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" Perfectionnements apportés aux éléments de construotion armés et à leurs procédés de fabrication. "
Le présente invention est relative à des éléments de construction composés, destinés plus spé- oialement à pouvoir résister principalement à des fle- xions, tels que des poutres, des longrines, des plan- chers, des charpentes ou analogues et elle concerne plus spécialement une combinaison d'éléments préfabri- qués et de tirants sollicités par tension. L'invention est également relative aux procédés de fabrication de ces éléments.
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Elle consiste, principalement, à constituer les éléments composés, du genre en question, par trois constituants comprenant un premier constituant ayant une résistance considérable à la compression et obtenu par moulage à partir d'un matériau plastique et non- métallique, ce constituent moulé pouvant avoir une ar- mature en acier et comprenant une ou plusieurs rainures externes qui sont reotilignes et disposées symétrique- ment que l'on établit dans au moins une zone de ten- sion, le deuxième constituant étant formé par au moins un tirant métallique logé dans chacune desdites rainu- res et sur lequel agit une préoontrainte supérieure à 1400 kg/om2 afin que l'effort de traction, ainsi ob- tenu, ait une valeur constance sur toute le longueur dudit tirant, alors que le troisième constituent est formé par un matériau de remplissage,
logé dans chaque rainure du oonstit uant moulé, l'effort de treotion, agissant en permanence dens le tirent, exerçant par conséquent une compression ayant une valeur minimum prédéterminée sur le constituant moulé après que toutes les pertes possibles de la précontrainte, par suite du retrait et du tassement du matériau moulé, ont eu lieu.
Le constituant moulé peut être constitué en une seule pièce, par exemple sous forme d'une poutre en béton armé, ou 'il:' peut comporter plusieurs blocs creux moulés assemblés par lesdits tirants et le matériau de remplissage logé dans les rainures externes, l'ensemble formant ainsi un élément de construction composé. Dans oe dernier cas, on peut prévoir des joints d'emboite- adjacentes ment, des faces/inclinées ou des pièces de liaison in- termédiaires logées dans les cavités quand on se sert d'éléments creux, pour obtenir une meilleure trans-
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mission de l'effort et pour empêcher que les tirants soient sollicités par cisaillement.
Des couches en un mortier, ayant un pouvoir adhérent élevé, pe uvent être intercalées dans lesjoints formés entre les blocs individuels ou les joints peu- vent rester seos, avec ou sens interposition d'organes intermédiaires en une substance collante ou une matière fibreuse et compressible telle que du feutre, par ex- emple.
L'élément moulé en une pièce ou constitué par des bloos moulés individuels, forment le oonsti- tuant moulé, peut être obtenu à l'aide d'un quelconque des matériaux suivants: a) du béton ou produits analogues, pour lesquels la matière plastique est constituée par un mélange de particules naturelles ou artificielles,ayant, de pré- férenoe, une granulométrie appropriée et qui sont lé- gères ou lourdes, et d'un liant tel que du ciment, de la chaux, de la colle, une résine synthétique ou une matière ayant des propriétés analogues; le produit ob- tenu est un de ceux connus sous le nom de béton, béton léger (avec de la pierre ponce, des scories broyées, du liège, de la sciure de bois), pierre artificielle) calcaire artificiel, béton synthétique, ar- gile sèche ou parpaings;
b) des briques ou enelogues qui sont ouites et les produits obtenus sont connus sous le nom de briques, terre-cotte ou poterie cuite; c) du verre ou analogue à l'aide duquel les élé- ments sont moulés à l'état fondu et durcissent en re- froidissent ;
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d) des matières plastiques ou analogues à l'aide desquellesles produitssont moulés sous une pression élevée et à le chaleur, telles que des résines synthé- tiques s the rmo-duroissable ou thermo-plastiques; e) des pierres naturelles.
On veut également obtenir une uniformité de l'effort de traction sur toute le longueur de l'élé- ment de oonstruotion en empêchant que le constituant tirant vienne toucher le constituent moulé pendant la mise sous contrainte, ce qui peut être obtenu en ten- dant le tirent avant qu'il ne soit placé dams se rei- nure et le pré-compression étant transmise au consti- tuant moulé, ou en logeant le tirent non-tendu dans la rainure sens qu'il puisse toucher le const ituant moulé et en entourent entièrement le tirent tendu avec le constituant de remplissage.
on se sert avantageusement de tirants en acier à haute résistance (des tiges et/ou des fils et/ou des câbles), les efforts de traction, qui subsis- tent dans lestirants tendus, ayant une valeur telle qu'une précontrainte complète de l'élément soit obte- nue aveo des sollicitations permanentes en compression dans la zone de traction usuelle des sections transver- sales de l'élément, quand oelui-oi est soumis à la charge utile, même si les pertes les plus grandes pos- sibles de la précontreinte initiale ont eu lieu, ce qui empêche le fendillement et la formation de ore- casses.
Comme constituant de remplissage on peut se servir d'un adhésif propre à former uh lien entre le tirant et le constituant moulé.
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On peut également utiliser, comme consti- tuent de remplissage, une substance cohésive et plas- tique, qui ne forme pas un lien avec le tirent de sor- te que l'on peut elors modifier le degré de tension de celui-ci.
La préoompression de l'élément moulé peut être transmise par des encrages comprenant des plaques établies, d'appui,/en permanence ou temporairement, aux extrémi- tés du tirant tendu, et dans ce dernier ces on oonsti- tue le constituent de remplissage par un adhésif propre à former un lien entre le tirant et le constituant mou- lé, la matière de remplissage transmettant, après dur- oissement et après enlèvement des encrages temporaires, la tension du tirant au constituent moulé.
On peut constituer l'élément de construction oomposé à l'aide de blocs creux en briques, pierres, argile, en béton léger ou en verre, en combinaison avec des fils de liaison et cet élément peut être utilisé, avantageusement, pour le construction de planchers, avec ou sens intervention d'éléments en béton ou en béton armé, les rainures externes étant remplies avec un adhésif ou un oohésif qui protège les liens.
On peut également obtenir un élément de oons- truotion composé très léger et ayant un grand pouvoir portent, qui convient tout particulièrement à la cons- truction d'avions, en combinant plusieurs blocs en une matière plastique appropriée, ayant une résistance éle- vée à le compression, avec des liens ayant une résis- tance très élevée à la traction, tels que des cordes à piano, et avec une matière de remplissage adhésive ou oohésive.
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La fabrication par moulege d'éléments de construction, comportent des radnures ou encoches ex- ternes, ne présente aucune difficulté et est beaucoup plus simple que dans le ces où l'on veut obtenir des cavités internes spéciales qui ne peuvent Atre réali- sées que dans le cas où. ces éléments sont relativement oourts. Spécialement dans le ces de produits moulés, ayant une consistance semi-dure pendant le fabrication, comme le béton, il est possible d'obtenir ces rainures et encochesen refoulent deorganes façonneurs ou mou- leurs convenables dans le béton frais et en retirent aussitôt après ces organes. Sans cela il suffit de placer de simples lattes ou linteaux dans le moule ce qui évite que lesmoules aient à être enlevés immédia- tement et permet la fabrication en messe de ces élé- ments.
L'historique de le précontrainte est décrit dens l'article "Béton armé avec précontrainte oomplè- te ou partielle" paru dans le Journal de l'Americen Conorete Institut (A.C.I.) Volume 16, fascicule 3, paru en janvier 1945.
Pour montrer les avantages spéciaux, obtenus par l'objet de l'inventioh, il est nécessaire d'expo- ser et de discuter les procédés et systèmes principaux.
La précontrainte implique, d'une manière géné- rale, que l'armature est tendue avant que la charge ne soit appliquée, l'effet de la tension étant transmis eu béton sous forme d'une compression quand ce béton e acquis une résistance suffisante pour supporter les fatigues qui se produisent à ce moment. De cette ma- nière, les effets sont exercés sur l'élément avec des signes opposés à ceux qui se produisent sous oherge.
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La pré-tension ou le post-tension signifie que la mise sous tension a lieil avant ou après le durcissement du béton, Pour lepré-tension lesproduits doivent géné- ralement rester dans les moules jusqu'à oe que les ef- forts de traction, produits par la tension de l'arma- ture prenent appui, à ses extrémités, eur des ancrages, peuvent être trensmis sens inconvénient au béton, ce qui est elors obtenu, principalement, par le lien exis- tant entre l'armature tendue et le béton. La post- tension est obtenue contre Inaction de la masse durcie du béton.
Les moulespeuvent être enlevés peu après la fabrication mais des moyens auxiliaires doivent être prévus aux extrémités de l'armature pour la transmis- sion de la compression au béton car dans ce ces il n'existe, généralement, aucun lien entre l'armature et le béton.
Pour le pré-tension et quand l'effort de trac- tion cesse d'agir sur l'ermeture, le précontrainte ini- tiele diminue immédiatement par suite de la déformation élastique du béton (contraction) et du retrait de ce- lui-ci, ces pertes augmentent graddellement et après coup par le retrait ultérieur et l'écoulement plasti- que du béton. Pour la post-tension aucune perte immé- diate, due à la déformation élastique du béton, ne se produit et o'est surtout le retrait qui se manifeste mais une perte, due au frottement, peut avoir lieu si l'armature est empêchée de se dilater librement.
L'epplioation de le précontrainte n'avait pas, en pratique, une importance économique aussi long- temps que le précontrainte initiale devait rester en dessous des sollicitations permises par l'acier doux, o'est-à-dire environ 1400 kg/cm2, pour tenir compte des conditions existantes, puisque les pertes de la
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précontrainte étaient trop élevées et que celle-ci devenait graduellement inefficace .
Il existe une différence distincte entre la pré-tension et le post-tension, en ce qui concerne l'ef- ficacité de le précontrainte initiale et le comportement de l'ensemble. Avec le post-tension, an effort de trac- tion relativement plus grand reste efficace qu'avec le pré-tension. Toutefois, par suite du manque de liai- son existent entre ltermeture et le béton, la déforma- tion totale et permanente ainsi que- le largeur des fen- tes sont notablement plus grandes comparativement à celles qui se produisent pour des constructions pour lesquelles une partie considérable de l'ermature est liée au béton.
Par le présente invention on a recours,pour le plupart des application% à la post-tension et on profite de tous les avantages que procure cette métho- de, o'est--dire le fabrication en masse des éléments constitutifs ou le montage sur place d'une construction en béton, sens que les produits soient obligés de res- ter dans le moule jusqu'à ce que le béton ait durci et ait étteint une résistance telle que le pré-compression puisse être transmise, sens danger, à celui-ci. Un autre avantage) obtenu par rapport à presque toutes les méthodes de post-tension, résidè dans le feit que l'on évite toute perte due eu frottement, les tirents su- bissant une précontrainte de valeur uniforme sur toute leur longueur.
Jusqu'à un certain degré et pour le plupart des méthodes existentes de post-tension, pour lesquelles le liaison est interrompue ou empêchée. l'armature est en contact avec le béton et est donc empêchée de se dilater librement. La seule disposition
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comme, pour laquelle la tension peut s'exercer unifor- mément sur toute le longueur de l'armature, est celle suivent laquelle l'armature est logée dans les tubes sans lestoucher.
En faisant intervenir un troisième oonsti- tuant, o'est-à-dire la matière de remplissage, on ob- tient d'autres avantages. Quand celui-ci est un adhé- sif,un lien additionnel est obtenu entre le constituant de remplissage, d'une part, et le constituent tirant, d'autre part, de qui procure les avantages spécifiques de le pré-tension o'est-à-dire une réduotion de la déformation totale et permanente et une diminution de la largeur des crevasses. On obtient ainsi une combi- naison des avantages de la pré-tension et de la post- tension.
Il est également possible de se servir, comme remplissage, d'une matière plastique et oohésive ce qui protège l'armature et permet un ré-a j ustement ultérieur de la tension, ce qui ne peut Atre réalisé efficacement avec aucun des autres systèmes connus pour lesquels l'armature touche le béton et pour lesquels le frotte- ment entre le béton et l'armature empêche une dilatation uniforme de l'armature. Un certain frottement, entre le tirant et le remplissage, se produit également dans un élément de construction obtenu selon l'invention mais ce frottement est notablement plus petit que celui qui se produit entre des tirants et du béton, puisque le remplissage est en une matière oohésive.
Une application particulière de l'objet de l'invention permet de simplifier notablement la mise sous tension alors que pour les méthodes de post- tension, le mise sous tension est généralement effec- tuée pour chaque pièce séparément, Le pré-compression étant transmise au béton durci par des plaques d'appui
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montées sur les extrémités de ces tirants, il est pos- sible, selon l'invention, de tendre les tirants sur toute leur longueur en prenant appui sur des blocs d' ancrage établis à leurs extrémités. Les éléments moulés et durois, par exemple des éléments uniques ou des as- semblages ùe bloos fabriqués en messe, si on le dé- sire, sont mis en place avec les tirants tendus logés dans leurs rainures.
Aux extrémités de chaque élément on prévoit des dispositifs simples d'egrippage et d' ancrage et comportent par exemple des mâchoires pour retenir les tirants tendus ou des coins pour les fixer.
Quand lestirents, aux extrémités de tous les éléments d'une même longueur, sont ainsi agrippés, on coupe les extrémités dépassantes et la pré-compression est elors transmise aux éléments individuels.
Deux autres variantes existent pour le mise en oeuvre de l'invention, et suivent une de ces varian- tes le pré-compression est transmise d'abord temporai- rement eu constituent moulé et le remplissage est oons- titué par un adhésif qui transmet, en permanence, la pré-comprecsion. Suivent l'entre variante, le pré- compression est transmise directement par le remplis- sage au constituant moulé? Dans ce dernier ces, les tirents des éléments individuels restent tendus jusqu' à ce que le remplissage ait durci. Ces deux variantes ne correspondent pas à un procédé de post-tension mais à un de pré-tension avec tous les avantages et incon- vénients de procédés de ce genre.
Elles permettent, toutefois, de faire intervenir l'avantage de l'inven- tion, c'est-à-dire une tension des tirants sur toute leur longueur et le possibilité de fabriquer les élém mentsindividuels en niasse.
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Si l'effort de tension a une valeur telle qu'au cours de l'usage, même après que toutes lesper- tes de la contrainte ont eu lieu, les sections trens- versales du béton subissent des sollicitations perma- nentes par compression, les fatigues du béton par trac- tion étant totalement exclues, on peut garantir l'in-
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exifltenoe des fnnts ou ornVPF1SOF1 el, nn obtient un pro- duit, même s'il est constitué par des blocs séparés et assemblés, qui se comporte d'une manière similaire à celui obtenu avec un matériau homogène , Pour obtenir unte telle répartition des fatigues, avec exclusion de tout effort de traction dans le produit moulé,
on doit exercer sur l'armature un effort de traction qui est égal ou supérieur à une valeur qui peut être considérée comme correspondent à la limite d'une répartition rec- tiligne des fatigues avec une résultante nulle des ef- forts de traction à le fibre tendue qui se trouve à l'extérieur de la section quand le charge calculée ma- ximum se présente après qu'on a tenu compte de le plus grande perte possible de le précontrainte. Une telle tension est désignée ci-eprès comme étent une précon- trainte totale alors qu'une tension obtenue avec un effort de traction moindre est désignée comme étant une précontrainte partielle.
Dans ce dernier cas l'effort de traction a une valeur telle que, sous l'effet de la charge utile et après que les plus grandes pertes possibles de la précontrainte pnt eu lieu, il se produit, par suite de la contre-flexion de l'ensemble et de la pré-oompression du béton (et dans un ces également à cause de l'arma- ture non-tendue), une sollicitation de le section trans- versale qui est fatiguée dans les conditions les plus
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défavorables, cette sollicitation correspondant à une répartition rectiligne des fatigue dans un matériau homogène avec une résultante des efforts de traction qui est supérieure à le résistance à' le traction du béton. L'effort de traction est considérablement moin- dre que celui à utiliser pour une précontrainte complè- te.
Des essais ont prouvé que la valeur de l'effort de traction n'influence pas le résistance à la traction de l'ensemble et, par conséquent, ne diminue pas le fac- teur de sécurité oontre la rupture. Des essais ont éga- lement prouvé que dans les éléments, à précontrainte partielle, le production de crevasses dangereuses est évitée et que leur élasticité est fortement améliorée.
De plus les fentes ou crevasses deviennent absolument invisiblesquand le charge cesse d'agir.
Les deux procédés, o'est-à-dire la précon- trainte totale et le précontrainte partielle, peuvent être utilisés pour la présente invention dont l'objet correspond à une nouvelle contribution à la technique de le précontrainte quand on fait intervenir une ma- tière de remplissage adhésive comme troisième consti- tuent ce qui permet de combiner les avantages de la post-tension (pertes plus petites pour la précontrainte initiale et simplification de le fabrication) avec ceux de la pré-tension (liaison agissent entre l'armature tendue et le constituent moulé, ce:¯qui évite le produc- tion de larges fentes et une déformation trop grande).
Une précontrainte partielle convient dans le ces où le constituant moulé est constitué en un seul élément et contient une partie de l'armature alors que la préoon- trainte totale convient mieux à un élément composé dans lequel le constituant moulé est formé par plusieurs
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blocs distincts réunis entre-eux par des liens avec intervention d'une matière de remplissage cohésive pour laquelle aucune liaison n'existe entre les liens et le oonst it uant moulé.
Les dessins oi-annexés montrent, à titre d' exemple et schématiquement, plusieurs modes de réeli- setion de l'invention.
Le fig. 1 montre, en élévation, un élément de construction, tel qu'une poutre, établi selon l'in- vention, le constituant moulé étant en une pièce.
Les figs. 2 à 6 montrent, en coupe trensver- sale, des éléments énelogues avec des sections trans- versales différentes, les figs. 2 à 5 montrent des sec- tions rectangulaires et la fig. 6 une section en forme de T.
La fig. 2a montre, en vue de côté, un détail de l'armature de le section indiquée sur la fig. 2.
Les figs. 7 et 9 montrent, en vue de côté, des modes d'assemblage des éléments de construotion obtenus selon l'invention.
Les figs 8, 10 et 11 montrent, en coupe lon- gitudinale et à plus grande échelle, des détails de ces modes d'assemblage.
Le fig. 12 montre, en coupe transversale et à plus grande échelle, des détails du mode d'assemblage selon les figs. 9 et 11.
Les figs. 13 et 14 montrent, semblablement , d'autres modes d'assemblage.
Le fig. 15 montre, en élévation, une plaque d'ancrage avec des dispositifs d'agrippage qui peuvent être utilisés pour l'assemblage d'un élément de cons- truction obtenu selon l'invention.
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Le fig. 16 montre, en vue de coté, un des dispositifs d'agrippage selon le fig. 15.
Les figs. 17 et 18 sont des diagrammesdes sollicitations indiquant la répartition des efforts respectivemeht dans le ces d'une précontrainte totale et d'une préoontra inte partielle.
Les figs. 19 et 20 montrent, respeotivement en élévation et en coupe transversale, une partie d'un dispositif tendeur qui peut être utilisé quand le cons- tituant moulé est fabriqué sur place.
Les figs. 21 et 22 montrent, en élévation, respectivement deux éléments de construction diffé- rents, établis selon l'inventiàn, pour lesquels le oonstituant moulé est formé par plusieurs blocs moulés et assemblés.
Lesfigs. 23 à 25 montrent, en coupe longi- tudinale, des joints différents formés entre les bloos des éléments des figs. 21 et 22.
Les figs. 26 et 27 montrent, en coupe trans- versale, des blocs creux, de préférence en briques ou argile et qui peuvent servir à la constitution d'élé- ments selon les figs. 21 et 22.
Les figs. 28 et 29 montrent, en coupe trans- versale, des parties de planchers obtenus à l'aide d' éléments établis selon l'invention et à l'aide de bé- ton armé.
Le fig. 30 montre, en coupe transversale, un élément de construction établi selon l'invention, le constituant moulé étant oonstitué, de préférence, par plusieurs briques en verre.
La fig. 31, enfin, montre, sembleblement, un élément de construction établi selon l'invention et
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qui a une section transversale en X, le constituent mou- lé étant constitué, de préférence, par plusieurs blocs en une matière plastique.
L'élément deconstruction 1, montré sur les figs. 1 et 2, forme, per exemple, une poutre en béton armé comportant un constituent moulé!! eyent une sec- tion transversale rectangulaire et dans lequel sont ménagées des rainures le long des deux angles inférieurs, deux constituants b formés par des tirants précontraints et deux constituants d formés, par exemple, par un mor- tier au ciment adhésif, qui entourent complètement les tirants b.
Dans l'élément 1 sont logés des armatures longitudinales 2 (dans la zone inférieure de traction) et 3 (dans la zone supérieure de compression) avec des fers transversaux 4 constitués, de préférence, en deux parties 4a et 4b ce qui permet de loger facilement, les tirants b dans les rainures 5, les fers 4a et 4b étant ensuite reliés eux tirants b, par exemple en les enrou- lant autour de ceux-ci, quand on se sert de fils ou en les accrochant autour des tirents b quand ces fers sont constitués par des tiges ou des bandes (figs. 2 et 2a).
Aux extrémités des tirants .± sont établies des plaques d'ancrage 6, logées de préférence dans des encoches 7 ménagées dans les extrémités de la poutre, afin que l' on puisse remplir ces encoches avec la matière de rem- plissage ± ce qui protège également les moyens d'an- orage contre la rouille et/ou le feu.
La fig. 3 montre une variante de le poutre pour laquelle les rainures 5 et les matières de rem- plissage a ne se trouvent pas aux angles inférieurs mais à l'extrémité inférieure des faces latérales.
Dans ce cas on n'e pas prévu d'armatures longitudina- les 2. Sur le fig. 4 on a prévu une rainure 5 dans la
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face inférieure et dans laquelle sont logés deux ti- rents b alors qu'une autre rainure 5' est ménagée dans la face supérieure avec un tirant b'. L'armature lon- gitudinale 2 est, dans ce ces, relativement faible et sert uniquement à maintenir en place les fers 4 qui sont constitués en deux parties, en forme de C, dont les extrémités pénètrent dans les rainures 5 et 5' et sont enroulées autour des tirants ± et b' après le mise en place de ceux-ci. Il n'est pas essentiel que les fers 4 soient reliés aux tirants ± etb' et ils peuvent être établis seulement dans la masse de la poutre comme montré sur les figs. 2 à 4 sans pénétrer dans les rai- nures 5.
Ces fers pe uvent également être supprimés oom- plètement comme visible sur le fig. 5. Le tirent supé- rieur b' est prévu, de préférence, quand l'élément deit subir une précontrainte totale.
La fig. 6 montre une poutre, à section en forme de T , qui comporte se ulement une rainure 5 à sa face, inférieure,. alors que l'armature longitudinale 2 est relativement plus forte que dans le ces de la fig.4.
Les fers 4 sont constitués, de préférence, en deux par- ties qui sont reliées entre-ellesaprès que le tirent b a été logé dans sa rainure. Quand on se sert d'une er- mature longitudinale 2 de section transversale oonsi- dérable (figs. 2 et 6), il est à conseiller de faire in- tervenir une précontrainte partielle pour les tirants o'est-à-dire que ceux-ci sont constitués, de préféren- ce, par un fil à résistance élevée qui est tendu avec une précontrainte importante mais le valeur de l'effort de tension est beaucoup plus feible que celui néoessaire à une précontrainte totale.
Les tirents b et les ar- matures longitudinales incorporées, qui sont constituées
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également de préférence par des fils à résistance éle- vée, coopèrent et forment une armature à traction com-
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bin6o pour l'61énnnt au cec 0<1 aolui-oi doit pr6EHH\ter une certaine résistance à la traction.
Les poutres peuvent avoir d'autressections transversales que celles montrées sur les figs. 2 à 6, par exemple en forme de I et l'invention peut être ap- pliquée à d'autres oonstruotions en béton armé) d'une manière générale, qui sont sollicitées suivent une ou plusieurs directions tout en jouent le rôle du consti- tuent moulé e.
Ci-dessous on indiquera, à titre d'exemple, quelques méthodes de fabrication et d'assemblage des éléments de construction analogues à quex .- montrée sur les figs. 1 à 6.
Sur les figs. 7 et 8 on montre, en vue en bout et respectivement à petite et à grande échelle, une rainure destinée à recevoir des tirants b oonsti- tués par des fils minces et plus spécialement dans le cas où. l'on a recours à deux rainures 5 comme sur la fig. 2. On enroule alors le fil b autour de l'élément moulé 1 posé horizontalement sur un support 8 avec les rainures 5 placées en haute Des plaques d'ancrage 6 sont prévues dans lesquelles on ménage des rainures plus petites qui permettent le maintien en place des fils b dans les rainures 5 de manière qu'un intervalle suffisant subsiste entre la matière moulée et le fibre extérieure de ces fils. Les plaques 6 sont ensuite re- oouvertes avec le matière de remplissage c et les fils b sont empêchés de venir toucher la partie moulée a eu fond des rainures 5.
Les fils b, qui sont enroulés autour de l'élément 1, forment, à une extrémité, une
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boucle 10 dans laquelle on engage une barre 11, celle- ci étant utilisée comme un levier pour tendre le fil jusqu'à ce que la tension nécessaire soit etteinte, ce qui peut être déterminé à l'aide d'un extensomètre ou à l'aide d'un diapason en correspondance avec le préoontreinte que l'on veut donner à la partie libre du fil comprise entre les plaques d'encrage 6, établies aux extrémités de l'élément 1 où les fils, formant les tirants b, sont supportés dans les rainures 9 ménagées dans ces plaques 6.
La barre 11 peut alors être remple- cée par une petite pièce métallique qui forme un organe d'ancrage pour le fil tendu 8 et le pression, produite par cette tension, est transmise aux faces terminales de l'élément 1 par les plaques d'encrage 6? Les rainu- res 5 et 9 sont remplies ensuite avec un mortier eu ci- ment, qui n'est pas liquide ou avec du béton ce qui peut se faire soigneusement et complètement puisque les rainures se trouvent dans les feces extérieures de l' élément et le partie supérieure de celui-ci. Comme le mortier est mis en pièce, de préférence, en ayant une consistance plut8t sèche, il est possible, oonfor- mément à l'invention, d'obtenir une résistance oonsi- dérable ce qui diffère de ce que l'on obtiendrait avec des mortiers plus liquides.
Cette résistance n'est, toutefois, pas équivalente à celle obtenue dans l'élé- ment moulé a qui contient des matériaux ayant une gra- nulométrie appropriée et parmi lesquels certains ont des dimensions plus grande alors que la matière de rem- plissege adhésive .2. contient seulement des fines parti- oules, telles que du sable, exempté quand les rainures sont relativement grandes quand on se sert de béton armé comme matière de remplissage. Il est possible et
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oonseillable d'établir une bonne liaison entre la ma- tière de remplissage 0 et le constituant moulé a en soumettant les faces des rainures à un traitement spé- cial par lequel celles-ci sont rendues rugueuses ou en faisant intervenir des moyens de liaison supplémentai- res de toute manière connue.
Cette méthode est limitée à l'usage d'un fil mince ou de plusieurs fils placés les uns à côté des autres et qui sont enroulés autour des pièces avec rainures 9, dont question plus haut.
Quand le fil est trop épais, il est difficile de le courber pour l'engager dans ces rainures. Il est, évi- demment, possible d'appliquer cette méthode également aux poutres ayant des sections analogues à celles mon- trées sur les figs. 3 à 5, mais dans le cas de la fig.
5, ceci n'est possible que si la section des tirants et les tensions de ceux-ci sont les mêmes dans la par- tie supérieure et dans la partie inférieure de la pou- tre. Dans ce cas on doit remplir les deux rainures sé- parément et quand les poutres occupent des positions différentes puisque la rainure à remplir doit se trou- ver chèque fois à le partie supérieure de la poutre.
Un autre mode de réalisation est montré sur les f igè. 9 et 10 et pour lequel on constitue lesti- rants b par des tiges ou des barres métalliques. Le
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uot!l:Itltutll1t lIIou16 a ont tlnal.Qe;110 i1 oç:dui do la fiv. 4 et on le place horizontalement sur un support 8 avec se rainure 5 orientée vers le haut. Les deux extrémi- tés de chaque tirant sont filetées et ces tirants sont logés dans le rainure 5 en ayant leurs positions déter- minées par des trous 12 ménagés dans leurs plaques d' encrage 6 et dens lesquellesces extrémités sont en- gegées.
La mise sous tension est obtenue à l'aide
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d'éorous de serrage 13, engagés sur les extrémités fi- letées 14 des tirants et prenant appui sur les plaques d'encrage 6 qui chevauchent les extrémités de le rai- nure 5 de sore que le tension des tirents est trans- mise, par les plaques d'encrage 6, aux faces terminales du constituant e. L'importance de le tension est me- surée per l'allongement, Quand le rainure 5 est trop large pour permettre un chevauchement économique des plaques d'encrage 6, on peut prévoir des talons sup- plémentaires (fig. 11) sur le constituent moulé,!! eux extrémités de la rainure 5 et dans les encoches 7, ces talons ayant des rainures plus étroites 16 (fig. 12) qui doivent Atre chevauchées per les plaques d'ancra- ge 6.
La rainure 5 et les encoches 7 sont ensuite soig- neusement remplies avec du mortier eu ciment collant. du béton ou analogue.
Une autre méthode pour assembler simplement plusieurs éléments est montrée sur les figs. 13- 16.
Dans ce ces les tirents b sont tendus avant d'être lo- gés dans les rainures des éléments séparés. Plusieurs de ces tirants, constitués par des fils ou câbles, sont placés les uns eu dessus (fig. 13) ou à c8té (fig. 14) des autres. Les tirants b sont tendus individuellement ou simultanément entre des bics d'encrage et sur une longueur relativement grande par un dispositif de trac- tion quelconque. Par exemple, quand on se sert de fils minces, ils peuvent être enroulés autour d'une tige filetée comme pour un piano. Les constituants moulés a sont placés sur un support 8, l'un à côté de l'autre de manière que les tirants tendus b, de préférence eu nombre de deux, soient logés dans les rainures réspeo- tives de ces éléments.
Les plaques d'ancrage 6, qui
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chevauchent les rainures, sont de préférence logées dans des encoches 7, comme ci-dessus, et comportent des mâchoires 17 qui serrent les tirants tendus b (figs.15 et 15). La poutre de la fig. 15 a une section transver- sale analogue à celle de le fig. 2 avec deux rainures latérales 5. Les mâchoires 17 sont formées à l'aide de pièces auxiliaires 20 dont les extrémités internes pren- nent appui sur des talons 19 des plaques d'ancrage 6.
Ces mâchoires peuvent être analogues à celles des dis- positifs qui servent à mesurer l'allongement des tiges ou fils en acier à haute résistance.
Une fois que les fils sont serrés entre les mâchoires, il ne se produit aucun glissement entre cel- les-ci et les fils, même si ceux-ci ont un diamètre ré- duit et une résistance élevée et même si le traction, exercée sur ces fils, correspond presque à leur charge de rupture et que leur section transversale diminue donc d'une manière substantielle. D'autres moyens con- nus peuvent être utilisés pour maintenir les tirants après leur tension, par exemple en serrant les mâchoi- res mobiles 20 contre les mâchoires fixes 18 per des
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vis ouvrete:nent las pioues 20 an <.11u'oul<.1nt dots fila minces autour des mâchoires fixes 18 et autour des ti- rants b et en tortillant les extrémités de ces fils minces.
On peut aussi se contenter de serrer les ti- rants b, par des légatures, aux pièces fixes 18 sans faire intervenir les pièces mobiles 20. Comme les en - ches 7 sont ensuite remplies avec du mortier au ciment c, un tel encrage peut suffire puisque le mot-tier em- pêche que les ligatures se détachent.
Après avoir retenu ainsi tous les tirants b et en admettent que les plaques d'ancrage 6 sont serrés
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fortement contre les feces terminales des éléments 1 dans les encoches 7, on coupe tous les tirents b, fai- sent partie d'un même groupe, dans ceséléments à pro- ximité de leurs oyens de retenue, et, de cette meniè- re, on transmet l'effet de la tension de ces tirants aux fèces terminales des constituants moulés, aux en- droits des encoches 7. On remplit ensuite les rainures 5 avec le constituent de remplissage.
Dans tous les cas, le même résultat est ob- tenu en transmettant la tension des tirents b, sous forme d'une pression, au constituent moulé a comme dans le ces de le post-tension des tirants, comme décrit plus haut. En ayant recours à un constituent de remplissage, qui est collant ou qui adhère aux constituants a et b, on obtient un autre avantage. Un élément, obtenu selon l'invention, se différencie des éléments précon- traints en béton armé non seulement par le simplifioe- tion de leur fabrication mais également par une coopé- ration différente des trois constituants de l'élément, comme expliqué ci-après.
D'abord, il est à noter que dans le ces de le pré-tension, les éléments doivent rester dans les moules jusqu'à ce que le béton ait durci suffisamment pour pouvoir encaisser les efforts résultent de le pré- contrainte, ce qui rend le fabrication en masse plutôt difficile puisque l'aire de travail doit être très grande. Dans le ces de le post-tension, cet inconvé- nient est évité et le décoffrage peut se faire comme à l'ordinaire. Par contre, la mise sous tension des tirants ne peut se faire, d'une manière simple, que dans le ces où l'on se sert de tiges filetées et d' écrous et elle devient assez compliquée dans le cas de fils en acier à haute résistance pour lesquels l'ob- tention de filets est difficile ou impossible.
En ce
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qui ooncerne les pertes de la tension initiale, on a déjà dit que oelles-ci sont beaucoup plue petites dans le ces de le post-tension pour laquelle une grande par- tie du retrait a déjà eu lieu au moment de la tension alors que pour le pré-tension ces pertes sont considé- rables. D'autre part, pour un élément précontraint en béton armé, comportant des armatures post-tendues, il se produit des déformations et crevasses importantes pour la raison que les deux constituants, béton a et tirants b, ne forment pes un ensemble homogène comme ) dans le cas deré-tension, mais deux ensembles sépa- rés.
Pour les éléments, obtenus selon l'invention et tels que décrits, on est en présence d'un troisième constituent, qui est le remplissage ±. et qui, lorsqu' il est un adhésif, essuro le liaison avec les deux eu- tres constituants pour former un ensemble intégral.
Cette particularité a une importance particulière oom- parativement au cas de la post-tension partielle ap- pliquée antérieurement et pour lequel, surtout si l' élément ne comporte pas d'autres armatures non-tendues, il peut se produire des crevasses d'une importance dangereuse.
Mais également avec le post-contrainte tota- le, le denger de la production de crevasses et déforma- tions importantes est formement diminué pour la raison que les armatures tendues sont liées à l'ensemble. Dans ce cas, toutes les crevasses ou déformations, qui peu- vent se produire pour une charge supérieure à celle prévue dans les calculs, disparaissent quand la sur- charge cesse d'agir. Par contre, quand aucun lien n' existe entre les constituants, ces crevasses et défor- mations sont beaucoup plus grandes et une partie con- sidérable de ces défauts devient permanente. Comme
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des essais l'ont montré, les déformations, observées avant la formation des crevasses, sont beaucoup plus petites pour un élément avec précontrainte totale avec armature liée que pour un élément dans lequel le lien est détruit.
Un élément en béton armé avec un remplissage additionnel et adhésif, obtenu selon l'invention, tel que décrit plus haut, peut donc être considéré comme étant un ensemble complexe dans lequel la précontrainte est transmise eu constituant moulé.!! par les extrémi- tés des tirants b, d'une manière similaire à ce qui se produit avec la post-tension du béton armé selon la pratique antérieure et pour laquelle le lien n'existe constructions pas (ce qui est différent des/précontraintes avec une armature pré-tendue du genre connu), une liaison addi- tionnelle étant obtenue par le constituent adhésif de remplissage o. Tomme pour la post-tension, les pertes de la précontrainte initiale sont donc fortement rédui- tes comparativement à celles obtenues aveo une pré- tension.
Un lien particulièrement bon entre le consti- tuant.!;!, et les constituents a et b peut être obtenu par des traitements et agencements spécieux, comme décrit plus haut.
Il est possible de tendre les tirants à un degré tel que l'on obtienne une précontrainte totale, la répartition des efforts, sous la charge envisagée par le calcul et après que les pertes les plus grandes pos- sibles ont eu lieu pour la précontrainte, se faisant comme montré sur la fig. 17 de manière qu'une pression permanente se produise seulement dans les différentes parties d'une section transversale c'est-à-dire des efforts de compression fl et f2 aux fibres extérieures.
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L'effort de tension, nécessaire pour obtenir le pré- contrainte totale et le sollicitation résultent de le transmission de l'effet de cette tension au oonstitu- ent moulé a, sont tellement importants que cette solu- tion n'est à envisager que pour des éléments 1 ou des constructions pour lesquels on veut être absolument certain que des crevasses ne peuvent pas se produire, sous charge comme par exemple dans le ces de réser- voirs à liquides, de barques, etc..
Dans tous les au- tres ces on adopte, de préférence, une précontrainte partielle pour laquelle on obtient une répartition des efforts analogue à oelle de la fig. 18 avec un effort de traction f'2 dans la partie sollicitée de la manière la plus défavorable, dans le cas d'une répartition rec- tiligne, cet effort de traction correspondant à une partie considérable de ou supérieure à la résistance à la traction du béton.
Pour les exemples des figs. 2 et 6, une arma- ture longitudinale 2, ayant une importance considérab- le, est incorporée dans le constituent moulé a, cette armature non-tendue étant soumise à une pré-compression par la transmission de le tension des tirants b et cet- te armature coopère, en outre, avec ces tirants b sous forme d'une armature de traction, qui est pré-comprimée, non-tendue et liée à l'élément. Pour les exemples se- lon les figs. 3 et 5, ces armatures 2 font défaut et pour l'exemple selon le fig. 4, das armatures 2 sont relativement faibles et les tirents pré-tendus forment uniquement l'armature de traction pour l'élément quand celui-ci est sollicité par flexion.
Si le remplissage collant c est constitué par du matier de ciment ou tout autre matériau; diffé- rent du béton qui forme le constituant moulé a, les elements obtenus se distinguent de ceux fabriqués
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selon les procédés antérieurs (à précontrainte totale ou partielle) non seulement par leur méthode de fabri- cation et par la manière dont l'effort de tension est transmis, mais également par le fait que l'on est en présence de trois constituants; le béton a, les tirants b et le remplissage .± qui entoure entièrement les ti- rants et qui est en une met ière différente du béton , au lieu de ne comporter que deux constituants: le béton et l'armature. Dans chaque ces toute l'armature est tendue ou une partie seulement de celle-ci est tendue alors que le partie restante ne l'est pas.
Même si le matériau de remplissage a est le même que celui du composé moulé e (par exemple du bâton), il existe une différence non se ulement dans le procédé de fabrication,puisque l'armature n'est pas répartie dans le béton quand se tension a lieu, mais également dans le menière dont ''- sa produit une coopération des constituants dans les éléments précontraints en béton armé, connus jusqu'ici, et dans ceux qui font l'objet de la présente invention dans lesquels l'effort de tension est transmis effectivement par les extrémités des tirants comme dans le ces connu de le post-tension.
De plus, l'armature tendue est efficacement liée, à l'aide du remplissage, au béton du constituant moulé comme dans le cas connu de la pré-tension. Les caracté- ristiques principales de le transmission de l'effort de tension eu béton, dans les construotions connues avec armature pré-tendue ou post-tendue, sont ainsi combi- nées dans les éléments obtenus selon l'invention. Il est à noter, toutefois, que le béton ne peut être uti- lise, comme romplissage c, que dans le ces où les rei- nures 5 ont une section transversale assez grande efin que les particules assez grossières du béton puissent
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être engagées entre les tirents b et les feoes du constituent moulé a.
Le procédé de fabrication, expliqué à propos desfigs. 13 à 16, peut être modifié en ce sens que les tirants b ne sont plus encrés à des plaques 6 qui trans- mettent l'effort, résultent de leur tension, eu cons- tituant mis que le pré-compression est seulement transmise à l'aide du remplissage adhésif c. Dans ce cas, on place le ou les éléments moulés sur un support 8 avec les tirants tendus b logés dans les rainures 5.
On ne prévoit pas, alors, les encoches 7, les plaques d'ancrage 6 et les dispositifs d'agrippage 17. Le rem- plissage adhésif ± est alors introduit soigneusement dans les rainures 5 et les élémentsrestent dans cette position jusqu'à ce que le remplissage soit devenu assez résistent pour pouvoir supporter la pression exer- cée sur lui par lestirants libérés b, le remplissage transmettent ensuite cet effort au constituent moulé e.
Cette variante ne présente pas les avantages invoqués ci-dessus par rapport aux méthodes connues, c'est-à- dire le combinaison des caractéristiques de la pré-ten- sion et de la post-tension, mais elle est néanmoins nouvelle, en ce qui concerne le procédé de fabrice- tion, et également pour la raison que les différents éléments peuvent être fabriqués en messe et ne doivent pas rester dans les moules puisque des pièces a, déjà moulées, doivent seulement rester sur le support 8 jusqu'à ce que le remplissage .± ait atteint une résis- tance suffisante et sans que 1(*on ait à faire interve- nir aucun coffrage ou moule spécial pour remplir les rainures. Malgré tout on doit disposer, pour ce travail, d'une aire relativement étendue.
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Sur les figs. 19 et 20 on a montré schémati- quement comment on peut réaliser l'invention pour des constituants moulés e febriqués sur place , Dans ce ces des rainures 5, de le longueur nécessaire, sont étab- lies dans les faces externes de chaque constituent a.
,Aux extrémités de ces rainures sont prévues des enco- ches 22 et 22a. Lestirants b sont introduitsdans ces rainures 5 et une de le urs extrémités est retenue par un pleque d'ancrage 6 logée dans une enooohe 22a. Dans l'autre cavité est logée une tige transversale encas- trée, par se partie 23, dans le constituent moulé et dont la partie saillante 24 est filetée et sur cette partie est engagée une bobine 25 par son noyau tarau- dé. Les extrémités correspondantes des fils, forment les tirants b, sont enroulées autour de la bobine qui peut être déplacée anguleirement autour de la partie 24 à l'aide d'une clé avec un grand bras pour que les ti- rants soient tendus jusqu'au degré voulu. Ensuite un écrou de blocage 24a peut maintenir le bobine à le po- sition voulue.
Après on introduit le remplis sage .± dans les rainures 5 et dans les encoches 22 et 22e qui sont ainsi remplies. On peut, évidemment, se servir d' autres moyens tendeurs et qui forment, en même temps, des moyens d'ancrage dans l'encoche 22 qui se trouve d'un côté de l'élément alors que l'encrage, de l'autre côté, peut être réalisé en incorporent les extrémités correspondantes des tirants b dans le béton forment le constituant a, ce qui permet d'omettre l'encoche 22a.
A la place d'un remplissege adhésif c on peut introduire une matière oohésive et plastique dans les rainures et encoches et dans ce ces on n'obtient aucune liaison additionnelle par le troisième constituant, mais cette solution permet de ré-ajuster et même de
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modifier le degré de la tension à tout moment et sens difficulté, eu ces où les moyens tendeurs se trouvent dans les cavités comme dens le ces des figs. 7 à 10 et des figs. 19 et 20. Dans le ces où les tirants ten- dus sont agrippés, des moyens de traction auxiliaires seraient nécessaires pour obtenir le réglage ultérieur ou le modifioation du degré de tension.
Sur les figs. 1 à 6 on a montré l'application de l'invention eu ces où le constituant e est formé par un élément unique en béton armé. Il est, évidemment, également possible de mouler le constituant a sens ar- mature à l'aide de béton ou tout autre matériau mou- lable.
Un autre mode de réalisation de l'invention est montré sur les figs. 21 à '25 pour lequel on se sert de plusieurs blocs préfaçonnés et fabriqués en masse en une matière moulable ou plastique et non-métallique ou en pierre naturelle, ces blocs étant utilisés pour former le constituant a.
Les figs. 21 et 22 montrent des poutres obte- nues de cette manière, les blocs individuels ayant, de préférence, des fèces jointives 26 inclinées et dispo- sées symétriquement par rapport au plan transversal médian de le poutre agin que l'on obtienne une meilleure répartition de la charge et pour éviter que les tirants soient sollicités par cisaillement (fig. 21). On est ainsi amené à utiliser des blocs ayant trois formes dif- férentes, un bloc central 27, plusieurs blocs intermé- diaires 28 et deux blocs terminaux 29.
Dans le cesde la fig. 22, les joints 26 oomportent des paliers horizontaux pour la transmission de la charge et pour éviter le cisaillement des ti- rants.
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Dans oe ces, le bloc central 31 diffère seu- lement des autres blocs 32 qui peuvent servir égale- ment comme blocs terminaux. Le forme des différents bloespeut être, bien entendu, différente de celle mon- trée sur les figs. 21 et 22 et leur liaison peut être constituée, par exemple, par des rainures et languet- tes. Aux joints on intercale de minces couches de mor- tier au ciment ou tout autre lient adhésif ou cohésif.
Quand on se sert du mortier au ciment, il est préférab- le d'utiliser un mortier sec et à résistance élevée car dans le plupart des ces le résistence du consti- tuent moulé a sere plus grande que celle d'un mortier ordinaire. Quand plusieurs éléments doivent être as- semblés, ceci peut être avantageusement fait de le ma- nière indiquée plus haut pour un seul élément, c'est- à-dire en les posent horizontalement sur un support.
Pour obtenir une réslstance élevée et une épaisseur constante des joints il est à conseiller, quand on se sert d'un mortier eu oiment adhésif, de poser un bloc à côté de l'autre après que le mortier a été appliqué sur les faces jointives et de serrer l'ensemble tempo- reirement à l'aide d'un fil souple pendent que le mor- tier durcit. Cette liaison peut être effectuée d'une manière ahalogue à celle indiquée à propos des figs. et 8 mais plus simplement. Le fil souple peut être ai- sément déroulé ou dégagé des blocs assemblés quand ceux- ci sont devenus solidaires les uns des autres et on peut ensuite procéder à la mise en place des tirants b par l'une des méthodes indiquées à propos des figs. 8 à 20 après quoi on introduit le matière de remplissage c dans les rainures prévues à cet effet.
Cette liaison temporaire par des fils souples peut, dans certains cas et notamment quand on ne prévoit pas des tirents
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supérieurs b' (visibles sur les figs. 27, 30 et Si), rester en place à proximité de le face supérieure de l'ensemble jusqu'à ce que celui-ci est monté dens la construction à obtenir quand le poids mort de l'élément est suffisemment pour équilibrer toute tendance à une contre-flexion produite par les tirants précontraints b. Si nécessaire, des tirants supérieurs b' peuvent être prévus à le place des liens temporaires constitués par le fil souple et dont question plus haut.
Les figs. 23 et 24 montrent des coupes longi- tudinales faites à travers des joints analogues à ceux des figs' 21 et 22. On a désigné par 33 la matière qui remplit ces joints. Les blocs 28 et 31 peuvent, aveu- tageusement, être creux en ayant des sections transver- sales analogues à celles montrées sur les figs. 26 et 27. (uend on se sert d'un produit de jointoiement oo- hésif et plastique pour remplir les joints, la liaison temporaire,dont question plus::haut, n'est pes néces- saire. Un tel produit est utilisé, de préférence, quand les blocs ont une résistance à la compression relati- vement grande et quand les surfaces des blocs indivi- duels sont lisses.
Dans ce cas un joint qu mortier moins résistent aurait une tendance à affaiblir l'en- semble de la construction et le produit cohésif et plastique, par exemple de l'asphalte ou analogue, ou une mince couche de mortier au ciment plutôt plastique sert, en réalité, à remplir les inégalités des faces jointives des différents blocs pour obtenir une bonne transmission de le pression dans le ces des sollieta- tions les plus élevées qui se présentent quand les ti- rents sont soumis à une précontraintetotale, 0 'est- à-dire quand la pression est transmise aux blocs ter- minaux. Si les blocs sont moulés exactement et si les
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joints s'emboîtent correctement pour assurer une trans- mission convenable de le pression, un produit de join- toiement n'est pas nécessaire.
Par contre, si les fèces jointives sont irrégulières, il est désirable de se servir d'un produit de jointoiement adhésif constitué par un mortier au ciment de grande résistance. On peut également utiliser, pour un tel produit, une substance fibreuse aisément compressible telle que du carton pour toitures ou une plaque en fibro-oiment. Le fig. 25 montre un joint, en coupe longitudinale, pour lequel on se sert d'une pièce intermédiaire 35 engagée dans les cavités des blocs adjacents 34 au droit de chaque joint. Dans ce CES les fèces jointives des blocs 54 donnent des joints rectilignes qui peuvent rester secs ou qui peuvent oontenir une couche edhésive ou oohésive analogue µbelle décrite plus haut.
Les figs. 26 et 27 montrent, en section trans- versale, divers blocs creux qui peuvent être utilisés avantageusement pour des poutres de planchers et le constituant moulé a étant, de p réfé rence, en une ma- tière céramique. Les planchers peuvent être formés en posent plusieurs éléments analogues les uns à c8té des autres. Si les blocs creux sont obtenus à partir d'un élément de longueur prédéterminée en tronçonnant cet élément en différentes erties de longueur voulue, il est avantageux de prévoir des joints au mortier entre les divers blocs puisque les fèces jointives 'le sont pas égales entre-elles. Mais il est également possible d'assembler les différents blos avec des joints secs.
La matière de remplissage, introduite dans les reinu- res 5, peut être une substance adi,ésive ou cohésive.
Spécialement pour des construotions temporaires il est conseillable d'utiliser des matières de remplissage
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oohésives pour les rainures seulement alors que les joints, formés entre les différents blocs et ceux étab- lis entre les divers éléments juxtaposés, peuvent être secs ou remplis également avec une matière cohésive.
Dans ce ces on peut aisément enlever un seul élément, par exemple une poutre, et le démonter pour utiliser les blocs à nouveau. Pour de tels planchers il est éga- lement possible d'utiliser un couvre-joint 36 en mor- tier de oiment que l'on loge dans les rainures supé- rieures prévues eux bords adjacents de deux éléments ou poutres(fig. 27). Une meilleure répartition des charges peut être obtenue, même si un tel couvrejoint 36 n'existe pas, en relient les feces adjacentes des éléments ou des poutres per des parties emboîtées.
Les figs/ 28 et 29 montrent d'autres modes de réalisation pour des planchers. Dans ce ces le pouvoir portent des éléments n'est pas suffisant pour qu'ils puissent servir indépendamment comme poutres de planchers, par exemple pour la raison que le résistance des blocs est très faible ou que le fil souple enroulé autour des bloos assemblés n'est pas assez fort. Dans ce ces on peut faire intervenir des éléments spéciaux 37 en b6ton avec ou sens armature 38 longitudinale et non-tendue.
Les bloos creux comportent, dans ce cas, des tirants inférieurs 39 (figs. 28 et 29) et une dalle 40, en béton, doit être prévue au dessus des blocs en céramique, elors que des étriers supplémentaires 41 peuvent être logés dans les éléments spéciaux en béton (fig. 29). On a proposé des dispositions similaires mais celle:, qui fait l'objet de l'invention, diffère de oelles-ci en ce que les tirents sont effectivement tendus et que les parties constitutives d'un élément sont formées par trois constituants différents ayant les avantages indiqués plus haut.
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La fig. 30 montre, en coupe transversale, l'application de l'invention à des blocs en verre qui peuvent être utilisés comme éléments pour constituer des planchers translucides.
Généralement il est préférable que ces blocs, après assemblage, subissent une précontrainte totale pour éviter une ouverture des joints et à cet effet on loge également des tirents supérieurs.±' dans les rai- nures 5'. On peut réduire l'effort de tension néces- saire à le précontrainte totale quand des armatures ad- ditionnelles et non-tendues, de préférence également en acier à haute résistance, sont logées dans les rainures qui sont ensuite remplies avec un mortier adhésif ce qui correspond à un élément composé pour lequel le constituent moulé est en une pièce seulement et pour lequel les armatures 2 ont une section transversale oonsid érable.
L'invention permet également l'utilisation de blocs qui, de préférence, ne sont pas creux, en une ma- tière résineuse synthétique dans le ces où les élé- ments obtenus sont sollicités principalement par fle- xion. De tels produits ont une résistance à la compres- sion et à le traction relativement grande mais leur ap- plication pratique pour des constructions, destinées à soutenir les charges, a été limitée à cause des di- mensions réduites qui sont imposées pour une fabrioa- tion en messe.
conformément à l'invention il est pos- sible de se servir de certains produits plastiques et résineux ayant une résistance à le compression élevée en moulent un élément composé, ayant une grande capa- cité portante,/seen servant comme tirants de fils ayant une résistance à la traction très élevée, ces fils étant sollicités par une traction ayant une valeur tel- le que, pour le charge calculée, on n'obtienne que des
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sollicitations permanentes par compression. La fig. 31 montre, en coupe transversale, un exemple d'un tel élé- ment composé, ayant une section en forme de I et dont le résistance eu flambage est également considérable .
Cet élément convient donc aux constructions aéronauti- ques pour lesquelles un grand pouvoir portent doit être accompagné d'un poids réduit. Le résistance relative à la compression, c'est-à-dire la résistance divisée par le poids spécifique est, pour des résines synthétiques, beaucoup plus élevée que pour l'acier doux.
Cette ré- sistance est, pour l'acier doux, d'environ 420 kg/om2 (poids spécifique 7,65) alors que pour le produit,connu sous le nom de "Duramold" et qui est constitué par de minoes oouches de bois dur imprégné d'une solution al- coolique de résine phénolique, après quoi ces couches sont préssées les une; sur les autres en présence de chaleur, cette valeur est de 550 à 975 kg/cm2 (poids spécifique 1,27 à 1,4). Pour une matière fibreuse im- prégnée de résine le résistance relative à le compres- sion atteint même 1400 kg/cm2 (poids spécifique 1,34).
On se rend compte des grandes possibilités qui peuvent ainsi être réalisées en se servant d'élément, assemblés et composés pour supporter des charges.
Il est évident que l'invention peut également être appliquée à des éléments ayant des sections trens- versales différentes et à d'autres matériaux ayant des propriétés analogues à oelles dont question plus haut du moment que l'on fait intervenir les trois constitu- ants dont les rôles spécifiques ont été expliqués.
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"Improvements made to armed construction elements and their manufacturing processes."
The present invention relates to composite building elements, intended more especially to be able to resist mainly to bending, such as beams, stringers, floors, frames or the like and it relates more especially to a construction. combination of prefabricated elements and tensioned tie rods. The invention also relates to the methods of manufacturing these elements.
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It consists, mainly, in constituting the composite elements, of the kind in question, by three constituents comprising a first constituent having a considerable resistance to compression and obtained by molding from a plastic and non-metallic material, this molded constituent being able to have a steel frame and comprising one or more external grooves which are reotilinear and symmetrically arranged which are established in at least one tension zone, the second component being formed by at least one metal tie rod housed in each of said grooves and on which acts a pre-stress greater than 1400 kg / om 2 so that the tensile force thus obtained has a constant value over the entire length of said tie rod, while the third component is formed by a filling material,
housed in each groove of the molded component, the treotion force, constantly acting dens pull it, therefore exerting a compression having a predetermined minimum value on the molded component after all possible losses of the prestressing, as a result of the shrinkage and settling of the molded material have taken place.
The molded component can be made in one piece, for example in the form of a reinforced concrete beam, or 'it:' can comprise several molded hollow blocks assembled by said tie rods and the filling material housed in the external grooves, the 'together thus forming a composite construction element. In the latter case, it is possible to provide adjacent socket joints, faces / inclined or intermediate connecting pieces housed in the cavities when using hollow elements, in order to obtain a better transfer.
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mission of the force and to prevent the tie rods from being stressed by shearing.
Layers of a mortar, having a high adhesive power, can be interposed in the joints formed between the individual blocks or the joints can remain seos, with or meaning the interposition of intermediate members of a sticky substance or a fibrous and compressible material. such as felt, for example.
The element molded in one piece or made up of individual molded bloos, forming the molded component, can be obtained using any of the following materials: a) concrete or the like, for which the plastic material consists of a mixture of natural or artificial particles, preferably having an appropriate particle size and which are light or heavy, and a binder such as cement, lime, glue, resin synthetic or a material having similar properties; the product obtained is one of those known as concrete, lightweight concrete (with pumice stone, crushed slag, cork, sawdust), artificial stone) artificial limestone, synthetic concrete, ar- dry clay or breeze blocks;
b) bricks or enelogues which are hearth and the products obtained are known as bricks, earthenware or baked pottery; (c) glass or the like with which the parts are molten molded and harden as they cool;
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(d) plastics or the like from which the products are molded under high pressure and heat, such as heat-hardening synthetic or thermoplastic resins; e) natural stones.
It is also desired to obtain uniformity of the tensile force over the entire length of the construction element by preventing the pulling component from coming into contact with the molded component during stressing, which can be achieved by tensioning. pull it before it is placed in the groove and the pre-compression being transmitted to the molded component, or by housing the unstretched pull in the groove so that it can touch the molded component and completely surround the taut pull with the filling component.
high-strength steel tie rods (rods and / or wires and / or cables) are advantageously used, the tensile forces, which remain in the tension rods, having a value such that a complete prestressing of l the element is obtained with permanent compressive stresses in the usual tensile zone of the transverse sections of the element, when it is subjected to the payload, even if the greatest possible losses of the initial prestressing has taken place, which prevents cracking and the formation of fractures.
As the filling component, it is possible to use an adhesive capable of forming a bond between the tie rod and the molded component.
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It is also possible to use, as a filler, a cohesive and plastic substance, which does not form a bond with the tension so that the degree of tension of the latter can be modified.
The pre-pressure of the molded element can be transmitted by inks comprising established, bearing plates, / permanently or temporarily, to the ends of the tensioned tie rod, and in the latter these are oonstituted the filling component by an adhesive capable of forming a bond between the tie rod and the molded component, the filling material transmitting, after hardening and after removal of the temporary inking, the tension of the tie rod to the molded component.
The composite construction element can be formed using hollow blocks of bricks, stones, clay, lightweight concrete or glass, in combination with binding wires and this element can be used, advantageously, for the construction of floors, with or without the intervention of concrete or reinforced concrete elements, the external grooves being filled with an adhesive or oohesive which protects the links.
It is also possible to obtain a very light and high load-bearing composite construction element, which is particularly suitable for the construction of airplanes, by combining several blocks of a suitable plastic material having a high resistance to air. compression, with bonds having a very high tensile strength, such as piano strings, and with an adhesive or oohesive filler.
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The manufacture by molding of construction elements, comprising external ribs or notches, presents no difficulty and is much simpler than in those where it is desired to obtain special internal cavities which can only be made. in the case where. these elements are relatively short. Especially in those of molded products, having a semi-hard consistency during manufacture, such as concrete, it is possible to obtain these grooves and notches by upsetting suitable shapers or molds in the fresh concrete and removing them immediately after these. organs. Without this, it suffices to place simple slats or lintels in the mold, which prevents the molds from having to be removed immediately and allows these elements to be mass-produced.
The history of prestressing is described in the article "Reinforced concrete with full or partial prestressing" published in the Journal of the American Conorete Institut (A.C.I.) Volume 16, fascicle 3, published in January 1945.
To show the special advantages, obtained by the object of the invention, it is necessary to expose and discuss the main processes and systems.
Prestressing generally implies that the reinforcement is tensioned before the load is applied, the effect of the tension being transmitted to the concrete in the form of compression when this concrete has acquired sufficient strength. to endure the fatigue that occurs at this time. In this way, the effects are exerted on the element with signs opposite to those which occur under oherge.
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Pre-tensioning or post-tensioning means that the tensioning took place before or after hardening of the concrete. For pre-tensioning the products should generally remain in the molds until the tensile forces. produced by the tension of the reinforcement take support, at its ends, on the anchors, can be trensmis in the opposite direction to the concrete, which is then obtained, mainly, by the link existing between the tensioned reinforcement and the concrete. The post-tension is obtained against Inaction of the hardened mass of the concrete.
The molds can be removed soon after manufacture but auxiliary means must be provided at the ends of the reinforcement for the transmission of the compression to the concrete because in these there is generally no link between the reinforcement and the concrete. concrete.
For pre-tension and when the tensile force ceases to act on the closure, the initial pre-stress decreases immediately following the elastic deformation of the concrete (contraction) and the shrinkage of the latter. , these losses increase gradually and afterwards by the subsequent shrinkage and plastic flow of the concrete. For post-tensioning, no immediate loss, due to the elastic deformation of the concrete, occurs and it is above all the shrinkage that manifests itself but a loss, due to friction, can occur if the reinforcement is prevented from expand freely.
The application of the prestress was not, in practice, of economic importance as long as the initial prestress had to remain below the stresses allowed by mild steel, i.e. around 1400 kg / cm2. , to take into account existing conditions, since the losses of the
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preload were too high and that it gradually became ineffective.
There is a distinct difference between pre-tension and post-tension, with regard to the effectiveness of the initial prestress and the behavior of the assembly. With post-tensioning, a relatively greater tensile force remains effective than with pre-tensioning. However, owing to the lack of connection between the seal and the concrete, the total and permanent deformation as well as the width of the windows are notably greater compared to those which occur for constructions for which a part considerable amount of reinforcement is connected with concrete.
By the present invention, recourse is had to post-tensioning, for most applications, and all the advantages afforded by this method, that is to say the mass production of the constituent elements or the mounting on instead of a concrete construction, meaning that the products are forced to remain in the mold until the concrete has hardened and has reached a resistance such that the pre-compression can be transmitted, meaning danger, to that -this. Another advantage) obtained over almost all post-tensioning methods, is the fact that any loss due to friction is avoided, the ties being preloaded with uniform value over their entire length.
To a certain degree and for most of the existing post-tensioning methods, where the binding is interrupted or prevented. the reinforcement is in contact with the concrete and is therefore prevented from expanding freely. The only provision
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as, for which the tension can be exerted uniformly over the whole length of the reinforcement, is that following which the reinforcement is accommodated in the tubes without the ballast.
By involving a third component, viz. The filler, further advantages are obtained. When this is an adhesive, an additional bond is obtained between the filler component, on the one hand, and the pulling component, on the other hand, which provides the specific advantages of the pre-tensioning. that is to say a reduction in total and permanent deformation and a reduction in the width of the crevices. This results in a combination of the advantages of pre-tensioning and post-tensioning.
It is also possible to use, as filling, a plastic and oohesive material which protects the reinforcement and allows a subsequent readjustment of the tension, which cannot be carried out effectively with any of the other systems known for. where the reinforcement touches the concrete and where the friction between the concrete and the reinforcement prevents uniform expansion of the reinforcement. A certain friction, between the tie rod and the filling, also occurs in a construction element obtained according to the invention, but this friction is notably smaller than that which occurs between the tie rods and concrete, since the filling is made of a material. oohesive.
A particular application of the object of the invention makes it possible to considerably simplify the tensioning, whereas for post-tensioning methods, the tensioning is generally carried out for each part separately, the pre-compression being transmitted to the device. concrete hardened by backing plates
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mounted on the ends of these tie-rods, it is possible, according to the invention, to tension the tie-rods over their entire length by resting on anchor blocks established at their ends. The molded and duro elements, for example single elements or mass fabricated bloos assemblies, if desired, are fitted with the tension rods housed in their grooves.
At the ends of each element, simple gripping and anchoring devices are provided and comprise, for example, jaws for retaining the tension rods or wedges for fixing them.
When lestirents, at the ends of all the elements of the same length, are thus gripped, the projecting ends are cut and the pre-compression is then transmitted to the individual elements.
Two other variants exist for the implementation of the invention, and following one of these variants, the pre-compression is first transmitted temporarily in the molded constitution and the filling is provided by an adhesive which transmits, permanently, the pre-understanding. Following the variant, the pre-compression is transmitted directly by the filling to the molded component? In the latter, the ties of the individual elements remain taut until the filling has hardened. These two variants do not correspond to a post-tensioning process but to a pre-tensioning one with all the advantages and disadvantages of processes of this kind.
They do, however, make it possible to bring into play the advantage of the invention, that is to say a tension of the tie rods over their entire length and the possibility of manufacturing the individual elements in bulk.
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If the tensile force has a value such that during use, even after all the losses of the stress have taken place, the transverse sections of the concrete are subjected to permanent stresses by compression, the fatigue of concrete by traction being totally excluded, we can guarantee the in-
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exifltenoe des fnnts or ornVPF1SOF1 el, nn obtains a product, even if it is constituted by separate and assembled blocks, which behaves in a manner similar to that obtained with a homogeneous material, To obtain such a distribution of fatigue , with exclusion of any tensile force in the molded product,
a tensile force must be exerted on the reinforcement which is equal to or greater than a value which can be considered as corresponding to the limit of a straight distribution of the fatigues with a zero resultant of the tensile forces at the fiber tension which is outside the section when the maximum calculated load occurs after taking into account the greatest possible loss of preload. Such tension is hereinafter referred to as full preload while tension obtained with less tensile stress is referred to as partial preload.
In the latter case the tensile force has a value such that, under the effect of the payload and after the greatest possible losses of the prestressing pnt have taken place, it occurs, as a result of the counterbending of the whole and the pre-oompression of the concrete (and in one of these also because of the unstretched reinforcement), a stress on the cross-section which is tired under the most severe conditions.
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unfavorable, this stress corresponding to a rectilinear distribution of fatigue in a homogeneous material with a resultant of the tensile forces which is greater than the tensile strength of the concrete. The tensile force is considerably less than that to be used for full prestressing.
Tests have shown that the value of the tensile force does not influence the tensile strength of the assembly and, consequently, does not reduce the safety factor against breakage. Tests have also shown that in elements, at partial prestressing, the production of dangerous cracks is avoided and that their elasticity is greatly improved.
In addition the cracks or crevices become absolutely invisible when the load ceases to act.
Both methods, that is to say, total pre-stressing and partial prestressing, can be used for the present invention, the object of which corresponds to a new contribution to the technique of prestressing when a stress is involved. Adhesive filler material as a third constitute what makes it possible to combine the advantages of post-tensioning (smaller losses for the initial prestressing and simplification of the manufacture) with those of pre-tensioning (link acting between the tensioned reinforcement and constitute it molded, this: ¯ which prevents the production of large slits and excessive deformation).
Partial prestressing is suitable in those cases where the molded component is made up of a single element and contains part of the reinforcement while the total pre-tension is more suitable for a compound element in which the molded component is formed by several.
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separate blocks joined together by links with the intervention of a cohesive filling material for which no link exists between the links and the molded oonst it uant.
The accompanying drawings show, by way of example and schematically, several embodiments of the invention.
Fig. 1 shows, in elevation, a construction element, such as a beam, established according to the invention, the molded component being in one piece.
Figs. 2 to 6 show, in transverse cross-section, eneloge elements with different cross-sections, figs. 2 to 5 show rectangular sections and fig. 6 a T-shaped section.
Fig. 2a shows, in side view, a detail of the frame of the section indicated in fig. 2.
Figs. 7 and 9 show, in side view, methods of assembling the construction elements obtained according to the invention.
Figs 8, 10 and 11 show, in longitudinal section and on a larger scale, details of these assembly methods.
Fig. 12 shows, in cross section and on a larger scale, details of the assembly method according to FIGS. 9 and 11.
Figs. 13 and 14 show, similarly, other assembly modes.
Fig. 15 shows, in elevation, an anchor plate with gripping devices which can be used for the assembly of a building element obtained according to the invention.
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Fig. 16 shows, in side view, one of the gripping devices according to FIG. 15.
Figs. 17 and 18 are stress diagrams indicating the distribution of the forces respectively in the ces of a total prestress and a partial prestress inte.
Figs. 19 and 20 show, respectively in elevation and in cross section, part of a tensioning device which can be used when the molded component is fabricated in situ.
Figs. 21 and 22 show, in elevation, respectively two different construction elements, established according to the invention, for which the molded component is formed by several molded and assembled blocks.
Lesfigs. 23 to 25 show, in longitudinal section, different joints formed between the bloos of the elements of figs. 21 and 22.
Figs. 26 and 27 show, in cross section, hollow blocks, preferably made of bricks or clay and which can be used for the construction of elements according to FIGS. 21 and 22.
Figs. 28 and 29 show, in cross section, parts of floors obtained with the aid of elements constructed according to the invention and with the aid of reinforced concrete.
Fig. 30 shows, in cross section, a building element established according to the invention, the molded component preferably being formed by several glass bricks.
Fig. 31, finally, shows, apparently, a construction element established according to the invention and
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which has an X-shaped cross section, the molded component preferably being made up of several blocks of plastic.
The construction element 1, shown in figs. 1 and 2, form, for example, a reinforced concrete beam comprising a molded component !! eyent a rectangular cross-section and in which are formed grooves along the two lower angles, two components b formed by prestressed tie rods and two components d formed, for example, by an adhesive cement mortar, which completely surround the tie rods b.
In the element 1 are housed longitudinal reinforcements 2 (in the lower tensile zone) and 3 (in the upper compression zone) with transverse bars 4 preferably made up of two parts 4a and 4b which makes it possible to accommodate easily, the tie rods b in the grooves 5, the irons 4a and 4b then being connected to them tie rods b, for example by winding them around these, when using wires or by hanging them around the tie rods b when these irons are formed by rods or bands (figs. 2 and 2a).
At the ends of the tie rods. ± anchoring plates 6 are established, preferably housed in notches 7 made in the ends of the beam, so that these notches can be filled with the filling material ± which protects also the anti-rust and / or fire protection means.
Fig. 3 shows a variant of the beam for which the grooves 5 and the fillers a are not at the lower corners but at the lower end of the side faces.
In this case, longitudinal reinforcements 2 are not provided. In FIG. 4 a groove 5 has been provided in the
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lower face and in which are housed two ties b while another groove 5 'is made in the upper face with a tie rod b'. The longitudinal reinforcement 2 is, in this case, relatively weak and serves only to hold in place the irons 4 which are made up of two C-shaped parts, the ends of which penetrate into the grooves 5 and 5 'and are wound around the tie rods ± and b 'after they have been fitted. It is not essential that the bars 4 be connected to the tie rods ± etb 'and they can be established only in the mass of the beam as shown in figs. 2 to 4 without entering the grooves 5.
These irons can also be completely omitted as shown in fig. 5. The top draft b 'is preferably provided when the element is to be fully preloaded.
Fig. 6 shows a beam, with a T-shaped section, which comprises only a groove 5 on its lower face. while the longitudinal reinforcement 2 is relatively stronger than in the ces of fig.4.
The irons 4 are preferably made up of two parts which are interconnected after the tie rod b has been housed in its groove. When using a longitudinal er- mature 2 of reasonable cross-section (figs. 2 and 6), it is advisable to intervene a partial prestressing for the tie-rods o, that is to say that those these are formed, preferably, by a high resistance wire which is stretched with a high prestress but the value of the tension force is much more reliable than that necessary for a total prestressing.
The ties b and the incorporated longitudinal reinforcements, which are constituted
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also preferably by high strength yarns, cooperate and form a composite tensile reinforcement.
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bin6o for the event at cec 0 <1 aolui-oi must have some tensile strength.
The beams may have other transverse sections than those shown in figs. 2 to 6, for example in the form of an I and the invention can be applied to other constructions in reinforced concrete) in general, which are stressed in one or more directions while playing the role of the constituent. kill molded e.
Below will be indicated, by way of example, some methods of manufacturing and assembling construction elements similar to quex .- shown in figs. 1 to 6.
In figs. 7 and 8 is shown, in end view and respectively on a small and large scale, a groove intended to receive tie rods made by thin wires and more especially in the case where. two grooves 5 are used as in FIG. 2. The wire b is then wound around the molded element 1 placed horizontally on a support 8 with the grooves 5 placed at the top. Anchor plates 6 are provided in which smaller grooves are kept which allow them to be held in place. yarns b in the grooves 5 so that a sufficient gap remains between the molded material and the outer fiber of these yarns. The plates 6 are then covered with the filling material c and the threads b are prevented from coming into contact with the molded part a at the bottom of the grooves 5.
The wires b, which are wound around the element 1, form, at one end, a
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loop 10 in which a bar 11 is engaged, the latter being used as a lever to tension the thread until the necessary tension is reached, which can be determined with the aid of an extensometer or with the using a tuning fork in correspondence with the pre-stress that we want to give to the free part of the wire between the inking plates 6, established at the ends of the element 1 where the wires, forming the tie rods b, are supported in the grooves 9 made in these plates 6.
The bar 11 can then be replaced by a small metal part which forms an anchoring member for the stretched wire 8 and the pressure produced by this tension is transmitted to the end faces of the element 1 by the plates of inking 6? The grooves 5 and 9 are then filled with a cement mortar, which is not liquid, or with concrete which can be done carefully and completely since the grooves are in the external faeces of the element and the top of it. As the mortar is preferably broken into pieces having a rather dry consistency, it is possible, in accordance with the invention, to obtain a considerable strength which differs from what would be obtained with more liquid mortars.
This strength is, however, not equivalent to that obtained in the molded element a which contains materials having a suitable particle size and some of which have larger dimensions than the adhesive filler. 2. contains only fine particles, such as sand, excepted when the grooves are relatively large when reinforced concrete is used as a filler. It is possible and
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It is advisable to establish a good bond between the filling material 0 and the molded component a by subjecting the faces of the grooves to a special treatment by which they are roughened or by involving additional connecting means. res in any known manner.
This method is limited to the use of a thin wire or of several wires placed one next to the other and which are wound around the parts with grooves 9, mentioned above.
When the wire is too thick, it is difficult to bend it to engage it in these grooves. It is, of course, possible to apply this method also to beams with sections similar to those shown in figs. 3 to 5, but in the case of fig.
5, this is only possible if the cross-section of the tie-rods and their tensions are the same in the upper part and in the lower part of the beam. In this case the two grooves must be filled separately and when the beams occupy different positions since the groove to be filled must be located at the top of the beam.
Another embodiment is shown in figs. 9 and 10 and for which ballastiners b are formed by metal rods or bars. The
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uot! l: Itltutll1t lIIou16 a have tlnal.Qe; 110 i1 oç: dui do la fiv. 4 and it is placed horizontally on a support 8 with the groove 5 facing upwards. The two ends of each tie rod are threaded and these tie rods are housed in the groove 5 having their positions determined by holes 12 formed in their anchor plates 6 and in which these ends are engaged.
Powering up is achieved using
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clamping ring 13, engaged on the threaded ends 14 of the tie rods and resting on the anchoring plates 6 which overlap the ends of the groove 5 so that the tension of the tie rods is transmitted, by the inking plates 6, at the end faces of the component e. The importance of the tension is measured by the elongation. When the groove 5 is too wide to allow an economical overlap of the inking plates 6, additional beads (fig. 11) can be provided on the component. mold,!! the ends of the groove 5 and in the notches 7, these heels having narrower grooves 16 (fig. 12) which must be overlapped by the anchor plates 6.
The groove 5 and the notches 7 are then carefully filled with tacky cement mortar. concrete or the like.
Another method of simply assembling several elements is shown in figs. 13- 16.
In this, the tie-rods b are stretched before being lodged in the grooves of the separate elements. Several of these tie rods, formed by wires or cables, are placed one above (Fig. 13) or next to (Fig. 14) of others. The tie rods b are stretched individually or simultaneously between the anchoring pins and over a relatively long length by any traction device. For example, when thin wires are used, they can be wrapped around a threaded rod like a piano. The molded components a are placed on a support 8, one beside the other so that the tension rods b, preferably two in number, are housed in the respective grooves of these elements.
The anchor plates 6, which
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overlap the grooves, are preferably housed in notches 7, as above, and have jaws 17 which clamp the tension rods b (figs.15 and 15). The beam of FIG. 15 has a cross section similar to that of FIG. 2 with two lateral grooves 5. The jaws 17 are formed using auxiliary parts 20, the internal ends of which bear on heels 19 of the anchoring plates 6.
These jaws may be analogous to those of devices used to measure the elongation of high strength steel rods or wires.
Once the wires are clamped between the jaws, there is no slippage between them and the wires, even if the latter have a small diameter and high resistance and even if the traction exerted on these yarns almost correspond to their breaking load and their cross section therefore decreases substantially. Other known means can be used to hold the tie rods after their tension, for example by clamping the movable jaws 20 against the fixed jaws 18 for example.
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screw opener: nent the pioues 20 years <.11u'oul <.1nt dots thin threaded around the fixed jaws 18 and around the pullers b and twisting the ends of these thin threads.
It is also possible to be satisfied with tightening the ties b, by legatures, to the fixed parts 18 without involving the moving parts 20. As the slots 7 are then filled with cement mortar c, such inking may suffice. since the word-tier prevents the ligatures from coming off.
After having thus retained all the tie rods b and admitting that the anchor plates 6 are tight
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strongly against the terminal faeces of the elements 1 in the notches 7, we cut all the ties b, belong to the same group, in these elements near their retaining means, and, in this way, the effect of the tension of these tie rods is transmitted to the terminal faeces of the molded components, to the places of the notches 7. The grooves 5 are then filled with the filler component.
In all cases, the same result is obtained by transmitting the tension of the tie-rods b, in the form of a pressure, to the molded component a as in the post-tensioning of the tie-rods, as described above. Another advantage is the use of a filler which is sticky or which adheres to components a and b. An element, obtained according to the invention, differs from precast reinforced concrete elements not only by the simplification of their manufacture but also by a different cooperation of the three constituents of the element, as explained below. .
First, it should be noted that in these pre-tensioning, the elements must remain in the molds until the concrete has hardened enough to be able to withstand the stresses resulting from the pre-stress, which makes mass production rather difficult since the work area must be very large. In the case of post-tensioning, this inconvenience is avoided and the form stripping can be done as usual. On the other hand, the tensioning of the tie rods can only be done in a simple way in those where threaded rods and nuts are used and it becomes quite complicated in the case of steel wires. high resistance for which obtaining nets is difficult or impossible.
In this
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which concerns the losses of the initial tension, we have already said that these are much smaller in the post-tension phase for which a large part of the withdrawal has already taken place at the time of the tension, whereas for the pre-tension these losses are considerable. On the other hand, for a prestressed reinforced concrete element, comprising post-tensioned reinforcements, significant deformations and cracks occur for the reason that the two constituents, concrete a and tie rods b, do not form a homogeneous whole as) in the case of re-tension, but two separate sets.
For the elements obtained according to the invention and as described, there is a third component, which is the ± filling. and which, when an adhesive, causes bonding with the two other components to form an integral whole.
This peculiarity has a particular importance oom- paratively to the case of the partial post-tensioning applied previously and for which, especially if the element does not include other non-tensioned reinforcements, it can occur cracks of a dangerous importance.
But also with the total post-stress, the denger of the production of cracks and important deformations is formally reduced due to the reason that the tensioned reinforcements are linked to the assembly. In this case, all the cracks or deformations, which can occur for a load greater than that foreseen in the calculations, disappear when the overload ceases to act. On the other hand, when no bond exists between the constituents, these cracks and deformations are much larger and a considerable part of these defects becomes permanent. As
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tests have shown it, the deformations, observed before the formation of the cracks, are much smaller for an element with total prestressing with linked reinforcement than for an element in which the link is destroyed.
A reinforced concrete element with an additional and adhesive filling, obtained according to the invention, as described above, can therefore be considered as being a complex assembly in which the prestress is transmitted to the molded component. !! by the ends of the tie rods b, in a manner similar to what occurs with post-tensioning of reinforced concrete according to previous practice and for which the link does not exist constructions (which is different from / prestressing with a pre-tensioned reinforcement of the known type), an additional bond being obtained by the filling adhesive component o. As for post-tensioning, the losses of initial prestressing are therefore greatly reduced compared to those obtained with pre-tensioning.
A particularly good link between the component.!;!, And the components a and b can be obtained by specious treatments and arrangements, as described above.
It is possible to tension the tie rods to a degree such that a total prestressing, the distribution of the forces, under the load envisaged by the calculation and after the greatest possible losses have taken place for the prestressing, are obtained, being done as shown in fig. 17 so that a permanent pressure occurs only in the different parts of a cross section, that is to say compressive forces f1 and f2 at the outer fibers.
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The tension force, necessary to obtain the total pre-stress and the stress resulting from the transmission of the effect of this tension to the molded component a, are so great that this solution is only to be considered for elements 1 or constructions for which one wants to be absolutely certain that cracks cannot occur, under load such as for example in those of liquid tanks, boats, etc.
In all the others, a partial prestressing is preferably adopted for which a distribution of forces similar to that of FIG. 18 with a tensile force f'2 in the part stressed in the most unfavorable manner, in the case of a straight distribution, this tensile force corresponding to a considerable part of or greater than the tensile strength of the concrete.
For the examples of figs. 2 and 6, a longitudinal reinforcement 2, of considerable importance, is incorporated in the molded component a, this non-tensioned reinforcement being subjected to pre-compression by the transmission of the tension of the tie-rods b and this The reinforcement also cooperates with these tie rods b in the form of a tensile reinforcement, which is pre-compressed, un-tensioned and linked to the element. For the examples according to figs. 3 and 5, these reinforcements 2 are lacking and for the example according to FIG. 4, das reinforcements 2 are relatively weak and the pre-tensioned ties only form the tensile reinforcement for the element when the latter is stressed by bending.
If the sticky filling c consists of cement material or any other material; different from the concrete which forms the molded component a, the elements obtained differ from those manufactured
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according to the prior methods (with total or partial prestressing) not only by their method of manufacture and by the way in which the tensile force is transmitted, but also by the fact that there are three constituents; the concrete a, the tie rods b and the infill. ± which entirely surrounds the tie rods and which is in a different material from concrete, instead of consisting of only two constituents: concrete and reinforcement. In each of these the whole frame is stretched or only a part of it is stretched while the remaining part is not.
Even if the filler material a is the same as that of the molded compound e (e.g. stick), there is a difference not only in the manufacturing process, since the reinforcement is not distributed in the concrete when it is formed. tension takes place, but also in the process of which '' - its produces a cooperation of the constituents in the prestressed elements in reinforced concrete, known hitherto, and in those which are the subject of the present invention in which the force of tension is effectively transmitted by the ends of the tie rods as in the known post-tensioning.
In addition, the tensile reinforcement is effectively bonded, using the filling, to the concrete of the molded component as in the known case of pre-tensioning. The main characteristics of the transmission of the tensile force in concrete, in known constructions with pre-tensioned or post-tensioned reinforcement, are thus combined in the elements obtained according to the invention. It should be noted, however, that concrete can only be used as a filler c in those areas where the ribs 5 have a sufficiently large cross-section that the sufficiently coarse particles of the concrete can.
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be engaged between the ties b and the feoes of the molded component a.
The manufacturing process, explained in connection with the figures. 13 to 16, can be modified in the sense that the tie rods b are no longer inked to plates 6 which transmit the force, result from their tension, constituting put that the pre-compression is only transmitted to the 'using adhesive filler c. In this case, the molded element or elements are placed on a support 8 with the tensioned tie rods b housed in the grooves 5.
There is therefore no provision for the notches 7, the anchoring plates 6 and the gripping devices 17. The adhesive filling ± is then carefully introduced into the grooves 5 and the elements remain in this position until the filling has become strong enough to be able to withstand the pressure exerted on it by the released tensioners b, the filling then transmits this force to the molded component e.
This variant does not have the advantages mentioned above over the known methods, that is to say the combination of the characteristics of the pre-tension and of the post-tension, but it is nevertheless new, in this respect. which concerns the manufacturing process, and also for the reason that the different elements can be manufactured in mass and must not remain in the molds since parts a, already molded, only have to remain on the support 8 until that the filling. ± has reached a sufficient resistance and without 1 (* no formwork or special molds have to be used to fill the grooves. Nevertheless, a relatively large area must be available for this work. extent.
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In figs. 19 and 20 it has been shown schematically how the invention can be carried out for molded components made in situ. In this, grooves 5, of the necessary length, are provided in the outer faces of each component a.
At the ends of these grooves are notches 22 and 22a. Lestirants b are introduced in these grooves 5 and one of the urs ends is retained by an anchor plate 6 housed in an enooohe 22a. In the other cavity is housed a transverse rod embedded, by part 23, in the molded constituent and whose protruding part 24 is threaded and on this part is engaged a coil 25 by its threaded core. The corresponding ends of the threads, form the tie rods b, are wound around the spool which can be moved angularly around part 24 using a wrench with a large arm so that the tie rods are stretched to desired degree. Then a locking nut 24a can hold the spool in the desired position.
Afterwards, the filling is introduced. ± in the grooves 5 and in the notches 22 and 22e which are thus filled. We can, of course, use other tensioning means and which form, at the same time, anchoring means in the notch 22 which is located on one side of the element while the inking, of the on the other hand, can be achieved by incorporating the corresponding ends of the tie rods b in the concrete forming the component a, which allows to omit the notch 22a.
Instead of an adhesive filling c we can introduce an oohesive and plastic material in the grooves and notches and in these we do not obtain any additional bond by the third component, but this solution allows to readjust and even to
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modify the degree of tension at any time and sense of difficulty, had these where the tensioning means are in the cavities as dens the these of figs. 7 to 10 and figs. 19 and 20. In those cases where the tensioned tie rods are gripped, auxiliary traction means would be necessary to obtain the subsequent adjustment or modification of the degree of tension.
In figs. 1 to 6 we have shown the application of the invention in these where the component e is formed by a single element of reinforced concrete. It is, of course, also possible to mold the component in the armature direction using concrete or any other flexible material.
Another embodiment of the invention is shown in figs. 21 to '25 for which several pre-shaped blocks are used and mass-produced in a moldable or plastic and non-metallic material or in natural stone, these blocks being used to form the component a.
Figs. 21 and 22 show beams obtained in this way, the individual blocks preferably having contiguous faeces 26 inclined and arranged symmetrically with respect to the median transverse plane of the beam so that a better distribution of the beam is obtained. load and to prevent the tie rods from being sheared (fig. 21). It is thus necessary to use blocks having three different shapes, a central block 27, several intermediate blocks 28 and two terminal blocks 29.
In the section of fig. 22, the joints 26 have horizontal bearings for the transmission of the load and to prevent shearing of the tie rods.
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In these, the central block 31 differs only from the other blocks 32 which can also serve as terminal blocks. The shape of the different blues can, of course, be different from that shown in figs. 21 and 22 and their connection may be constituted, for example, by grooves and tongues. Thin layers of cement mortar or any other adhesive or cohesive bond are interposed at the joints.
When using cement mortar, it is preferable to use a dry, high strength mortar because in most of these the strength of the cast material is greater than that of ordinary mortar. When several elements are to be assembled, this can advantageously be done in the manner indicated above for a single element, ie by laying them horizontally on a support.
In order to obtain a high resistance and a constant thickness of the joints it is advisable, when using an adhesive mortar, to lay one block next to the other after the mortar has been applied to the contiguous faces and tighten the assembly temporarily using a flexible wire while the mortar hardens. This connection can be carried out in a halogous manner to that indicated with regard to figs. and 8 but more simply. The flexible wire can be easily unwound or disengaged from the assembled blocks when the latter have become integral with one another, and the tie rods b can then be put in place by one of the methods indicated with regard to FIGS. 8 to 20 after which the filling material c is introduced into the grooves provided for this purpose.
This temporary connection by flexible son can, in certain cases and in particular when no tying
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upper b '(visible in figs. 27, 30 and Si), stay in place near the upper face of the assembly until it is mounted in the construction to be obtained when the dead weight of the assembly. the element is sufficient to balance any tendency to counterbending produced by the prestressed tie rods b. If necessary, upper tie rods b 'can be provided in place of the temporary links formed by the flexible wire and which is discussed above.
Figs. 23 and 24 show longitudinal sections made through joints analogous to those of Figs. 21 and 22. 33 is the material which fills these joints. Blocks 28 and 31 may, blindly, be hollow having cross-sections similar to those shown in Figs. 26 and 27. (When an oohesive and plastic jointing product is used to fill the joints, the temporary bond, which is mentioned above, is not necessary. Such a product is used, preferably, when the blocks have a relatively high compressive strength and when the surfaces of the individual blocks are smooth.
In this case a less resistant mortar joint would tend to weaken the whole construction and the cohesive and plastic product, for example asphalt or the like, or a thin layer of more plastic cement mortar is used, in reality, to fill the inequalities of the contiguous faces of the different blocks to obtain a good transmission of the pressure in those of the highest stresses which arise when the tents are subjected to a total pre-stress, 0 'is to - say when the pressure is transmitted to the terminal blocks. If the blocks are molded exactly and if the
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gaskets fit together properly to ensure proper pressure transmission, sealant is not required.
On the other hand, if the contiguous faeces are irregular, it is desirable to use an adhesive joint product consisting of a high strength cement mortar. An easily compressible fibrous substance such as roofing board or fiber-cement board can also be used for such a product. Fig. 25 shows a joint, in longitudinal section, for which an intermediate piece 35 is used which is engaged in the cavities of the adjacent blocks 34 to the right of each joint. In this CES, the contiguous faeces of the blocks 54 give rectilinear joints which can remain dry or which can contain an edhesive or similar oohesive layer described above.
Figs. 26 and 27 show, in cross section, various hollow blocks which can be advantageously used for floor beams and the molded component a being, preferably, of a ceramic material. The floors can be formed by laying several similar elements next to each other. If the hollow blocks are obtained from an element of predetermined length by cutting this element in different erties of desired length, it is advantageous to provide mortar joints between the various blocks since the contiguous faeces are not equal between- they. But it is also possible to assemble the different blocks with dry joints.
The filling material introduced into the reinuences 5 may be an adi, esive or cohesive substance.
Especially for temporary constructions it is advisable to use fillers
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oohesive for the grooves only whereas the joints formed between the different blocks and those established between the various juxtaposed elements can be dry or also filled with a cohesive material.
In these one can easily remove a single element, for example a beam, and dismantle it to use the blocks again. For such floors it is also possible to use a joint cover 36 made of cement mortar which is housed in the upper grooves provided for them adjacent edges of two elements or beams (fig. 27). A better distribution of the loads can be obtained, even if such a joint cover 36 does not exist, by connecting the adjacent feces of the elements or beams by nested parts.
Figs / 28 and 29 show other embodiments for floors. In these the power carry elements is not sufficient so that they can serve independently as floor beams, for example for the reason that the resistance of the blocks is very low or that the flexible wire wound around the assembled bloos does not is not strong enough. In these we can use special elements 37 concrete with or direction reinforcement 38 longitudinal and not tensioned.
The hollow bloos comprise, in this case, lower tie rods 39 (figs. 28 and 29) and a concrete slab 40 must be provided above the ceramic blocks, while additional brackets 41 can be accommodated in the elements. special concrete (fig. 29). Similar arrangements have been proposed, but that which is the subject of the invention differs from these in that the tie-rods are effectively stretched and that the constituent parts of an element are formed by three different constituents having the advantages indicated above.
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Fig. 30 shows, in cross section, the application of the invention to glass blocks which can be used as elements to constitute translucent floors.
Generally, it is preferable that these blocks, after assembly, undergo total prestressing to avoid opening of the joints and for this purpose also upper tie-rods ± 'are housed in the grooves 5'. The tensile stress required for total prestressing can be reduced when additional, non-tensioned reinforcements, preferably also of high strength steel, are accommodated in the grooves which are then filled with adhesive mortar. corresponds to a compound element for which the molded component is in one piece only and for which the reinforcements 2 have a maple cross section oonsid.
The invention also allows the use of blocks which are preferably not hollow, of a synthetic resinous material in those where the elements obtained are stressed mainly by bending. Such products have a relatively high compressive and tensile strength, but their practical application for constructions, intended to support loads, has been limited because of the small dimensions which are required for a fabricator. tion in mass.
in accordance with the invention it is possible to make use of certain plastic and resinous products having a high compressive strength by molding a composite member thereof, having a high load-bearing capacity, / seen serving as tie rods of threads having a high strength. at very high traction, these wires being stressed by a traction having a value such that, for the calculated load, only
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permanent stresses by compression. Fig. 31 shows, in cross section, an example of such a compound member, having an I-shaped section and also having considerable resistance to buckling.
This element is therefore suitable for aeronautical constructions for which a great load bearing capacity must be accompanied by a reduced weight. The relative compressive strength, i.e. the strength divided by the specific weight is, for synthetic resins, much higher than for mild steel.
This resistance is, for mild steel, about 420 kg / m 2 (specific weight 7.65) while for the product, known under the name of "Duramold" and which consists of small layers of wood. hard impregnated with an alcoholic solution of phenolic resin, after which these layers are pressed together; on the others in the presence of heat, this value is 550 to 975 kg / cm2 (specific gravity 1.27 to 1.4). For a fibrous material impregnated with resin the relative compressive strength reaches even 1400 kg / cm2 (specific gravity 1.34).
One realizes the great possibilities which can thus be realized by using elements, assembled and composed to support loads.
It is obvious that the invention can also be applied to elements having different transverse cross-sections and to other materials having properties similar to those mentioned above as long as the three components are brought into play. whose specific roles have been explained.