Procédé de réalisation d'une poutre mixte préfléchie en acier-béton.
La présente invention est relative à 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 1' armature.
Selon le procédé de réalisation de la poutre mixte préfléchie, on soumet l'armature à une préflexion. De cette façon, 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 préflexion 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 favorables obtenus dans l'armature, particulièrement dans sa partie inférieure, la réaction des tensions de compression dans sa partie supérieure 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 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 l'armature deviennent déjà surabondants, tandis que leur onéreuse élasticité cesse de se justifier dès ce moment.
En service, la surabondance d'acier dans la partie supérieure de l'armature de la poutre finie travaillant en compression devient alors inutile, et une semelle supérieure en béton faiblement armé ou 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 d'abord de découper, après préflexion et bétonnage, la partie supérieure de l'armature et ses renforts d'acier devenus superflus, pour y substituer alors une semelle supérieure de béton armé. Cependant, 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 ensuite de renforcer la partie supérieure de l'armature 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 l'armature elle-même. De plus, la solidarisation desdites semelles provisoires le long de la partie supérieure de l'armature est. plus aisée en théorie qu'en pratique, sans oublier la fatigue des appareillages mis
en oeuvre à cet effet et soumis à des 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'une armature en 1 sans le moindre renfort supérieur, tout en créant dans cette armature des diagrammes de tensions plus favorables que ceux obtenus dans les armatures en I par les procédés connus.
A cet effet, dans le nouveau procédé selon l'invention, on maintient immobile suivant la direction longitudinale de l'armature, chaque extrémité de la partie inférieure, respectivement chaque extrémité de la semelle inférieure, de cette armature, pendant qu'on soumet celle-ci 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. De
la sorte, on réduit les tensions de compression dans la
<EMI ID=1.1>
immobilisation susdite des extrémités précitées de 1' armature.
En pratique, dans le nouveau procédé, on maintient immobile chaque extrémité de la partie inférieure, respectivement de la semelle inférieure,de l'armature en la solidarisant à un court bras de support métallique de préférence horizontal, relié à un appui d'extrémité fixe. Chaque bras de support peut être fixé à l'appui d'extrémité fixe correspondant en étant légèrement flexible élastiquement suivant le plan vertical de 1' Sine de l'armature ou être articulé à cet appui d'extré- mité en pouvant pivoter légèrement suivant ce plan ver- tical de cette âme.
D'autre part, selon une autre particularité du nouveau procédé, on solidarise l'extrémité de la partie inférieure, respectivement de la semelle inférieure de l'armature, par boulonnage, rivetage ou soudure.
Par ailleurs, pour préfléchir l'armature selon 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 semelle inférieure de l'armature, de part et d'autre de 1'
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
<EMI ID=2.1>
enrobage à côté d'eux ou à travers des ouvertures éventuelles que ces chevalets ou ces consoles présentent parallèlement à l'axe longitudinal de l'armature. La continuité du béton de l'enrobage aux emplacements en question permet encore le placement d'armatures longitudinales auxiliaires, telles que des ronds à béton.
La poutre terminée et fabriquée selon le nouveau procédé peut être employée telle quelle, mais conformément à l'invention, elle peut être mise en oeuvre dans des constructions plus complexes. Dans cette der- <EMI ID=3.1>
âme à une semelle supérieure rapportée ou à une dalle supérieure, l'une et l'autre en acier ou en acier-béton.
L'invention concerne aussi une poutre mixte préfléchie réalisée selon le nouveau procédé.
D'autres détails et particularités de l'invention apparaîtront au cours de la description et des dessins annexés au présent mémoire et représentant schématiquement et à titre d'exemple seulement deux formes de réalisation de l'invention.
La figure 1 est une coupe transversale d'une poutre réalisable par le procédé selon l'invention, faite dans une section différente de celle de la préflexion. La figure 2 est une coupe transversale analogue de la poutre, faite dans la section de la préflexion. La figure 3 est une vue en élévation schématique de l'armature métallique de la poutre montée avant sa préflexion sur des appuis d'extrémité. La figure 4 est une vue en élévation plus dé- ' : taillée montrant des premiers moyens de montage de l'armature sur un appui d'extrémité avant préflexion. La figure 5 est une vue analogue à la précédente montrant des deuxièmes moyens de montage de l'armature sur un appui d'extrémité avant préflexion.
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
<EMI ID=4.1>
ou ajourée 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 leur bords.
Ensuite, l'armature 1 est montée uniquement sur deux appuis d'extrémité 5 et 6 qui constituent en fait les appuis de préflexion et qui reposent sur le sol au même niveau. A cet effet, la semelle inférieure 4 de l'armature 1 avec son âme 3 disposée verticalement est reliée aux appuis d'extrémité 5 et 6 par des courts bras de support 7.
Dans la première forme de réalisation, chaque bras de support 7 est constitué par exemple par un plat épais en acier disposé à plat horizontalement. Une partie extrémale du bras de support 7 est fixée à l'appui d'extrémité correspondant 5 ou 6. A cet effet, la partie en question du plat repose sur la partie supérieure métallique 8 de l'appui d'extrémité correspondant 5 ou 6 et y est fixée temporairement par exemple par des boulons 9 ou analogues dont les têtes et une grande
partie des tiges filetées sont ancrées solidement dans
le béton 10 sous-jacent à cette partie supérieure 8. D'autre part, la partie extrémale opposée du plat susdit prend appui contre la face inférieure de la semelle inférieure 4 de l'armature 1 et y est solidarisée temporairement par d'autres boulons 11.
Dans la deuxième forme de réalisation, chaque bras de. support 7 est formé par deux plats épais
en acier 7' et 7" articulés l'un à l'autre autour d'
un pivot en acier 1.2 qui s'étend horizontalement et perpendiculairement au plan vertical de l'âme 3 de l'armature 1. Le plat 7' est fixé à plat par exemple temporairement sous la semelle inférieure 4 de l'armature 1 par des boulons 11. Le plat 7." est solidarisé à plat temporairement sur la partie supérieure métallique 8 de 1' appui d'extrémité correspondant 5 ou 6, à l'aide de boulons 9 ancrés dans le béton 10 sous-jacent à cette partie supérieure 8 de cet appui d'extrémité 5 ou 6. Dans ce cas, les bras de support s'étendent horizontalement lors du
<EMI ID=5.1>
mais peuvent pivoter par rapport à ceux-ci. En effet, lors de la préflexion, les plats 7' peuvent pivoter légèrement vers le bas autour des pivots immobiles 12 suivant le plan vertical de l'âme 3 de l'armature 1.
Après montage de l'armature 1 sur les appuis d'extrémité 5 ou 6,. on soumet cette armature 1 à une préflexion. Dans ce but, on applique verticalement par exemple, une paire de forces de préflexion identiques P sur la semelle inférieure 4 dans sa section transversale médiane et de part et d'autre de l'âme 3. En pratique, on pose et on fixe éventuellement au moins un couple de chevalets 13 en acier ou en acier-béton sur la semelle 4, au milieu de sa longueur, ces chevalets 13
<EMI ID=6.1>
âme 3. Les chevalets 13 servent à appliquer les forces de préflexion P et à les transmettre à la semelle 4 de l'armature 1. Les chevalets 13 de préférence préfabriqués peuvent être remplacés par au moins un couple de consoles de construction équivalente,également disposées sur la semelle 4)de part et d'autre de l'âme 3 en y étant éventuellement solidarisées de la même façon.
Il est noter qu'au lieu et place des chevalets et des consoles, on peut encore employer un couple
<EMI ID=7.1>
âme 3 sur la face supérieure de la semelle 4. A travers ces gaines peuvent être engagées les têtes ou les pro-
<EMI ID=8.1>
tement sur la semelle 4. Dans ces derniers cas, les forces de préflexion P peuvent être exercées par un seul vérin agissant sur un cavalier ou par 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 inférieu-re 4 à travers les gaines tubulaires.
La préflexion engendre des tensions de traction importantes dans la partie inférieure de l'armature 1 et notamment dans la semelle inférieure 4 et des
<EMI ID=9.1>
âme 3. Grâce à l'immobilisation des extrémités de la semelle inférieure 4 pendant la préflexion, les tensions de compression susdites sont plus faibles que celles qui résulteraient de cette préflexion en l'absence d' une telle immobilisation de ces extrémités de cette semelle 4.
Tout en maintenant la préflexion appliquée
à l'armature 1, c'est-à-dire les forces de préflexion
P sur les chevalets 13, on coule l'enrobage 2 en béton dans un coffrage inférieur contenant la partie inférieure de cette armature 1 et des ronds à béton éventuels. Dans l'exemple choisi, le béton de l'enrobage
2 atteint après coulée le niveau des faces supérieures des chevalets 13. Toutefois, ce béton peut se trouver
<EMI ID=10.1>
nes qui constituent des éléments perdus noyés au moins partiellement dans le béton de l'enrobage 2 sont conçus et réalisés pour assurer la continuité de ce béton à leur emplacement et ainsi le placement de ronds à béton éventuels armant cet enrobage 2.
<EMI ID=11.1> enrobage 2, on décoffre ce dernier et on obtient une poutre mixte préfléchie telle que représentée transversalement aux figures 1 et 2.
La poutre réalisée peut être utilisée dans
des constructions complexes, dans lesquelles la partie supérieure de l'âme 3 de l'armature 1 peut être intégrée
à une semelle supérieure rapportée ou à une dalle supérieure, l'une et l'autre en acier ou en acier-béton.
Dans l'exemple décrit, chaque extrémité de
la semelle inférieure 4 de l'armature 1 est boulonnée
au bras de support 7 correspondant. Toutefois; dans des variantes, cette extrémité peut être rivetée ou soudée
à ce bras de support 7, auquel cas ce dernier est coupé ou tronçonné pour dégager la poutre réalisée des appuis d'extrémité 5 et 6.
Il est évident que l'invention n'est pas exclusivement limitée aux formes de réalisation représentées et que bien des modifications peuvent être apportées dans la forme, la disposition et la constitution de- certains des éléments intervenant dans leur réalisation à condition que ces modifications ne soient pas
en contradiction avec l'objet de chacune des revendica-
<EMI ID=12.1>
Process for producing a preflexed composite steel-concrete beam.
The present invention relates to a method for producing a preflexed composite beam. In essence, the beam produced comprises a steel reinforcement and a concrete cover. The frame consists of a core arranged vertically and a lower flange longitudinally bordering the core. The concrete cover surrounds at least the lower part of the reinforcement.
According to the method for producing the preflected composite beam, the reinforcement is subjected to preflexion. In this way, one creates in the reinforcement, a state of tensile tensions in its lower part and in particular, in its lower sole, and a state of compressive tensions in its upper part, these lower and upper parts being delimited between them by a neutral fiber of zero tension. On the other hand, the preflexion of the reinforcement is maintained during the securing of the concrete coating to the claimed lower part of this reinforcement and until after sufficient setting of this concrete.
In the execution of the known preflection methods, a state of tensile stresses is obtained in the lower part and particularly in the lower flange of the treated reinforcement, in reaction to a state of compressive stresses generated in the upper part of this. frame. Despite the favorable stress diagrams obtained in the reinforcement, particularly in its lower part, the reaction of the compressive stresses in its upper part constitutes a very serious economic disadvantage.
Not only is it necessary to balance the upper part of the reinforcement in relation to the lower flange and its possible reinforcements, but it is also necessary to use in all this reinforcement and its possible reinforcements, an expensive steel because of the elasticity. required by this process. When the preflection forces are released after sufficient setting of the cover concrete, due to the lowering of the neutral fiber, the upper steel reinforcements of the reinforcement already become overabundant, while their expensive elasticity ceases to be justified. from this moment.
In service, the overabundance of steel in the upper part of the finished beam reinforcement working in compression then becomes unnecessary, and a loosely reinforced or prestressed concrete top flange and much less expensive could be in service capable and sufficient to take over. state
compressive stresses.
In this vein, it was first proposed to cut, after pre-bending and concreting, the upper part of the reinforcement and its steel reinforcements which have become superfluous, in order to replace it with an upper flange of reinforced concrete. However, this operation
which has not become widespread, consists mainly of recovering scrap steel at a prohibitive price. VS'
This is why it was also subsequently proposed to reinforce the upper part of the frame with a temporary metal sole. This other operation does not
is also not generalized because it takes a collection
such flanges adaptable to each type of preflexed beams to be produced. In addition, the handling of
these temporary footings is as bulky as that of the frame itself. In addition, the securing of said temporary soles along the upper part of the frame is. easier in theory than in practice, without forgetting the fatigue of the equipment used
implemented for this purpose and subjected to repeated preflexions.
The object of the current invention is a new process making it possible to produce the aforementioned beams more economically than the known processes.
In particular, the new method allows the preflexion of a 1-frame reinforcement without any upper reinforcement, while creating in this reinforcement more favorable stress patterns than those obtained in I-frames by the known methods.
To this end, in the new method according to the invention, each end of the lower part, respectively each end of the lower flange, of this reinforcement, is kept stationary in the longitudinal direction of the frame, while that one is subjected -Here to preflection by applying at least one pair of identical preflection forces to the lower flange in at least one cross section of the reinforcement and on either side of the core. Of
this way, the compressive stresses in the
<EMI ID = 1.1>
aforementioned immobilization of the aforementioned ends of the frame.
In practice, in the new method, each end of the lower part, respectively of the lower flange, of the frame is kept immobile by securing it to a short, preferably horizontal metal support arm, connected to a fixed end support. . Each support arm can be fixed to the corresponding fixed end support while being slightly flexible elastically along the vertical plane of the sine of the frame or be articulated to this end support while being able to pivot slightly according to this. vertical plane of this soul.
On the other hand, according to another feature of the new method, the end of the lower part, respectively of the lower flange of the frame, is secured by bolting, riveting or welding.
Furthermore, to pre-bend the reinforcement according to the new method, the pair of preflection forces are applied to a pair of trestles or lost consoles, which are placed with possible fixing on the lower flange of the reinforcement, on both sides. other of 1 '
core and which is at least partially coated with concrete during the casting of the coating. As a variant, the pair of preflection forces can also be applied to the lower flange through lost tubular sheaths mounted thereon, on either side of the core.
So as not to deforce the finished beam at their locations, the easels, brackets or ducts
<EMI ID = 2.1>
coating next to them or through any openings that these easels or consoles have parallel to the longitudinal axis of the frame. The continuity of the concrete cover at the locations in question still allows the placement of auxiliary longitudinal reinforcement, such as reinforcing bars.
The finished beam and manufactured according to the new method can be used as it is, but according to the invention it can be used in more complex constructions. In this last- <EMI ID = 3.1>
core to an attached upper flange or to an upper slab, both in steel or steel-concrete.
The invention also relates to a preflexed composite beam produced according to the new method.
Other details and features of the invention will become apparent from the description and the drawings appended hereto and showing schematically and by way of example only two embodiments of the invention.
Figure 1 is a cross section of a beam achievable by the method according to the invention, made in a section different from that of the preflexion. Figure 2 is a similar cross section of the beam, taken in the section of the preflection. Figure 3 is a schematic elevational view of the metal frame of the beam mounted before its preflexion on end supports. FIG. 4 is a more detailed elevation view showing first means for mounting the frame on an end support before preflection. FIG. 5 is a view similar to the previous one showing second means for mounting the frame on an end support before preflection.
In these different figures, the same reference notations designate identical elements.
The new process is used to produce composite steel-concrete beams.
In essence, the beam in the manufactured state comprises a reinforcement 1 of steel and a cover 2 of concrete.
Reinforcement 1 consists of a beam
<EMI ID = 4.1>
or perforated and a lower flange 4 longitudinally bordering the core 3. The core 3 may optionally be made of mesh or expanded metal.
Before its implementation, the frame 1 is optionally provided with lower reinforcements arranged
flat against the sole 4 and welded to the latter by their edges.
Then, the frame 1 is mounted only on two end supports 5 and 6 which in fact constitute the preflexion supports and which rest on the ground at the same level. For this purpose, the lower flange 4 of the frame 1 with its web 3 arranged vertically is connected to the end supports 5 and 6 by short support arms 7.
In the first embodiment, each support arm 7 is formed for example by a thick steel plate arranged horizontally flat. An end part of the support arm 7 is fixed to the corresponding end support 5 or 6. For this purpose, the part in question of the flat rests on the upper metal part 8 of the corresponding end support 5 or 6 and is fixed there temporarily, for example by bolts 9 or the like, the heads of which and a large
part of the threaded rods are firmly anchored in
the concrete 10 underlying this upper part 8. On the other hand, the opposite end part of the aforesaid flat bears against the lower face of the lower flange 4 of the reinforcement 1 and is temporarily secured thereto by other bolts 11.
In the second embodiment, each arm of. support 7 is formed by two thick plates
steel 7 'and 7 "articulated to each other around
a steel pivot 1.2 which extends horizontally and perpendicularly to the vertical plane of the web 3 of the frame 1. The plate 7 'is fixed flat, for example temporarily under the lower flange 4 of the frame 1 by bolts 11. The plate 7. "is secured flat temporarily on the upper metal part 8 of the corresponding end support 5 or 6, using bolts 9 anchored in the concrete 10 underlying this upper part 8 of this end support 5 or 6. In this case, the support arms extend horizontally during the
<EMI ID = 5.1>
but can pivot relative to them. In fact, during the preflection, the plates 7 'can pivot slightly downwards around the stationary pivots 12 along the vertical plane of the core 3 of the frame 1.
After mounting the frame 1 on the end supports 5 or 6 ,. this reinforcement 1 is subjected to a preflexion. For this purpose, a pair of identical preflection forces P is applied vertically, for example, on the lower flange 4 in its median cross section and on either side of the web 3. In practice, one poses and optionally fixes at least one pair of steel or steel-concrete trestles 13 on the sole 4, in the middle of its length, these trestles 13
<EMI ID = 6.1>
core 3. The trestles 13 serve to apply the preflection forces P and to transmit them to the sole 4 of the frame 1. The trestles 13, preferably prefabricated, can be replaced by at least a pair of consoles of equivalent construction, also arranged on the sole 4) on either side of the core 3, possibly being secured thereto in the same way.
It should be noted that instead of easels and consoles, we can still use a couple
<EMI ID = 7.1>
core 3 on the upper face of the sole 4. Through these sheaths can be engaged the heads or the pro-
<EMI ID = 8.1>
on the sole 4. In these latter cases, the preflection forces P can be exerted by a single jack acting on a jumper or by two separate jacks, the rider's feet on the one hand, or both jacks on the other hand. , resting on the easels or consoles or even directly on the inférieu-re sole 4 through the tubular sheaths.
The preflection generates significant tensile stresses in the lower part of the reinforcement 1 and in particular in the lower sole 4 and
<EMI ID = 9.1>
core 3. Thanks to the immobilization of the ends of the lower flange 4 during preflexion, the aforesaid compressive stresses are lower than those which would result from this preflexion in the absence of such immobilization of these ends of this sole 4 .
While keeping the preflection applied
at reinforcement 1, i.e. the preflection forces
P on the trestles 13, the concrete coating 2 is poured into a lower formwork containing the lower part of this reinforcement 1 and any reinforcing bars. In the example chosen, the concrete of the cover
2 reached after casting the level of the upper faces of the trestles 13. However, this concrete may be found
<EMI ID = 10.1>
nes which constitute lost elements embedded at least partially in the concrete of the coating 2 are designed and produced to ensure the continuity of this concrete in their location and thus the placement of any reinforcing bars reinforcing this coating 2.
<EMI ID = 11.1> coating 2, the latter is stripped and a pre-flexed composite beam is obtained as shown transversely in Figures 1 and 2.
The beam produced can be used in
complex constructions, in which the upper part of the web 3 of the reinforcement 1 can be integrated
to an attached upper flange or to an upper slab, both in steel or steel-concrete.
In the example described, each end of
the lower flange 4 of the frame 1 is bolted
to the corresponding support arm 7. However; in variants, this end can be riveted or welded
to this support arm 7, in which case the latter is cut or sectioned to release the beam produced from the end supports 5 and 6.
It is obvious that the invention is not exclusively limited to the embodiments shown and that many modifications can be made in the form, the arrangement and the constitution of certain of the elements involved in their realization, provided that these modifications do not. be not
in contradiction with the object of each of the claims
<EMI ID = 12.1>