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Un procédé de mise en tension d'armatures pour béton précontraint.
La présente invention a pour objet un organe consis- tant en armatures spéciales pour béton précontraint, un procédé de confection d'une gaine de protection de ces armatures contre l'a- dhérence du béton et un procédé de mise en tension de ces armatures.
Jusdu'à présent, dans tous les procédés de fabrica- tion du béton précontraint, on s'est ingénié, sauf dans le système Hoyer, à placer dans le coffrage, avant bétonnage, des armatures dont on évite l'adhérence au béton par des gaines de protection.
Après bétonnage et durcissement du béton, on met les armatures en traction en les ancrant d'un côté d.e la poutre et en exerçant l'ef-. fort de traction sur les barres en appuyant le vérin à l'autre ex- trémité,
Ce système révèle de nombreux inconvénients : a) On doit disposer des extrémités de la poutre à construire. On @
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peut remédier à cet inconvénient en fabriquant les poutres sur le sol et en les mettant en place ultérieurement. b) Il est très difficile d'envisager la fabrication des poutres continues sur plusieurs appuis.
En effet, le relèvement des barres aux appuis ne peut se faire qu'en admettant une réduction importan- te de l'effort de traction appliqué aux extrémités, par frottement aux endroits de courbure, frottement d'ailleurs extrêmement diffi- cile à évaluer. Si on met les barres dans la fibre neutre, la pré- contrainte est utilisée peu économiquement. c) Les plateaux et systèmes d'ancrage aux extrémités des poutres sont très coûteux, d) La gaine de protection des armatures est coûteuse, On ne peut guère envisager la protection des barres par un enduit plastique économique par suite de l'incertitude sur la valeur de l'adhérence.
Cette adhérence réduit en effet l'effort de précontrainte d'une extrémité des barres à l'autre, On ne connaît donc plus la valeur exacte de la précontrainte tout le long des armatures et en parti- culier à l'endroit ou le moment est maximum. Or, la connaissance de la valeur exacte de la précontrainte à cet endroit est absolument nécessaire. e) La mise en traction des barres est une opération coûteuse,
Notre système pallie à ces inconvénients.
Les armatures sont constituées par des bobines de fil d'acier à haute limite élastique, à spires très aplaties (voir croquis n 1). Pour former l'armature d'une poutre, on place de part et d'autre du centre de la poutre, deux de ces bobines, le nombre de spires étant calculé suivant l'effort de précontrainte à établir. Au centre, les spires des deux bobines s'emboitent l'une dans l'autre comme l'indique le croquis n II ci-joint, de manière ?) réserver au centre un espa.ce libre pour y placer un noyau.
Ce noyau est constitué de trois pièces. Deux d'entre elles, ( a, sur le croquis n II ) servent simplement à la trans- mission de l'effort de précontrainte aux spires. La pièce intérieu-
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re est constituée d'un ou plusieurs systèmes de clavettes qui par enfoncement à l'aide d'un vérin placé perpendiculairement à l'axe des armatures, créeront l'effort de précontrainte.
Le ferraillage est donc extrêmement simple.
Trois questions restent posées : a) celle de l'ancrage des barres à l'extrémité des armatures, @b) celle de la protection des barres contre l'adhérence du béton, c) celle de la mise à l'abri du béton de la partie centrale où les barres se chevauchent.
Voyons les successivement : a) L'ancrage des barres est résolu par suite de la continuité des spires aux extrémités des armatures. Il faudra naturellement veil- ler à ce que le noyau de béton enfermé dans la bobine ne soit pas écrasé par suite de l'importance de la compression au droit de la courbure des spires. Pour cela, il faut :
1 faire reprendre au béton par adhérence sur une certaine longueur de l'armature une partie de l'effort de traction dans l'armature.
Il suffit pour cela d'interrompre la gaine qui protège les spires à une certaine distance de l'extrémité de celles-ci.
2 placer à l'extrémité de la bobine un noyau en acier sur lequel les spires s'appuient et qui répartit la pression sur une surface plus grande. b) Nous proposons comme gaine de protection des armatures contre l'adhérence une double pellicule formée d'un enduit plastique ne se desséchant pas, recouvert d'un enduit de protection séchant rapidement à l'air et suffisamment dur pour résister au frottement et aux vibrations du béton lors du bétonnage. c) Il suffira d'entourer le point central de la poutre où les spires se chevauchent d'une boite de protection de dimensions le plus restreintes possible.
Avantages du système.
1 - Il permet de réaliser des poutres dont les extrémités ne sont pas accessibles pour le placement des vérins, sans devoir passer par la sujétion de la mise en place ultérieure, Exemple : poutre portant entre deux murs mitoyens dans un bâtiment.
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2 - Il s'applique aussi bien 'Il une construction hyperstatique qu'à une poutre sur deux appuis. La mise en tension s'opérant per- pendiculairement à l'axe des armatures peut se faire en n'importe quel endroit des ouvrages. Les croquis III et IV montrent schéma- tiquement comment s'opère la mise en tension dans le cas d'une pou- tre continue sur plusieurs appuis et d'un mur de soutènement à con- treforts sur pieux.
3 - Il permet de réaliser aisément des constructions mixtes, béton armé - béton précontraint,dans lesquelles chacun des constituants apporte ses qualités propres. Par exemple, un hourdis à nervures dont les nervures s'appuient sur des poutres qui elles mêmes repo- sent sur des colonnes, peut très bien comporter une dalle en béton armé et des nervures et des poutres en béton précontraint, l'ensem- ble étant bétonné d'une seule venue.
4 - Les systèmes d'ancrage aux extrémités des barres sont suppri- més. Au point de vue prix, le morceeau d'acier de répartition à l'extrémité des armatures et le dispositif de mise en traction ( très simple, voir croquis n II ) ne peuvent leur être comparés aux coûteux systèmes d'ancrage actuellement employés.
5 - La ga.ine de protection des armatures réalise une économie im- portante par rapport à tous les systèmes de gaine actuellement em- ployés. En fait, il suffit de tremper'les armatures successivement dans les deux bacs contenant les enduits bon marché cités plus haut.
L'incertitude sur la valeur exacte de l'adhérence des aciers a ici beaucoup moins d'importance que dans les procédés ordinaires. En effet, on applique l'effort de précontrainte à l'endroit ou près de l'endroit où le moment de flexion est maximum. On n'a donc au- cune incertitude sur la valeur exacte de la précontrainte à cet endroit. Aux autres endroits où le moment est moindre, l'importance de l'incertitude est également moindre. Il suffit qu'elle soit com- prise entre des limites de tolérance fixées à l'avance lors du cal- cul de la poutre.
6 - Sauf au droit de l'organe de mise en tension, la poutre n'est plus déforcée par les gaines encombrantes des autres systèmes. Le déforcement local de la poutre est faible ( 25 m/m de largeur sur
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une partie de la hauteur si on place les bobines sur champ et
25 m/m de hauteur sur toute ou une partie de la largeur si on place les bobines à plat). De plus, s'il y a plùsieurs bobines à accoler, on peut décaler les boites de mise en tension l'une par rapport à l'autre suivant l'axe longitudinal des poutres.
REVENDICATIONS.
1 - Organe défini en ce que les barres qui doivent constituer les armatures du béton précontraint consistent en bobines aplaties de dimensions voulues, dont le croquis n I donne un modèle.
2 - Procédé caractérisé par le fait que les armatures d'éléments en béton précontraint sont constituées de deux ou plusieurs de ces bobines reliées entre elles par un dispositif adéquat.
3 - Procédé définè suivant 2 , caractérisé par le fait que la mise en tension de ces armatures se fait en enfonçant dans l'espace in- térieur des spires qui se chevauchent, un coin, une clavette ou tout autre organe ayant pour but d'élargir cet espace, quel que soit le système de gaine de protection employé pour éviter l'adhé- rence des barres.
4 - Procédé caractérisé par le fait que la gaine de protection des armatures contre l'adhérence du béton est formée d'un double enduit, le premier plastique, l'autre dur, résistant aux frotte- ments et aux vibrations du béton. Ces deux enduits peuvent d'ail- leurs être réduits à un seul dont la nature plastique à l'abri de l'ai serait telle qu'il se formerait à l'ai une carapace dure et résistante à l'usure.
5 - Procédé défini suivant 2 et 3 , caractérisé par le fait que @ la boite de protection des organes de mise en tension est fermée du côté où passent les spires, par des bandes de tôle découpées suivant notre croquis n V.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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A method of tensioning reinforcements for prestressed concrete.
The subject of the present invention is a member consisting of special reinforcements for prestressed concrete, a method of making a sheath for protecting these reinforcements against the adhesion of the concrete and a method of putting these reinforcements in tension.
Up to now, in all the manufacturing processes of prestressed concrete, we have made every effort, except in the Hoyer system, to place in the formwork, before concreting, reinforcements whose adhesion to the concrete is avoided by means of protective sheaths.
After concreting and hardening of the concrete, the reinforcements are put in tension by anchoring them on one side of the beam and exerting the ef-. strong traction on the bars by pressing the jack at the other end,
This system reveals many disadvantages: a) We must have the ends of the beam to be built. We @
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can remedy this drawback by fabricating the beams on the ground and putting them in place later. b) It is very difficult to envisage the manufacture of continuous beams on several supports.
In fact, the raising of the bars at the supports can only be done by admitting a significant reduction in the tensile force applied to the ends, by friction at the places of curvature, friction moreover extremely difficult to evaluate. If we put the bars in the neutral fiber, the pre-stress is used little economically. c) The plates and anchoring systems at the ends of the beams are very expensive, d) The protective sheath of the reinforcements is expensive, We can hardly consider the protection of the bars by an economical plastic coating due to the uncertainty on the grip value.
This adhesion indeed reduces the prestressing force from one end of the bars to the other. We therefore no longer know the exact value of the prestressing all along the reinforcements and in particular at the place where the moment is. maximum. However, knowledge of the exact value of the prestressing at this location is absolutely necessary. e) The tensioning of the bars is an expensive operation,
Our system overcomes these drawbacks.
The reinforcements are formed by coils of steel wire with high elastic limit, with very flattened turns (see sketch n 1). To form the reinforcement of a beam, one places on either side of the center of the beam, two of these coils, the number of turns being calculated according to the prestressing force to be established. In the center, the turns of the two coils fit into each other as shown in sketch II attached, so?) Reserve a free space in the center to place a core.
This core is made up of three parts. Two of them, (a, in sketch II) are simply used for the transmission of the prestressing force to the turns. The interior room
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re is made up of one or more key systems which, by driving in using a jack placed perpendicular to the axis of the reinforcements, will create the prestressing force.
The reinforcement is therefore extremely simple.
Three questions remain unanswered: a) that of the anchoring of the bars at the end of the reinforcements, @b) that of the protection of the bars against the adhesion of concrete, c) that of the protection of the concrete from the central part where the bars overlap.
Let us see them successively: a) The anchoring of the bars is resolved as a result of the continuity of the turns at the ends of the reinforcements. It will naturally be necessary to ensure that the concrete core enclosed in the coil is not crushed owing to the importance of the compression to the right of the curvature of the turns. For that it is necessary :
1 make the concrete take up part of the tensile force in the reinforcement by adhesion over a certain length of the reinforcement.
It suffices for this to interrupt the sheath which protects the turns at a certain distance from the end thereof.
2 place at the end of the coil a steel core on which the turns rest and which distributes the pressure over a larger surface. b) As a sheath for protecting the reinforcements against adhesion, we offer a double film formed of a non-drying plastic coating, covered with a protective coating which dries quickly in the air and hard enough to resist friction and vibrations of concrete during concreting. c) It will suffice to surround the central point of the beam where the turns overlap with a protective box of the smallest possible dimensions.
Benefits of the system.
1 - It makes it possible to produce beams whose ends are not accessible for the placement of the jacks, without having to go through the subjection of the subsequent installation, Example: beam bearing between two party walls in a building.
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2 - It applies as well to a hyperstatic construction as to a beam on two supports. The tensioning, taking place perpendicular to the axis of the reinforcements, can be done anywhere in the structures. Sketches III and IV show schematically how the tensioning takes place in the case of a continuous beam on several supports and a retaining wall with buttresses on piles.
3 - It allows easy construction of mixed constructions, reinforced concrete - prestressed concrete, in which each of the constituents brings its own qualities. For example, a rib slab whose ribs rest on beams which themselves rest on columns, may very well include a reinforced concrete slab and prestressed concrete ribs and beams, the whole being concreted with only one coming.
4 - The anchoring systems at the ends of the bars are omitted. From a price point of view, the piece of distribution steel at the end of the reinforcements and the tensioning device (very simple, see sketch No. II) cannot be compared to the expensive anchoring systems currently used.
5 - The reinforcement protection duct achieves significant savings compared to all duct systems currently in use. In fact, it suffices to soak the reinforcements successively in the two tanks containing the inexpensive plasters mentioned above.
The uncertainty about the exact value of the adhesion of steels has much less importance here than in ordinary processes. In fact, the pre-stressing force is applied at or near the place where the bending moment is maximum. There is therefore no uncertainty about the exact value of the prestressing at this location. In other places where the moment is less, the importance of the uncertainty is also less. It suffices that it is between tolerance limits fixed in advance during the design of the beam.
6 - Except at the right of the tensioning member, the beam is no longer unforced by the bulky sheaths of other systems. The local reinforcement of the beam is low (25 m / m width on
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part of the height if the coils are placed on the field and
25 m / m in height over all or part of the width if the coils are placed flat). In addition, if there are several coils to be joined, it is possible to offset the tensioning boxes with respect to one another along the longitudinal axis of the beams.
CLAIMS.
1 - Body defined in that the bars which must constitute the reinforcements of the prestressed concrete consist of flattened coils of desired dimensions, of which sketch n I gives a model.
2 - Process characterized in that the reinforcements of prestressed concrete elements consist of two or more of these coils connected together by a suitable device.
3 - Method defined according to 2, characterized in that the tensioning of these reinforcements is carried out by pushing into the interior space overlapping turns, a wedge, a key or any other member having the aim of widen this space, whatever the protective sheath system used to prevent the bars from sticking.
4 - A method characterized in that the sheath for protecting the reinforcements against the adhesion of concrete is formed of a double coating, the first plastic, the other hard, resistant to friction and to the vibrations of the concrete. These two coatings can moreover be reduced to a single one, the plastic nature of which, protected from the air, would be such that it would form a hard and wear-resistant shell.
5 - Process defined according to 2 and 3, characterized by the fact that @ the protective box for the tensioning members is closed on the side where the turns pass, by strips of sheet metal cut according to our sketch n V.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.