BE859985A - Procede de realisation d'une poutre mixte preflechie en acier-beton - Google Patents

Description

  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

  
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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

  
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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

  
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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

  
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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

  
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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

  
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âme 3 sur la face supérieure de la semelle 4. A travers ces gaines peuvent être engagées les têtes ou les pro-

  
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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

  
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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

  
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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> 

Claims (1)

1. REVENDICATIONS .

   1.- Procédé de réalisation d'une poutre mixte préfléchie comprenant d'une part, une armature en acier constituée par une âme disposée verticalement et une semelle inférieure bordant longitudinalement l'âme, et d'autre part, un enrobage en béton entourant au moins la partie inférieure de l'armature, procédé selon lequel on soumet l'armature à une préflexion de manière à créer

   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, et 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,

   caractérisé en ce qu'

   on maintient immobile suivant la direction longitudinale de l'armature (1), chaque extrémité de la partie inférieure, respectivement chaque extrémité de la semelle inférieure (4), de cette armature (1),- pendant qui,

   on soumet celle-ci à la préflexion en appliquant au moins une paire de forces de préflexion identiques sur la semelle inférieure (4) dans au moins une section transversale de l'armature (1) et de part et d'autre de l'âme (3), en sorte de réduire les tensions de compression dans la partie supérieure de l'âme (3) à une com-pression partielle de celle qui résulterait de cette préflexion sans l'immobilisation susdite des extrémités précitées de l'armature (1).

   2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on maintient immobile chaque extrémité de la partie supérieure, respectivement de la semelle supérieure (4), de l'armature (1) en la solidarisant à un court bras de support métallique (7) de préférence horizontal, relié à un appui d'extrémité fixe (5) ou (6).

   3.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque bras de support (7) est fixé à l'appui d'extrémité fixe correspondant (5) ou (6) en étant légèrement flexible élastiquement suivant le plan vertical de l'âme (3) de l'armature (1).

   4.- Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque bras de support (7',7") est articulé à l'appui d'extrémité fixe correspondant (5)

   ou (6) en pouvant pivoter légèrement suivant le plan vertical de l'âme (3) de l'armature (1). <EMI ID=13.1>

   extrémité de la partie inférieure, respectivement de' la semelle inférieure (4), de l'armature (1), par boulonnage, rivetage ou soudure.

   6.- Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on applique la paire de forces de préflexion sur une paire de chevalets

   (13) ou de consoles perdus, qu'on pose avec fixation éventuelle sur la semelle inférieure (4) de l'armature

   (1), de part de d'autre de l'âme (3) et qu'on enrobe au

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   enrobage (2).

   7.- Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'on applique la paire de forces de préflexion sur la semelle inférieure

   (4) à travers des gaines tubulaires perdues montées sur

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   8.- Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que les chevalets (13) ou les consoles, respectivement les gaines tubulaires, assurent la continuité du béton de l'enrobage (2) à leur emplacement.

   9.- Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on intègre la partie supérieure de l'âme (3) à une semelle supérieure rapportée en acier ou en acier-béton. 10.- Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'on intègre la partie supérieure de l'âme (3) à une dalle supérieure en acier ou en acier-béton.

   11.- Procédé en substance tel que décrit cidessus, en référence aux dessins annexés.

   12.- Poutre mixte préfléchie, caractérisée

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   une ou l'autre des revendications précédentes.