve the maximum economy in the construction of the tanks. , not only from the point of view of steels but also and above all from that of concrete, scaffolding and labor; and that whatever the dimensions of the tanks and the internal pressures which they will have to support (one can build in particular tubes - laboratories of enormous dimensions and for unlimited pressures being able to go up to thousands of kilogs per cm2).
The construction of reservoirs is currently very far from this maximum economy; in reinforced concrete tanks, very low tensile rates, of the order of 10 to 20 kg / cm2, and for steels of the order of 8 to 10 kg / mm2, are commonly accepted for concrete. However, it is possible to make in particular on a vibrating table, concretes giving 1000 kg per cm2 which can, without risk, be prestressed to 300 kg and more; which leads, for the wall of a reservoir 30 m in diameter and 20 m high, to 10 cm thick at the base; whereas in current techniques, thicknesses of the order of at least one meter are used.
The process of the invention makes it possible to practically construct reservoirs with their theoretical thicknesses, however small they may be. However, from all points of view, economy, size, waterproofing, chemical stability of the construction, it is preferable to have a thin layer of concrete, strictly impermeable, non-porous and flawless, rather than large thicknesses of a poor concrete. But for a large tank to be able to accommodate small thicknesses, it is not enough that they ensure its stability once completed, they must allow it to be built.
This construction possibility supposes:
1 that the method of tensioning the reinforcements subject the construction only to forces at most equal to those supported by the completed construction;
2 that the construction is stable with respect to accidental forces, in particular those due to the wind and stalled in any state of partial execution.
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The method of tensioning the rubbers which is the subject of the invention generally satisfies and in particular for the embodiment described above the first condition because it only imposes regular tangential forces on the construction. distributed or at most equal to the maximum tangential forces;
A description will now be given, with reference to figs 14 to 22, of a method of construction using molded panels combined with the tensioning of the hoops by successive elements and which makes it possible to satisfy the second condition.
In this mode of construction, which is applicable to vertical cylindrical tanks, the base will be made by any suitable means (one of these means will be described below). The wall, above the base, which will first be assumed to be cylindrical, will be made up of panels P limited by two cylindrical surfaces forming the internal and external surfaces of the tank, by planes passing through the axis of the tank. here and by straight sections.
The thickness of the panels can be varied by giving one of the internal or external surfaces a slight taper. round to delimit the panels, it will generally be preferable to substitute, for the planes passing through the axis, planes tangent to a cylinder of small diameter, concentric with the tank (fig. 16) and, for the planes of cross section, half-angle cones at the top very close to 90 (fig. 17), so as to obtain thicker joints on the inside than on the outside.
The panels will be fitted, during their execution, with external grooves with edges parallel to the generators, of a depth a little greater than the diameter of the straight vertical reinforcements and of approximately double width (the same grooves can be used to support the setting jacks. tension as said above or other grooves for these jacks being specially arranged). The size of the panels will be such that they can be maneuvered without difficulty, while reducing the number of joints to a minimum.
The panels constituting the construction will generally be in concrete of the best possible quality cast on a vibrating table or treated by any other means giving it a very high compactness. The panels may also be in freestone, any molded materials, synthetic resin, glass, metal, mixed materials, concrete coated with special coatings or metal, etc.
It goes without saying that such a construction can in its details of construction be designed in many different ways, and the following is given only by way of example and to make the principles applied clearly understood.
In the example described, the panels are assembled by cutting out the horizontal joints (fig. 14 and 18). The vertical joints are straight so that all the grooves extend from the bottom to the top of the tank. The first row will have half of half-panels or panels engaged over half their height in the base. vantes: The principles of this realization are as follows:
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1 - tension hooping follows the placement of the panels to a small fraction near the height of a panel;
2 - it is preceded by the installation and often by the: tensioning of all or part of the vertical reinforcements.
The horizontal joints, generally in mortar, will be executed after the said panels have been placed on wedges in the form of easy to remove wedges; vertical joints between two formwork strongly held by presses, either by matting or by energetic vibration exerted for example by means of a sheet metal strip occupying the entire height of the joint and which may even be left there permanently to hoop joint mortar and thus increase its strength. The horizontal joints will preferably be mated, from the inside to the outside.
But any other system of joints can be considered; plastic, metal-plastic seals, etc ...
In the event of perfect execution of the panels in very precise molds or of rectification of the joint faces, it is even possible to envisage the elimination of the joints. The horizontal joints can only be carried out after the shrinking, the tightening of the vertical joints by the latter ensuring sufficient continuity of the construction, it will thus be certain that the deformations due to the shrinking will not dislocate the horizontal joints.
The vertical joints must satisfy the condition that their deformability during the tensioning of the steels is very small, in any case compatible with the deformations of the assembly. The deformability of mortar joints, mated or vibrated as above is moreover, from execution, practically negligible and their resistance. is superior to all the needs of the practice, especially if we put a thin sheet as said above.
For vertical reinforcements, we will put in place from the start of construction all those starting from the bottom of it, it being understood that at any level we can increase or decrease the number. If they are not anchored in the base made in advance, they will be anchored to the panels as follows: - they will be housed in pairs in part of the grooves made in the panels. At the lower end of the frames 31 (fig. 21 and 22), these .rainures sa, will end with notches 32 dans.lesquelles will be provided with steel anorage plates 33, provided with a frustoconical recess 34 crossed by the reinforcements. By forcing a wedge 35 into this recess, between the frames, they will be blocked there.
They can then be stretched, by pulling them by their upper end, when the construction has arrived at said ends. until then, the upper part of the reinforcements will be rolled up in a crown or curved while waiting as in 31a (fig. 14 and 19).
As soon as they are placed, the first two half-courses of panels; the first formed of odd half-panels embedded in la.base or reduced to half-panels; the second, made up of whole even panels, we will start
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shrinking as explained above. This hooping is done over the vertical frames anchored at their lower end as has just been said. we will continue it on a fraction of the order of 2/5 or
3/4 of the free height of odd panels. Next, the odd-numbered panels of the upper row will be installed by unwinding part of the vertical reinforcements in their grooves; then we will continue the hooping and so on.
The reinforcements will be tensioned. vertical when the construction arrives at the level of their upper end. They are then stretched for example by acting on this end with jacks resting, on the one hand, on the panels, on the other hand, on a plate blocked on the frames by a wedge; we will then anchor them definitively with a
2nd wedge plate, symmetrical to that shown in fig.
21 and 22, then we will section beyond this anchorage.
Just as some vertical reinforcements can be stopped at any level, we can introduce new ones as soon as the panels to which they must be anchored by their lower end are in place and before the hooping reaches the level of this anchoring.
Finally, provisional intermediate anchors of vertical reinforcements can be made, either using the wedge plates already described, or using special claws designed to make the dismantling of these temporary anchors faster. This could be useful, especially in the case of very high tanks with a constant or little variable vertical reinforcement density. Due to accidental stresses such as those of the wind, we will then experience the need to create vertical prestressing before the construction is completed. We can then stretch 1 / nth of the reinforcements to a certain level a; second neme at level 2a ... all of them stretched out at level n a; relax the first rd to tighten it up to level 2 na etc.
To build the upper part of the tank, scaffolding and lifting means are necessary.
By way of nonlimiting example, it is possible to use a scaffolding of the type shown in FIGS. 14,
15,18 and 19. It has two floors 36, 37 arranged: the first outside and the second inside the building. Each of these floors is formed of elements 38 the length of which is equal to the width of a panel, said elements (fig. 19a) being articulated at their ends at 38a on horizontal tubes 39, fixed on rods or vertical tubes 40,40a and forming with their props consoles 41. The tubes 40,
40a form inverted U-shaped frames so that they can rest on the upper edge of the last panels installed (fig. 19).
This scaffolding extends over the entire periphery of the construction, to allow the hoop to be placed and its progressive tensioning as well as the installation of the panels. It will then allow the execution of the protective coatings necessary to prevent corrosion of the reinforcements, it should be noted however that these coatings can only be carried out after completion of the tensioning, both for the vertical reinforcements and for the horizontal reinforcements.
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The interior floor 37 is a little higher than the exterior floor to allow the maneuvering of a crane which will be described later. Counterweights 42 fixed from place to place on the frames inside the construction, ensure the support of the lower end of the tubes 40a on the inner wall of the construction, while on the contrary the outer tubes 40 tend to move away from the latter by leaving between it and the outer floor 36, a gap 43 through which pass the free end of the hoop, as well as the standby vertical reinforcements 31.
The band comes from a ring 44 disposed on a lorry 45 which moves on a circular track 46 arranged on the ground around the construction. This lorry can at the same time carry a welding machine 45a serving to make the necessary welds when a crown is exhausted and must be replaced by a new crown,
On the left of fig. 18, the suspension frames 40, 40a rest on the upper edges a, b, c, d, of the half-row of even panels P2 P4. On the right of the figure, the even panels P'6 P'8 of the upper half-row have just been placed and the frames 40 have been reassembled beforehand on the edges e; f, g, h, odd panels P5 P7, which is made possible by the articulation of the elements of the floor.
A crane is used to erect and install the panels.
This very light crane consists of a frame made of tubes or other elements arranged and assembled according to the edges of a tetrahedron. The u of the sides 47 carries at its ends legs 48 articulated for example by ball joints for the support of the crane on the edges of the installed panels. Above this side, one of the vertices 49 overhangs the interior of the construction, while the other vertex 50 is overhanging the exterior of the construction and the horizontal encumbrance of the floor. 36. The side connecting the tops 49, 50 forms a running rail for a carriage 51 carrying the pulleys 52 of a hoist. The lifting wire 53 which passes over this hoist is hooked at 50 at one end and is wound at its other end on a winch 54.
The crane is lifted by a cable 55 attached to the ground inside the construction and passing through a tube 56 attached to the frame of the crane, before being moored by. its free end on said frame. By pulling on this end or, on the contrary, by releasing it, the operator of the crane can raise or lower the top 50. This crane is used to lift the panels and the scaffolding; it is moved as the panels are installed.
At the top of the construction, we will end with a half-row of half-panels.
It is quite clear that a reservoir executed by the means which have just been described or any equivalent means is subjected during its execution only to forces lower than the permanent forces which it will have to undergo; its thicknesses can therefore be calculated, as if it were formed from a homogeneous body having the strengths of prestressed concrete, and reduced to the theoretical minimum.
Fig. 23 shows in vertical section an embodiment in which the bottom 57 of the tank produced separately is secured to the lower panels P by tightening the rubbers Fa, in one or more layers.
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successive; the bottom being thus prestressed does not need to be reinforced.
Before placing the frets, we will take care to have between the P panels and the base, a joint 58.
Instead of being flat, as shown, the base could be in the shape of a spherical, convex or concave cap.
This means makes it possible to produce funds resistant to high pressures in a very simple manner and it is obvious that it can be applied to funds of any shape, position and orientation.
Fig. 24 shows in partial vertical section the application of the means which have just been described to the execution of non-cylindrical bodies, such as bottom or tank cover cups.
The figure relates more particularly to the case of bottom or roof domes. The left part of the figure shows a dome overhanging the interior of a tower carrying the reservoir. The dome is formed by successive panels P which rest on the completed vertical wall V and which are provided, on their upper face, with steps 59 forming by their assembly a helical ramp on which a hoop is placed and stretched afterwards. have put in place, beforehand, reinforcements 60 arranged in grooves of the panels according to meridians of the sphere.
The right part concerns the realization of a bottom element of conical or toric shape, outside the cylindrical tower V.
The hooping makes it possible to give concrete, among other qualities, excellent compactness, so that hooped concrete tanks and capacities acquire a good seal, even with regard to hydrocarbons.
In such a hooped hollow body where the concrete is exposed to creep, this phenomenon causes a reduction in the diameter of the tank and as a result of centrifugal forces arise and tend to take off the coating with which the reinforcements have been covered. These forces are all the more important as the coating will be more rigid, ie thicker. To prevent this detachment, we can provide the outer surface of the betpm wall 70 with projections 71 et.de hollow 72 (fig.25) preferably cylindrical. The threads of the hoop 73 resting on the projections, the plaster mortar 74 can thus surround the threads of the frame in the hollows, hence a double advantage.
1) the coating 74 is held by the wires against the concrete 70 of the wall;
2) the hooped threads 75 and the rectilinear reinforcements 75 which can be placed in the hollows remain protected, even in the event of partial detachment of the coating.
Although described by the foregoing, in its application to the tensioning of hoops, the scope of the invention is very general. It can be applied to the tensioning of reinforcements of all kinds which, due to their sinuous layout, their length or any other cause, cannot receive an equal tension from end to end by jacks acting only at their ends.
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As a complementary example of applications, the pin 26 shows a beam having five supports Ul U2 U3 U4 U5 ..
The ammature put under tension after the concrete has set has the shape represented by the sinuous line Xo Xl X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8.
This line has 16 curved elements 81-81 ', 82-82', 83-83 ... 96-96 ', separated by inaccessible straight parts 81'-82, 83'-84 ... 95'-96 and accessible parts 82'-83, 84'-85 ... 96'-97.
Assuming the anchoring carried out at Xo by means of any method, for example, a jack) is placed at each of the four accessible points X1 X2 X3 X4), ie a total of four jacks, each exerting the same action f.
The sum of these actions has the effect of creating a certain traction T in Xo by the process described above.
The action of the jack V1 located at Xl is then removed and it is moved to X5 where it is made to exert the same action f. One will thus obtain in X1 the same traction as in Xo.
All the jacks will be moved successively in the same way until a jack has to be placed at the last accessible point X6.
This last v4 jack in place, we will remove the action of the V1 jack located in X5 and we will come and fix it behind the v4 jack placed in V8, after which we will make it -develop a force calculated in advance so as to obtain - end in X5 the same traotion as in Xo.
In the same way, the jacks V2 and V 3 will be moved behind V4 and vl and they will be made to perform successively actions determined in advance which will have the effect of creating at points x6 X7 x8 the same traction as at Xo. in order to simplify the operations, it will be possible to dispense with placing the jacks v1 'v, v3 after the jack v4 by making the latter exert successive actions equal to those obtained by successively placing the jacks V1 V2 V5.
Naturally, means can be provided for reducing friction, such as the arrangement of fatty substances in the channels of the concrete crossed by the reinforcement to be stretched.
Each jack will be able to rest on the concrete;
It is thus possible to tension reinforcements in the form of a broken line, reinforcements which may be constituted by a wire, a group of wires or a cable, as long as One This system is valid for any part comprising One or more reinforcements having such shapes. clouds At any point where it will be possible to grasp the frame, we can exert by an intermediate jack or in any other way a stress balancing the voltage drops experienced between this point and the previous one.
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Voltage drops will thus be reduced to a minimum,
It goes without saying that the embodiments which wish to be described have been given only as examples and that one could deviate from them without departing from the framework of the invention.
CLAIMS
1- A method of tensioning reinforcements, characterized in that the tension to be applied to the reinforcement is obtained by exerting n elementary forces which are applied at n successive points of the reinforcement separated by sufficiently small intervals, to that between two successive points, the drop in tension due to friction is only a small fraction of an elementary force; then by moving step by step along the reinforcement the points of application of the elementary forces.
2- Method as specified in 1) applied to hoops, characterized in that the points of application of elementary forces are separated by equal angles with a total angle equal to 2Ò, so that the displacement of the points of application s 'performs substantially along lines transverse to the hoop, in the case of a cylinder along generatrices.
3- Method as specified in 1) characterized in that the elementary forces are exerted on the armature by means of stapling members such as clamps, for example being removably fixed to the successive points of the reinforcement and tension members that are connected to the former, such as jacks, cables fitted with weights and passing over return pulleys, springs, etc.
4- Method as specified in 1) characterized in that the support points of: elements for creating elementary forces are taken from parts outside the construction to be reinforced, for example on a scaffolding or even on the construction itself .
. 5- process as specified in 1) and 4) characterized in that the support points are taken on grooves made, for example along lines transverse to the reinforcement to be tensioned on the wall of the construction itself. - tion, in the case of a cylinder along generators.
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