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PIECES METALLIQUES PRECONTRAINTES ET PROCEDE POUR LA MISE EN @
PRECONTRAINTE DE TELLES PIECES.
L'invention a pour objets des pièces précontraintes et plus spé- cialement des poutres en acier en vue de pouvoir exploiter plus complètement la résistance de la matière.
L'invention concerne également les procédés par lesquels les- dites pièces métalliques et plus spécialement les poutres en acier peuvent être mises en précontraite.
Le but essentiel de l'invention est de réaliser une' économie sensible de matière première en utilisant quasi intégralement la résistance de celle-ci tout en excluant pratiquement les phénomènes de fluage et d'in- stabilité.
Conformément à l'invention, la pièce métallique, par exemple la poutre en acier, est mise en tension et maintenue sous tension par l'appli- cation, sur la fibre sollicitée, d'une matière particulièrement résistante à la sollicitation qui apparaîtra lors de la libération de la poutre.
Les efforts provoquant ladite sollicitation sont ensuite enle- vés, la pièce métallique, respectivement la poutre en acier, se maintenant en précontrainte par la présence de ladite matière particulièrement résis- tante.
La sollicitation de précontrainte sera généralement dirigée dans le sens opposé de la sollicitation normale de la pièce métallique, par exemple la poutre en acier, dans la construction envisagée.
Si l'on considère plus spécialement les poutres en acier appelées à être sollicitées à la flexion lesdites poutres seront, conformément à l'in- vention, pré-tendues par flexion.
Suivant la nature et la direction des sollicitations ultérieu- res,ladite poutre préalablement mise en tension par une sollicitation adé- quate, sera juxtaposée, soit sur sa face comprimée soit sur sa face tendue. à une matière résistant particulièrement soit à la traction soit à la com-
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pression.
Gomme matière résistant à la compression, on pourrait utiliser un acier spécial, un aggloméré de ciment, du béton ou de toute autre matière à haute résistance à la compression; comme matière résistant à l'extension, on pourra notamment utiliser des aciers spéciaux.,
Dans de nombreuses applications, les matières d'appoint résis- tant particulièrement à la compression pourront être immobilisées entre des bu-tées d'about solidaires des pièces métalliques,plus spécialement des poutres en acier, dans de telles conditions que, sous les sollicitations ex- térieures, la pièce tendant à s'infléchir,lesdites butées sollicitent à la compression ladite matière d'appoint rapportée,- les matières d'appoint résistant particulièrement à l'extension pourront être solidariséesà la pièce métallique,
généralement la poutre en acier, soit par leurs extrémi- tés, soit par de nombreux points répartis sur lalongueur de la poutre, soit encore par solidarisation superficielle. D'une manière générale, d'ailleurs, la-solidarisation entre la matière d'appoint et la pièce métallique précon- trainte pourra se faire par tous les moyens jugés compatibles avec les maté- riaux en présence et les. sollicitations envisagées.
On pourra ainsi solidariser ces éléments rapportés par butées, emboîtements, soudure, vis, boulons, rivets, ou par tons autres moyens encore ou combinaisons de différents moyens.
Les matières rapportées résistant particulièrement bien à la compression ou à l'extension pourront être appliquées correctement sur toute l'étendue des surfaces adjacentes de la pièce métallique, respectivement de la poutre en acier, ou bien encore ne recouvrir que partiellement lesdi- tes surfaces et présenter tout profil en long et toute section jugée compa- tible avec les applications envisagées.
Les procédés pour mettre les pièces métalliques en prétension sont essentiellement variables et seront directement fonction de la nature des pièces métalliques, de l'importance des sollicitations à prévoir et de la nature et de l'importance des matériaux d'appoint juxtaposés à la pièce métallique.
D'une manière générale, la pièce métallique, par exemple la poutre en acier, sera élastiquement déformée par une sollicitation dirigée en direction opposée à la sollicitation normale à laquelle ladite pièce sera ultérieurement soumise. La pièce est maintenue ainsi élastiquement déformée pendant qu'on applique sur la fibre comprimée ou sur la fibre étendue une matière résistant particulièrement bien à la traction ou à la compression.
Cette application dépend de la nature de la matière rapportée. S'il s'agit d'une matière coulée, on se servira aisément de la surface à recouvrir de ladite pièce comme fond de moule, des parois latérales provisoires étant aménagées au prorata de l'épaisseur de la couche de matière à rapporter; s' il s'agit d'une matière en plaques ou en feuilles, celle-ci pourra être simplement attachée sur la pièce élastiquement déformée.
Ensuite,la sollicitation ayant entraîné la déformation élastique de la piè- ce avant et pendant l'application de la matière d'appoint est enlevée et ladite pièce, par réaction, sollicite à la compression ou à l'extension la matière d'appoint rapportée. La pièce métallique, généralement une poutre en acier, trouve ainsi mise en précontrainte et peut être telle quelle introduite dans la. construction, respectivement l'ouvrage à réaliser
A simple titre d'exemple, sans aucun caractère limitatif, quel- ques exécutions sont décrites ci-après avec référence aux dessins annexés, dans lesquels :
la figure 1 représente en vue perspective partielle un profil en forme de double T précontraint conformément à l'invention pour une plus grande résistance à la flexion moyennant l'emploi d'une matière résistant à la compression.
La figure 2 est une vue perspective d'un profilé en forme de double T précontraint conformément à l'invention pour une plus grande résis-
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tance à la flexion moyennant l'emploi d'une matière résistant à la traction
La figure 3 est une vue perspective d'un profilé en forme de double T précontraint conformément à l'invention pour une plus grande résis- tance à la flexion, moyennant l'emploi d'une matière résistant bien à la compression et à l'extension.
Les figures 4, 5, 6 et 7 schématisent sommairement le procédé de mise en pré-tension d'une poutre en acier par une matière résistant par- ticulièrement bien à la compression.
La figure 8 représente, en vue de face, une variante de la dis- position de la figure 6.
Les figures 9 et 10 schématisent sommairement le procédé de mise en pré-tension d'une poutre en acier par une matière résistant particulière- ment bien à l'extension.
Les figures 11 et 12 schématisent sommairement le procédé de mise en pré-tension d'une poutre en acier par une matière résistant particulière- ment bien à la compression et à l'extension.
Dans l'exécution des figures 4, 5, 6 et 7, le procédé consiste à soumettre, par exemple, une poutre en acier 1 reposant sur un appui central 2 à l'effet de pression de deux dispositifs, à vis 3-4. La poutre I se met en tension et ces tensions se répartissent comme indiqué au diagramme de la fi- gure 5. On applique alors sur la fibre tendue de la poutre ainsi élastique- ment déformée une couche ou plaque ou bande,5 d'une matière particulièrement résistante à la compression. Cette pièce,5 est rendue solidaire de la poutre 1 par tout moyen compatible avec la nature de la matière dont est faite ladite pièce rapportée 5.
Lorsque cette solidarisation complète est obtenue, les dispositifs à vis 3-4 sont enlevés et la poutre 1 est maintenue sous tension suivant une répartition indiquée par le diagramme de la figure 7. Ultérieu- rement, cette poutre 1 sera soumise notamment à des sollicitations de flexion par des efforts dirigés dans le sens de la flèche F (figure 6). Comme la pièce 2 est essentiellement appelée à résister à des efforts de compression on pourra aisément, comme schématisé à la figure 8, prévoir sur l'aile cor- respondante de la poutre 1,, deux butées 6-7 fermement solidarisées avec ladite poutre 1 et entre ces butées pourra être disposée la pièce 1 résistant par- ticulèrement à la compression.
On pourra également envisager de couler, entre lesdites butées, l'aile adjacente de la poutre 1 et deux parois latérales pro- visoires (non représentées) une masse de coulage ou de moulage, par exemple de béton résistant particulièrement à la compression. Lorsque la matière plastique à fait prise et a atteint une dureté convenable, les dispositifs à vis 3-4 peuvent être enlevés, comme dans l'exemple précédemment décrit.
On a ainsi réalisé une poutre précontrainte, par exemple du type représenté en vue perspective à la figure 1.
On peut appliquer le même processus pour solidariser à la poutre en acier une matière résistant particulièrement bien à 1-'extension, Il suf- fira,comme schématisé aux figures 9 et 10, de solliciter de bas en haut, par exemple par des dispositifs à vis 3-4, une poutre 1 appuyée en le milieu de sa face supérieure, par exemple sur un couteau 2. Lorsque, comme indiqué à la figure 2., la poutre 1 est élastiquement déformée, on applique, sur la fibre comprimée, une pièce 8 en une matière particulièrement résistante à l'extension. Cette pièce 1 sera solidarisée à la poutre.1 par tout moyen approprié après quoi les dispositifs à vis 3-4 seront enlevés.
On aura ain- si réalisé une poutre du type représenté à la figure 2 qui est ainsi mise en pré-tension conformément au diagramme de la. figure 10. Ultérieurement$ cet- te poutre 1 sera soumise à des sollicitations de flexion dirigées généralement dans le sens de la flèche Fl.
Enfin, on peut également combiner les deux moyens susdécrits en vue de précontraindre la pièce métallique et la solidariser à la fois à une matière résistant particulièrement à la compression et à une matière résistant particulièrement bien à l'extension. Il suffira d'opérer simultanément en recouvrant une aile de la poutre et l'aile opposée de la poutre, comme indi-
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quéprécédemment.
Dans la figure 11, on a représenté la dernière phase de ce pro- cédé complexe, dans lequel une poutre 1 a préalablement été sollicitée comme schématisé à la figure 4, et garnie d'une matière résistant particulièrement à la compression comme schématisé, soit à la figure 6, soit à la figure 8 et d'une matière 8 résistant particulièrement à l'extension., comme schématisé à la figure 9.
On a ainsi réalisé une poutre en acier semblable à celle repré- sentée à la figure 3 présentant simultanément une résistance accrue à la com- pression et à l'extension.
Les tensions dans une telle poutre sont représentées au diagram- me de la figure 12.
On pourrait réaliser ainsi des applications infiniment variables suivant le profil et les dimensions relatives des pièces métalliques et sui- vant les sollicitations auxquelles lesdites pièces métalliques devront ulté- rieurement être soumises.
L'invention s'étend à toute pièce métallique et généralement à toute poutre conditionnées par l'application du procédé général susdécrit ainsi qu'à tous ouvrages ou parties d'ouvrages dans lesquelles interviennent de telles pièces métalliques, respectivement de telles poutres en acier pré- contraintes.
REVENDICATIONS,
1.- Pièce métallique précontrainte, généralement sous la forme de poutre en acier, caractérisée en ce qu'étant élastiquement déformée, la fibre étendue et/ou la fibre comprimée est solidarisée à,une matière résis- tant particulièrement bien respectivement à la compression et/ou à la trac- tion.