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PROCEDE DE REALISATION D'UNE POUTRE PREFLECHIE EN BETON ARME
ET PDUTRF BOTENUE PAR CE PROCEDE -
Dans le présent mémoire, l'expression "poutre en béton armé pré- fléchie par des forces transversales" désigne une poutre qui comprend., d'une partune armature métallique rigide qui, même seule, forme une poutre ré- sistant à la flexion, qui est préfléchie par des forces transversales temporai- res dans le sens où elle fléchira sous l'effet des sollicitations de service et, d'autre part, du béton qui adhère à la partie de cette armature soumise à traction par la préflexion et qui est précomprimé parce qu'il empêche l'ar- mature préfléchie de revenir, grâce à son élasticité,
dans sa position initia- le lors de la suppression des dites forces transversales temporaires de pré- flexion 0 - .Pour réaliser une poutre de ce genre, le demandeur a proposé an- térieurement de faire fléchir, dans le sens où elle fléchira sous 1-'effet des sollicitations de service, une armature métallique du genre susdit à l'aide de forces dirigées transversalement à 1!:
axe de la poutre, de faire adhérer du béton sur au moins une partie des fibres de cette armature dont les ten- sions provoquées par les sollicitations de service sont des tractions et d'em- pêcher, par l'adhérence du béton à l'armature ainsi fléchie, qu'après suppres- sion, tout au moins partielle, des forces transversales susdites, cette arma- ture revienne dans sa position initiale, grâce à son élasticitéo
Ce procédé est commode pour mettre en compression le béton qui tend à être sollicité en traction sous l'effet des sollicitations de service et permet d'utiliser les propriétés d'aciers à haute limite élastique employés pour la constitution de l'armature rigide.
La présente invention a comme objet un procédé qui permet d'ex- ploiter' davantage les propriétés avantageuses des aciers à haute limite élas- tique et grâce auquel le béton précomprimé risque encore moins de se fissurer que dans ume poutre en béton armé connues préfléchie uniquement par des forces transversales.
Suivant l'inventions on soumet le béton au contact de la partie
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de l'armature rigide qui sera tendue en service, à une compression résultant non seulement de la suppression des forces transversales temporaires mais éga- lement de la réaction de fils en acier qui présentent une plus grande limite élastique que celle du métal de l'armature rigide et qui sont soumis à une traction avant la mise en charge.
Gomme pour la poutre préfléchie proposée antérieurement par le demandeur, l'on peut compléter la poutre réalisée suivant la présente inven- tion, par addition de béton, éventuellement non précomprimé, du côté soumis à compression sous l'effet des sollicitations de service.
Une poutre réalisée suivant l'invention comporte donc au moins les trois éléments suivants :
1 ) une armature métallique rigide préfléchie,
2 ) des fils prétirés à limite élastique plus grande que celle du métal de l'armature
3 ) du béton à la partie tirée sous l'action des charges de ser- vice, doublement précomprimé, à savoir : a) à cause de la préflexion de l'armature rigide et b) à cause de la prétraction des fils.
Elle peut, en outre, comporter du béton à la partie comprimée sous l'action des charges de service.
Le procédé suivant l'invention présente l'avantage d'une augmen- tation appréciable du moment fléchissant résistant de la poutre préfléchie sans augmentation sensible de poids propre, cette dernière augmentation pro- venant uniquement du poids, relativement insignifiant, des fils.
Un autre avantage du procédé résulte du fait que l'armature ri- gide préfléchie de la poutre peut servir, avant durcissement du béton, d'or- gane équilibrant les tensions de traction des fils. Lorsque le béton enro- bant les fils est durci, les appareils d'ancrage des extrémités des fils peu- vent être libérés et récupérés. L'on obtient ainsi des poutres comprenant des fils prétirés, ancrés par adhérence,sans avoir dû être momentanément ac- crochés à un organe ne faisant pas partie de la poutre et assez puissants pour équlibrer les grands efforts subis par ces fils (par exemple : fortes fonda- tions ou très robustes coffrages).
De plus, une partie des efforts transmis par les fils au béton est retransmise par ce dernier à l'armature rigide par l'entremise des ten- sions d'adhérence de signe contraire à celui des tensions d'adhérence prove- nant de la préflexiono
Il importe de noter que, si on avait proposé d'enrober de béton la semelle tirée, sous l'effet des charges de service, d'une armature métal- lique rigide precomprimée au moyen de fils mais non préfléchie, ce béton n'aurait pas été précomprimé, n'aurait, par conséquent, pas pu suivre les al- longements de l'armature en service au-delà d'une faible valeur et se serait fissuré.
Dans une variante du procédé suivant l'invention, la prétrac- tion des fils susdits est appliquée après durcissement du béton et sa pre- mière précompression par suppression des forces transversales de préflexion de l'armature. Mais dans ce cas, les appareils d'ancrage des extrémités des fils doivent rester à demeure dans la poutre.
C'est pour cette raison qu'il est souvent plus avantageux d'opé-
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rer comme suit :
Avant de faire adhérer à l'armature préfléchie le béton à pré- comprimer par suppression des forces transversales susdites, on soumet la dite armature à la réaction des fils prétirés, on enrobe les fils dans le même béton que celui qui sert à enrober la partie tendue de l'armature pré- fléchie et on supprime ensuite l'effort de traction sur les fils aussi bien que l'effort ayant provoqué la préflexion de l'armature.
En opérant de cette façon, la précompression supplémentaire dans le béton est obtenue sans qu'on doive,soit utiliser des culées ou des coffrages très résistants pour supporter la réaction des appareils de trac- tion des fils, soit immobiliser des appareils d'ancrage des fils pendant toute la durée du service de la poutre, comme c'est le cas quand on compri- me, soit le béton d'une poutre en béton après durcissement de celui-ci, soit l'armature rigide d'une poutre métallique non associée à du béton.
En d'autres termes, sans l'emploi de culées ou de coffrages pou- vant résister à la réaction due à la traction dans les fils,on peut récupé- rer les appareils de traction lorsque le béton adhère aux fils.
On a donc intérêt à opérer la préflexion de l'armature rigide et la traction des fils avant le bétonnage du béton à précomprimer.
Suivant une variante avantageuse, on entrave la flexion de l'ar- mature rigide, sous l'effet de la réaction des fils prétirés.
On peut, à cet effet, faire servir des organes qui maintiennent la préflexion complète jusqu'au durcissement du béton, en même temps d'organes d'entrave qui réduisent considérablement les déformations de l'armature rigi- de, sous l'effet de la réaction des fils prétirés.
Par cette entrave, on fait dévier favorablement pendant la fabri- cation, la ligne des résultantes des efforts des fils. Cette ligne quitte en effet l'axe géométrique des fils eux-mêmes et se déplace vers les fibres opposées de.l'armature. Cela entraîne deux avantages :
1 ) l'on évite les inconvénients possibles d'une trop grande com- pression que subirait momentanément la partie de l'armature tendue en servi- ce, compression qui serait inévitable si l'action des fils précédait la pré- flexion.
2 ) en cas de mise en tension non simultanée des fils, l'on di- minue fortement les pertes successives de tensions dans les fils tendus les premiers, dues aux mises en tension ultérieures.
On peut alors, sans inconvénient, comme dans les poutres en bé- ton précontraint ordinaire, négliger cette réduction dans les calcules de résistance, ce qu'on ne peut pas faire dans le cas des poutres métalliques précomprimées.
Il est à remarquer que pour entraver la flexion de l'armature sous l'effet de la réaction des fils prétirés, il n'est pas indispensable de réaliser et de maintenir la préflexion de l'armature avant de tirer sur les fils. Il suffit que le dispositif capable d'assurer la préflexion soit en place contre l'armature se trouvant dans sa position initiale de repos.
L'invention a également comme objet une poutre en béton armé préfléchie par des forces transversales caractérisé en ce qu'elle comprend en outre dans sa partie qui tend à être soumise à des tensions de traction sous l'effet des sollicitations de service,des fils prétirés à plus grande limite élastique que celle du métal de son armature rigide et dont au moins une partie de la réaction est transmise au béton qui enrobe la partie tendue
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de l'armature préfléchie ainsi qu'à cette dernière.
Elle a plus particulièrement comme objet une poutre de ce gen- re dont les fils prétirés sont enrobés dans la même masse de béton que celle qui enrobe la partie tendue de l'armature préfélchiea
Les dessins annexés au présent mémoire représentent schématique- ment, et à titre d'exemple seulement, une poutre connue et quelques variantes de la poutre suivant l'invention.
La figure 1 est une vue en élévation d'une poutre préfléchie pro- posée antérieurement par le demandeur.
La figure 2 est une coupe transversale par un plan désigné par la ligne II-II à la figure 1.
Les figures 3 et 5 schématisent en élévation différentes varian- tes d'une poutre suivant l'invention.
Les figures 4 et 6 schématisent deux coupes transversales des poutres suivant les figures 3 et 5, par des plans désignés respectivement par IV-IV et VI-VI;
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
Aux figures 1 et 2, on voit une poutre en béton armé qui comprend une armature métallique rigide constituée par une poutrelle laminée 1 en for- me de I. Cette poutrelle est évidemment suffisamment rigide pour résister par elle-même à la flexion. Elle est constituée, par exemple, par de l'acier ou chrôme-cuivre dont la limite élastique est de 36 kg/mm2. La poutrélle 1 a été posée sur deux appuis 2 près de ses extrémités et a.été fléchie dans le sens où elle fléchira sous l'effet des sollicitationstde service (vers le bas), par des forces 3 et 4 dirigées transversalement à l'axe de la poutre et dans le plan moyen de celle-ci, des forces étant appliquées, par exemple, au quart de sa portée à partir de chaque appui et par les réactions d'appui 5 et 6 dues aux forces 3 et 4.
Pendant qu'elle était fléchie de cette façon, on a enrobé de béton 7 sa semelle inférieure 8 soumise à des tensions de traction et on a maintenu la flexion jusqu'à ce que ce béton ait durci et adhéré parfaitement à la dite semelle. 'Ensuite, on a fait cesser l'action des forces 3, 4,e5 ét 6 ayant provoqué la flexion. La poutre en béton armé ainsi obtenue a alors pris une forme telle que celle représentée à la figure 1 pour laquelle l'armature occupe une position intermédiaire entre sa position de repos et sa position juste avant de faire cesser l'effort de flexion transversale. Dans cette po- sition intermédiaire, le béton 7 est comprimée La poutre obtenue à ce moment constitue une poutre préfléchie en béton armé. On peut ensuite compléter l'en- robage de l'armature 1 par du béton 9.
Tout ce qui vient d'être décrit a déjà été proposé antérieurement par le demandeur.
Suivant l'invention, on soumet au moins le béton précomprimé 7 et l'armature préfléchie 1 à une sollicitation supplémentaire en disposant au niveau de la partie de la poutre qui tend à être soumise à des tensions de traction sous l'effet des sollicitations de service, des fils qui ont une plus grande limite élastique que celle du métal de l'armature 1 et aux- quels on fait subir une traction'dont la réaction est transmise à l'ensemble formé par l'armature 1 et le béton 7 et éventuellement par le béton 9.
Aux figures 3 et 4, on a réalisé cette sollicitation supplémen- taire après durcissement du béton 7, au moyen de fils schématisés en 10, 11 et 12. Ces fils ne sont pas adhérents au béton 7 et doivent être ancrés au moyen d'appareils d'ancrage non récupérables tels que 13,14 et 15.
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Cette variante du procédé¯peut s'imposer lorsque la mise en ten- sion des fils ne peut être envisagée qu'après mise en place de l'armature et du béton 7 et d'une partie au moins de la surcharge fixe de service, le béton 9 notamment, c'est-à-dire lorsqu'une mise entension antérieure des fils ris- que de détériorer par compression le béton 7 ou la semelle 8 de l'armature 1.
Lorsque cette détérioration n'est pas à craindre., on a générale- ment avantage à recourir à l'une des variantes suivantes permettant de ré- cupérer les appareils d'ancrage, souvent coûteux et encombrants, et d'éviter la sujétion de la protection des fils contre la corrosion, cette protection étant assurée d'elle-même lorsque les fils sont noyés dans la masse du béton.
Dans une deuxième variante représentée aux figures 5 et 6, on commence par soumettre l'armature 1 à une compression longitudinale excen- trée vers la partie qui tend à être soumise à des tensions de traction sous l'effet des sollicitations de service. Cet effort de compression excentré est schématisé par les flèches 16 à la figure 5. Il est dirigé suivant l'axe de fils 17 qui sont maintenus tendus par des appareils d'ancrage 18 prenant appui sur l'armature 1.
Pendant que les fils 17 sont maintenus tendus, on applique les forces transversales de préflexion schématisées par les flèches 3, 4, 5 et 6.
Pendant qu'on maintient simultanément, d'une part, les efforts 16 et, d'autre part, les efforts 3, 4, 5, et 6, on bétonne autour de la se- melle inférieure de l'armature. Le béton 7 (figure 6) mis en place à ce mo- ment, enrobe à la fois la semelle 8 et les fils prétirés 17. Lorsque ce bé- ton 7 a bien durci et adhère convenablement aux fils 18 et à l'armature 1, on enlève les appareils d'ancrage 18 et on supprime les efforts 3, 4, 5 et 6 ayant provoqué la préflexion. On peut aussi supprimer d'abord ces derniers efforts et enlever ensuite les appareils d'ancrage 18. L'enlèvement de ceux- ci est d'ailleurs facultatif mais souvent intéressant du point de vue écono- mique.
On obtient alors une poutre préfléchie telle que celle représen- tée aux figures 5 et 6 dans laquelle le béton 7 est précomprimé par suite du raccourcissement des fils 17 et de la semelle 8 de l'armature 1 auxquels il adhère. Cette poutre peut ensuite être complétée par du béton non pré-compri- mé 9 comme toute les poutres en béton armé préfléchies.
Une troisième variante du procédé suivant l'invention diffère de la précédente uniquement en ce que la préflexion transversale (sous l'ac- tion de forces 3, 4, 5 et 6) est opérée avant la mise en tension des fils 17 et non après. Les points d'application de-¯ces forces 3, 4,5 et 6 sont ensui- te immobilisées et forment une entrave à la libre déformation de l'armature sous l'effet des réactions 16 transmises par les fils. Grâce à cette entra- ve, llalignne moyenne provenant dess tensions des fils 17 ne concorde plus avec l'axe de ces fils mais suit une ligne brisée telle que 19 (figure 5) traver- sant la fibre moyenne 20 et passant au-desus d'elle le long du tronçon central de la poutre.
La semelle 8 de l'armature 1 n'est pas en danger de compression momentanée excessive lors de la mise en tension des fils et l'influence d'une mise en tension d'une partie de fils sur la tension des fils déjà tendus, est fortement réduite.
Les mêmes résultats peuvent être obtenus si seulement les points d'applications des forces 3, 4, 5 et 6 sont immobilisés avant traction sur les fils sans pour cela que la préflexion elle-même soit faite à ce moment. La préflexion peut alors être faite après mise sous tension des fils comme pour la deuxième variante.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes d'exécution représentées et que bien des modifications peuvent être
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apportées dans la forme, la disposition et la construction de certains des éléments intervenant dans sa réalisation, à condition que ces modifications ne soient pas en contradiction avec l'objet de chacune des revendications sui- vantes .
REVENDICATIONS.
1. - Procédé de réalisation d'une poutre en béton armé préflé- chie par des forces transversales temporaires, caractérisé en ce qu'on sou- met le béton au contact de la partie de l'armature rigide qui sera tendue en service, à une compression résultant, non seulement de la suppression des forces transversales temporaires, mais également de la réaction de fils en acier qui présentent une plus grande limite élastique que celle du métal de l'armature rigide et qui sont soumis à une traction avant la mise en charge.