: Procédé de réalisation d'une poutre mixte préfléchie en acier-béton.
La présente invention est relative a un procédé
de réalisation d'une poutre mixte préfléchie. En substance, la poutre réalisée comprend une armature en acier et un enrobage en béton. L'armature est constituée par une âme disposée verticalement et une semelle inférieure bordant longitudinalement l'âme. L'enrobage en béton entoure au moins la partie inférieure de l'armature.
Selon le procédé de réalisation de la poutre mixte préfléchie, on soumet l'armature a une préflexion.. De cette manière, on crée dans l'armature..,un état de tensions de traction dans sa partie inférieure et en particulier, dans sa semelle inférieure, et un état de tensions de compression dans sa partie supérieure, ces parties inférieure et supérieure étant délimitées entre elles par une fibre neutre de tension nulle. D'autre part, on maintient la preflexion de l'armature pendant la solidarisation de l'enrobage de béton à la partie inférieure prétendue de cette armature et jusqu'après la prise suffisante de ce béton.
Dans l'exécution des procédés de préflexion connus, un état de tensions de traction est obtenu dans
la partie inférieure et particulièrement dans la semelle inférieure de l'armature traitée, en réaction à un état
de tensions de compression engendré dans la partie supérieure de cette armature.
Malgré les diagrammes de tensions très favorables obtenus dans l'armature des poutres préfléchies, particulièrement dans la partie inférieure de l'armature, la réaction des tensions de compression dans la partie supérieure de cette dernière constitue un très sérieux désavantage économique.
Non seulement, il est nécessaire d'équilibrer la partie supérieure de l'armature en rapport avec la semelle inférieure et ses renforts éventuels, mais il faut encore utiliser dans\toute cette armature et ses renforts éventuels, un acier onéreux à cause de l'élasticité requise de ladite armature entière, par ce procédé. Lors
du relâchement des forces de préflexion après prise suffisante du béton de l'enrobage, par suite de l'abaissement de la fibre neutre, les renforts supérieurs en acier de 1' armature deviennent déjà surabondants, tandis que leur onéreuse élasticité cesse de se justifier dès ce moment.
En service, après enrobage et/ou intégration de la partie supérieure de la poutre dans l'ouvrage, la surabondance d'acier dans cette partie supérieure de 1' armature travaillant en compression, devient alors inutile, et une semelle supérieure en béton faiblement armé pu précontraint et beaucoup moins onéreuse pourrait être en service capable et suffisante pour reprendre l'état de tensions de compression.
Dans cet ordre d'idées, il a été proposé de découper, après préflexion et bétonnage, la partie supérieure et ses renforts d'acier devenus superflus, pour y substituer alors une semelle de béton armé, mais cette opération qui ne s'est pas généralisée, consiste principalement à récupérer des chutes d'acier à un prix prohibitif. C'est pourquoi il a également été proposé de renforcer la partie supérieure par une semelle métallique provisoire. Cette autre opération ne s'est pas non plus généralisée car il faut une collection de telles semelles adaptables à chaque type de poutres préfléchies à réaliser. En outre, la manutention de ces semelles provisoires est aussi encombrante que celle de la poutre elle-même.
De plus, la solidarisation de ces semelles provisoires le long de la partie supérieure de 1' armature est plus aisée en théorie qu'en pratique, sans oublier la fatigue des appareillages mis en oeuvre à cet effet et soumis à préflexions répétées.
L'objet de l'invention actuelle est un nouveau procédé permettant de réaliser des poutres susmentionnées plus économiquement que les procédés connus. En particulier, le nouveau procédé permet la préflexion d'armature en sans le moindre renfort supérieur tout en créant dans cette armature des diagrammes de tensions analogues ou équivalents
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invention, on exerce des efforts de retenue antagonistes sur les extrémités de la partie inférieure, de préférence de la semelle inférieure de l'armature, pendant qu'on soumet cette armature à la préflexion en appliquant au moins une paire
de forces de préflexion identiques sur la semelle inférieure dans au moins une section transversale de l'armature et de part et d'autre de l'âme. En outre, on maintient les
efforts de retenue et les forces de préflexion pendant la solidarisation de l'enrobage de béton à la partie inférieure pré-
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béton. De la sorte, dans le nouveau procédé, on élimine le coûteux rapport d'équilibre entre les semelles supérieure et inférieure du cas connu. De plus, grâce au nouveau procédé, on peut régler simplement et rapidement les tensions de traction dues à la préflexion, en réglant les efforts de retenue.
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armature dans le nouveau procédé, on applique la paire de forces de préflexion sur une paire de chevalets ou de consoles perdus, qu'on pose avec fixation éventuelle sur la
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âme et qu'on enrobe-au moins partiellement de béton lors de la coulée de l'enrobage.- En variante, on peut aussi appliquer la paire de forces de préflexion sur la semelle inférieure à travers des gaines tubulaires perdues montées sur celle-ci, de part et d'autre de l'âme.
Pour ne pas déforcer la poutre finie, à leurs emplacements, les chevalets, les consoles ou les gaines sont conçus pour assurer la continuité du béton de l'enrobage à côté d'eux ou à travers des ouvertures éventuelles que ces chevalets ou ces consoles présentant parallèlement à l'axe longitudinal de l'armature. La continuité du béton de l'en:* robage aux emplacements en question permet encore le placement d'armatures longitudinales auxiliaires, telles que des ronds à béton.
D'autre part, dans la mise en oeuvre du procédé, on relie l'armature par sa partie inférieure respectivement par sa semelle inférieure, à deux appuis d'extrémité dont au moins un est mobile. En outre, on limite le rapprochement relatif des axes de liaison de l'armature et de ces appuis d'extrémité, pendant qu'on soumet cette armature à la préflexion. Avantageusement, on suspend l'armature aux deux appuis d'extrémité, pour la relier à ceux-ci.
Selon des caractéristiques du matériel mis en oeuvre dans le nouveau procédé, ou peut utiliser des appuis d'extrémité dont au moins coulisse horizontalement ou pivote ou bascule verticalement. Dans le premier cas, on limite
le rapprochement relatif des appuis d'extrémité pour limi-
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armature. Dans le deuxième cas, on limite leur pivotement ou leur basculement relatif pour limiter le rapprochement relatif de leurs axes de liaison avec l'armature. De préférence, on se sert pour cela de vérins hydrauliques ou mécaniques.
Pour pouvoir modifier facilement l'état de tensions de la partie inférieure de l'armature lors de la mise en oeuvre du nouveau procédé, les efforts de retenue antagonistes exercés sur cette partie inférieure sont réglables
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de reprendre l'excédent des tensions de compression dans la partie supérieure de l'armature en 1 partie incapable et insuffisante de supporter de telles tensions,
La poutre terminée et fabriquée selon le nouveau procédé peut être employée telle quelle, mais conformément à l'invention, la partie supérieure de l'âme de cette poutre peut être complétée par une semelle supérieure par exemple mixte en acier-béton ou être intégrée à une dalle par exemple mixte en acier-béton.
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description et des dessins annexés au présent mémoire qui représentent schématiquement et à titre d'exemple seulement une forme de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une coupe transversale d'une poutre réalisable par le procédé selon l'invention, cette coupe étant faite hors du plan de préflexion. La figure 2 est une coupe transversale de la même poutre faite dans le plan de la préflexion. La figure 3 est une vue en élévation schématique de l'armature métallique d'une poutre mixte montée avant sa préflexion sur des appuis d'extrémité servant d'appuis de préflexion. La figure 4 est une vue en élévation analogue de l'armature pendant sa préflexion. La figure 5 est une ligne courbe illustrant la courbure simple prise par la fibre neutre de l'armature après préflexion. La figure 6 est une vue en élévation plus détaillée montrant les moyens de liaison entre l'armature et un appui d'extrémité avant préflexion. La figure 7 est une vue en plan se rapportant à la figure précédente.
La figure 8 est une coupe transversale de la poutre terminée et complétée par une semelle supérieure en béton armé.
Dans ces différentes figures, des mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
Le nouveau procédé sert à réaliser des poutres mixtes préfléchies en acier-béton.
En substance, la poutre à l'état fabriqué comporte une armature 1 en acier et un enrobage 2 en béton.
L'armature 1 est constituée par une poutre métal-
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et une semelle inférieure 4 bordant longitudinalement l'âme
3. L'âme 3 peut être éventuellement en treillis ou en métal déployé.
Avant sa mise en oeuvre, l'armature 1 est pourvue éventuellement de renforts inférieurs disposés à plat contre la semelle 4 et soudés à celle-ci par leurs bords.
Ensuite, l'armature 1 est montée sur deux appuis d'extrémité 5 et 6 constituant en fait les appuis de préflexion et reposant sur le sol 7 au même niveau. A cet
effet, l'armature 1 avec son âme 3 disposée verticalement
est reliée aux appuis d'extrémité 5 et 6 en ayant les extrémités de sa partie inférieure et de préférence celles de
sa semelle inférieure 4, articulées respectivement à ces appuis 5 et 6.
Les moyens d'articulation de chaque extrémité de
la semelle 4 à l'appui d'extrémité correspondant 5 ou 6 peuvent être quelconques. Dans l'exemple décrit, les moyens d'articulation en question sont constitués chaque fois par
un bras de montage 8 sous forme d'étrier complexe. Le bras
de montage 8 pivote à la fois par rapport à l'extrémité de
la semelle 4 et par rapport à l'appui d'extrémité correspondant 5 ou 6. Ainsi, du côté de l'armature 1, la semelle 4
est engagée entre les ailes horizontales du bras de montage
8 de part et d'autre de l'âme 3, De plus, la semelle 4 est suspendue ou reliée au bras de montage 8 par des boulons de montage 9 ou analogues traversant verticalement des ouvertures coaxiales de la semelle 4 et des ailes horizontales de ce
bras 8. D'autre part, du côté de l'appui d'extrémité 5 ou 6, la partie supérieure saillante 10 de ce dernier est engagée entre les ailes verticales du bras de montage 8 et y est reliée par une tige de pivotement 11 traversant horizontalement des ouvertures coaxiales de cette partie 10 et de ces ailes verticales. De cette façon, l'armature 1 est articulée autour de l'axe horizontal 12 de chaque tige de pivotement 11 et peut prendre des inclinaisons légères et différentes
par rapport à l'appui d'extrémité 5 ou 6.
Dans le cas décrit, chaque appui d'extrémité 5
ou 6 est monté sur le sol 7 en pouvant pivoter verticalement autour d'un pivot de base horizontal 13 fixé par exemple à
des ailes 14 solidarisées à une plaque d'assise 15 ancrée
dans le sol 7. Ainsi, les appuis d'extrémité 5 et 6 peuvent pivoter simultanément l'un vers l'autre lors d'une traction commune exercée sur leurs extrémités 10 pour rapprocher cellesci.
Dans une variante, chaque appui d'extrémité 5 ou 6 peut être monté coulissant sur le sol 7 par exemple dans au moins une glissière longitudinale guidant horizontalement un coulisseau solidaire de cet appui 5 ou 6. Dans ce cas, les appuis d'extrémité 5 ou 6 peuvent avoir une translation relative de préférence contrôlée sous l'effet de deux efforts opposés.
Après montage de l'armature 1 sur les appuis d' extrémité 5 ou 6, cette armature 1 est soumise à une préflexion. Dans ce but, par exemple, une paire de forces de préflexion identiques P est appliquée verticalement sur la semelle inférieure 4 dans sa section transversale médiane
et de part et d'autre de l'âme 3. En pratique, au moins un couple de chevalets 16 en acier ou en acier-béton sont posés sur la semelle 4 au milieu de sa longueur en étant disposés l'un en face de l'autre par rapport à l'âme 3. Les chevalets
16 servent à appliquer les forces de préflexion P et à les transmettre à la semelle 4 de l'armature 1. Ces chevalets
16 de préférence préfabriqués peuvent être fixés à la semelle 4 par des points ou des cordons de soudure, par des boulons ou par des rivets. Lesdits chevalets 16 peuvent être remplacés par au moins un couple de consoles de construction équivalente disposées aussi sur la semelle 4 de part et d'autre de l'âme 3 en y étant éventuellement solidarisées de la même façon.
Il est encore à noter qu'au lieu des chevalets et des consoles, on peut encore employer au moins un couple de gaines tubulaires montées de part et d'autre de l'âme 3 sur la face supérieure de la semelle 4. A travers ces gaines peuvent être engagées les têtes ou les prolonges de tête des vérins de préflexion pour agir directement sur la semelle 4.
Il est aussi à remarquer que les forces de préflexion P peuvent être obtenues au moyen d'un seul vérin avec cavalier ou de deux vérins distincts, les pieds du cavalier d'une part ou les deux vérins d'autre part prenant appui sur les chevalets ou les consoles ou même directement sur la semelle 4 à travers les gaines tubulaires.
Simultanément à l'application des forces de préflexion P sur les chevalets 16, des efforts de
retenue antagonistes T et T' sont appliqués respectivement aux extrémités de la semelle 4 de l'armature 1. Dans ce but, des efforts de résistance R et R' sont exercés à leur tour, par exemple horizontalement, sur les appuis d'extrémité.5 et 6. Il est à noter que les efforts de retenue T et T'et ainsi les efforts de résistance R et
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te quel moment de sa préflexion, sans lui être préalable.
Sous lTeffet de l'ensemble des forces et des efforts P, T et T'ou en fait P, R et R', il apparait dans l'armature 1, d'une part, un état de tensions de traction dans la partie inférieure de cette armature 1 et surtout dans la semelle inférieure 4, et d'autre part, un état de tensions de compression dans la partie supérieure de ladite armature 1.
Sous l'effet des forces de préflexion P, 1'
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un vers l'autre. En d'autres termes et plus généralement, lors de la préflexion, il se produit un rapprochement mutuel des axes horizontaux 12 de liaison de l'armature 1 et des appuis d'extrémité 5 et 6. Le pivotement mutuel et simultané des appuis d'extrémité 5 et 6 dû aux forces de préflexion P est toutefois entravé et limité par l'appli-
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Par conséquent,.la semelle 4 de l'armature 1 est le siège de tensions de traction résultant de la combinaison de celles dues aux forces de préflexion P et de celles engendrées par les efforts de retenue T et T'. Ainsi, les tensions de traction résultantes dans la semelle 4 sont supérieures à celles qu'il serait possible d'obtenir sans semelle supérieure équilibrent la semelle inférieure dans le procédé de préflexion connu.
Après l'établissement de l'état résultant de préflexion de l'armature 1, on maintient les forces et les efforts P, R et R', tandis qu'on coule le béton de l'enrobage 2 autour de la semelle inférieure 4 et de la partie inférieure de l'âme 3, par exemple jusqu'au ras des faces supérieures des chevalets 16 ou des faces inférieures des tables 17 transmettant à ces chevalets 16 les forces de préflexion P. Ce n'est qu'après la prise suffisante du béton de l'enrobage 2 que l'ensemble des forces et des efforts P, R et R' cesse d'être appliqué à l'armature 1 et que la poutre est alors décoffrée et terminée. Il est à noter que le béton de l'enrobage 2 peut recouvrir totalement ou partiellement les chevalets 16 qui sont ainsi perdus et noyés dans cet enrobage 2 de la poutre finie.
Dans le cas décrit, les efforts de résistance R et R' sont appliqués aux appuis d'extrémité 5 et 6 pour
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effet des forces de préflexion P. Dans le cas où les appuis d'extrémité 5 et 6 sont coulissants sur le sol 7, les ef- forts R et R' limitent leur translation relative horizontale l'un vers l'autre, c'est-à-dire leur rapprochement relatif,
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les efforts de résistance R et R' sont exercés au moyen de vérins hydrauliques ou mécaniques, de préférence réglables en intensité et/ou en course et pouvant être contrôlés en cours de préflexion de l'armature 1, notamment par des appareils suivant les déformations de la semelle 4. Par ailleurs, les efforts de résistant R et R' peuvent être appliqués progressivement ou instantanément lors de la préflexion. En particulier, les efforts de résistance
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extrémité 5 et 6 déplacés librement vers elles pendant la préflexion.
Il est à noter qu'on peut régler avantageuse-
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de retenue T et T'avant et/ou pendant leur application sur les appuis d'extrémité 5 et 6. D'autre part, les points
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se trouver à n'importe quel endroit approprié des appuis d'extrémité 5 et 6.
Dans l'exemple décrit, l'armature 1 est montée sur deux appuis d'extrémité 5 et 6 tous deux mobiles. Cependant, l'invention s'étend aussi au cas où un des appuis d'extrémité est immobile en présentant éventuellement un bras pivotant verticalement. Ce cas est malgré tout moins avantageux que celui décrit.
Bien que le nouveau procédé soit applicable
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pourvue d'une bordure longitudinale assimilable à une semelle supérieure réduite et intervenant peu dans la ré-partition des tensions de compression dans cette armature.
La poutre terminée peut être utilisée telle quelle ou complétée par une semelle supérieure 18 comme dans la figure 8 ou intégrée dans une dalle supérieure.
A cet effet, la poutre terminée est disposée dans un coffra-
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une semelle supérieure en béton armé ou précontraint, capable de reprendre la compression résultante des charges de service. Ce coffrage peut être un coffrage en au moins deux formes venant s'adapter à l'âme, de part et d'autre de cette dernière. Ledit coffrage peut aussi être un coffrage inférieur dans lequel est disposée la partie supérieure de l'âme après retournement de la poutre.
Dans une variante de parachèvement, la semelle supérieure est préfabriquée en béton armé ou précontraint
puis solidarisée à la poutre terminée par soudure d'armatu-
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armature de cette poutre ou par tout autre procédé de solidarisation déjà connu. Cette variante peut également
être réalisée par des tronçons préfabriqués de semelle supérieure qui sont fixés et ajustés bout à bout sur le bord supérieur de l'âme de la poutre terminée et qui sont ensuite éventuellement solidarisés entre eux par une précontrainte ultérieure.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée à la forme de réalisation représentée et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de certains des éléments intervenant dans sa réalisation à condition que
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objet de chacune des revendications suivantes.