Dispositif pour faire apparaître des efforts, notamment dans des ouvrages. de génie civil. La présente invention a pour objet un dispositif pour faire apparaître des efforts, notamment dans des ouvrages de génie civil.
Ce dispositif est caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe en métal, déforma- ble sous l'effet d'une pression agissant à son intérieur et comportant des surfaces d'appui raccordées par une partie en forme de bour relet et, au moins, un orifice de communica tion entre l'extérieur et l'intérieur de ladite enveloppe pour le passage d'un fluide sous pression.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs formes d'exécution du dispositif faisant l'objet de la présente inven tion.
La fig. 1 est une vue schématique en coupe d'une forme d'exécution de ce disposi tif, avant mise en pression; la fig. 2 en est, à petite échelle, une vue en plan; la fig. 8 le montre en coupe après mise en pression; la fig. 4 est une vue partielle schéma tique en coupe et à plus grande échelle du bourrelet périphérique; la fig. 5 représente schématiquement une autre forme d'exécution du dispositif; la fig. 6 est une vue de détail à plus grande échelle de la fig. 5 avec coupe paral lèle au plan de la fig. 5; la fig. 7 est une coupe selon la ligne VII-VII de la fig. 6; la fig. 8 est une demi-coupe à plus grande échelle d'un détail de la fig. 6;
la fig. 9 est-une vue en-élévation et en coupe partielle d'encore une autre forme d'exécution du dispositif; la fig. 10 est une section horizontale d'une variante de la fig. 9; la fig. I1 représente la disposition de deux enveloppes superposées; la fig. 12 représente un joint étanche réa lisé à l'aide d'une forme d'exécution du dis positif selon l'invention, entre deux partie d'un ouvrage; 1a fig. 13 représente, en coupe, un dis positif de mise en tension d'armatures recti lignes; la fig. 14 montre, en plan, un détail de la fig. 13; la fig. 15 est une coupe par XV-XV de la fig. 14;
la fig. 16 représente, en plan, une va riante de la fig. 14, permettant de tendre simultanément plusieurs groupes d'arma tures; la fig. 17 est une coupe par XVII-XVII de la fig. 16; la fig. 18 est une demi-coupe axiale d'un dispositif de mise en tension d'armatures cir culaires; la fig. 19 représente l'extrémité d'un seg ment d'anneau constituant un détail de la fig. 18; les fig. 20 et 21 sont respectivement des coupes par XX-XX et XXI-XXI de la fig. 19; la fig. 22 représente en coupe verticale une variante d'exécution constituant une sorte de pieu gonflable, et la fig. 23 est une coupe de la fig. 22 se- Ion la ligne XXIII-XXIII; sur cette figure, XXII-XXII désigne la trace du plan de la fig. 22.
Dans la forme d'exécution représentée sur les fig. 1 à 3, le dispositif comprend une enveloppe en métal formée par deux plaques parallèles 1, 2 (par exemple en tôle d'acier très flexible ou en tout autre métal ayant cette qualité raccordées par leurs bords aux bords d'une plaque recourbée de façon à for mer un bourrelet périphérique en forme de tore 3, l'étanchéité étant réalisée de façon absolue en réunissant les plaques et le bour relet par soudure autogène ou tout autre moyen équivalent. Le bourrelet susdit pour rait également avoir la forme de portion de cylindres.
U n tube 4 soudé sur le bourrelet périphé rique ou en tout autre point approprié per met l'injection d'un liquide sous pression qui écarte l'une de l'autre les tôles 1, 2 en modi fiant par déformation plastique la forme du bourrelet dont le rayon augmente.
La présence de ce bourrelet qui se dé forme sous l'effet de la pression transmise, permet aux plaques 1 et 2 de se déplacer sans se déformer et la fig. 3 montre approximati vement la forme de l'enveloppe gonflée. Avant d'atteindre cette forme. l'enveloppe prend une série de formes intermédiaire entre les formes représentées sur les fig. 1 et 3. La course de l'enveloppe est égale à la va riation h1-h de la distance séparant les deux plaques de tôle.
Comme le montre la fi-. 4, la section du bourrelet terminal de l'enveloppe comprend un arc de cercle aynb et deux éléments<I>a e</I> et b f tangents à cet arc en a et b et raccor dés aux plaques 1 et 2 par des arcs de courbe.
Les massifs à comprimer o et p présentent (les surfaces qui épousent la forme des pla ques 1, 2, de sorte que la surface d'appui (le l'enveloppe sur les massifs est délimitée sur chaque face de l'enveloppe par la courbe qui est le lieu géométrique des points<I>a</I> et h sur cbacune de ces faces (si les massifs ne sont pas conformés pour épouser la forme de ces surfaces d'appui, on pourra. enrober de béton les enveloppes avant leur mise en place en limitant le béton d'enrobage par des sur faces épousant celles du massif, notamment (les surfaces planes, comme il sera expliqué plus loin).
Lors (le l'écartement des plaques 1 et 2, l'arc<I>a<B>ni</B> b</I> augmente de rayon et de dévelop pement, au détriment des éléments a e, b f qui sont d'abord appliqués contre le massif et qui se décollent de celui-ci pour prendre une forme circulaire sur les longueurs a g et b l; l'arc<I>a iii b</I> devient ainsi l'arc<I>g' ni l',</I> les massifs s'écartant dan: un mouvement de translation pour venir en ô et p'.
En faisant varier la forme et l'inclinaison des éléments <I>a e, b f,</I> on peut modifier le déplacement 7n <I>m'</I> soit pour déplacer<I>ni</I> à l'extérieur de<I>m,</I> soit pour le ramener à l'intérieur, soit pour annuler ce déplacement, m' coïncidant alors avec m, ou lui donner une loi, fonction dé terminée du déplacement. Par exemple en faisant a e et b f rectilignes et en les incli nant d'environ 45 par rapport aux plaques, le point m n'éprouve pas de déplacement sen sible.
L'expérience montre qu'avec des tôles d'acier doux ayant une épaisseur de 2 mm, on peut pousser la pression dans de telles en veloppes à plusieurs centaines de kilos par cm2. Comme on peut exécuter les enveloppes avec des tôles d'aussi grandes dimensions que l'on veut, c'est-à-dire avec une surface d'ap pui aussi étendue qu'on le désire, l'invention apporte un moyen de créer, à peu de frais et sans aucun dispositif mécanique compli qué, des efforts énormes, pouvant atteindre des millions de tonnes.
Les faces d'appui de l'enveloppe peuvent ne pas demeurer parallèles; elles peuvent même ne pas être planes; on comprend, en effet, qu'il serait possible de remplacer les plaques 1 et 2 de l'exemple d'exécution pré cédemment décrit, par des tôles présentant en section toute forme désirée. Il est donc possible d'engendrer des efforts complexes n'admettant pas une résultante unique.
Pour obtenir une course aussi grande qu'on le désirera, il sera possible de superposer plu sieurs enveloppes agissant simultanément, en les séparant par un élément de forme appro priée pour réaliser leur appui réciproque sur les plaques 1, 2 et les éléments a e, b f des bourrelets précédemmment définis.
La fig. 5 montre l'application de l'enve loppe à un barrage 6 à voûtes multiples, re présenté schématiquement en coupe transver sale.
On veut, par exemple, pour exhausser le barrage, établir en 7 un appui supplémen taire du contrefort 8 devenu insuffisamment stable. Si on attend que les déformations élastiques du barrage et du contrefort 8, an moment de l'exhaussement, réalisent l'appui effectif dans le plan A-A, il pourra se pro duire, de ce fait, des déplacements du mas- sif qui entraîneront sa dislocation en détrui sant l'étanchéité du barrage. La résistance supplémentaire créée en 7 interviendra seu lement après les désordres qu'elle avait pour but d'éviter. Les choses se passeront de ma nière toute différente si l'on crée artificielle ment avant la mise en eau, ou progressive- ..
ment au cours de cette mise en eau, un effort actif sur le contrefort 8, égal à la réaction que l'on aura jugé utile de demander à la fondation 7. La déformation du massif pourra alors être réduite à une valeur compa tible avec les possibilités de déformations plastique des terrains.
Pour :réaliser l'effort voulu dans le plan A-A, il convient de disposer des enveloppes de très grande puissance sous un encombre ment aussi réduit que possible; l'enveloppe décrite convient particulièrement bien et est très peu coûteuse.
Plusieurs enveloppes peuvent être placées côte à côte et agiront simultanément pour , réaliser les efforts voulus.
Darns le cas d'enveloppes maintenues en pression à poste fixe de manière à trans mettre des efforts permanents aux massifs de maçonnerie, il convient de prévoir -des dispo sitions permettant de retirer et de remplacer les enveloppes qui présenteraient des :défauts d'étanchéité.
On peut, à cet effet, intercaler entre les enveloppes et leur appui, des cales en forme de coin. Une disposition de ce genre est repré sentée sur les fig. 6 à & .
De part et d'autre :du plan A-A où doit se faire l'appui du contrefort 8 et de la fon dation supplémentaire 7, on coule -des massifs . 7a, 8ca en béton riche et fortement armé pour qu'il puisse supporter les efforts à transmettre qui sont particulièrement importants au voi sinage du plan A-A où seront installées les enveloppes. Ces massifs sont attenants res pectivement à la fondation 7 et au contrefort 8. Ils appuient l'un sur l'autre, par une série de joints secs 7b qui forment dans le plan A-A une sorte de crénelage (fig. 7).
Les cavités 7c- entre ces créneaux servent à loger les enveloppes (sur la gauche de la fig. 7, on voit deux de ces cavités non encore pour vues d'enveloppes).
Les enveloppes sont mises en #uvre, d'une façon particulièrement commode, sous la. forme d'un bloc enrobé par du béton compor tant, par exemple, comme on le voit sur la fié, 8, deux enveloppes 9 superposées. noyées dans du béton 9a. Avant le coulage de ce béton 9a, on aura muni la partie périphérique des enveloppes de pattes soudées 9b pour as surer leur ancrage dans le béton, ce dernier est fortement armé au-dessus, au-dessous des enveloppes et entre elles, par exemple par des quadrillages 10.
Dans une même cavité 7c, on dispose. comme on le voit sur la fig. 6, un bloc en veloppes et béton ainsi réalisé et un coin 10a qui peut être formé, par exemple, par une pièce en béton armé recouverte de deux plaques de tôle 10b.
Les intervalles<B>10e</B> entre massif 7 a, et bloc enveloppes, bloc et coin, coin et massif 8a sont garnis par du béton maté.
Quand on met les enveloppes en pression, elles se gonflent et transmettent leur effort au contrefort 7 et à. la fondation 8 à travers le béton qui les enrobe et les divers organes intermédiaires, notamment les coins 10a. Les joints secs 7b s'ouvrent d'une quantité égale à la course des enveloppes.
Si un défaut d'étanchéité se manifeste dans un bloc d'enveloppes, on chassera le coin 10a correspondant ou on le détruira. en pulvérisant le béton qui le constitue; on pourra alors enlever le bloc d'enveloppes que l'on remplacera par un nouveau bloc.
Il est particulièrement recommandé d'avoir recours au procédé suivant pour assu rer le maintien de la pression indépendam ment de l'étanchéité des enveloppes. On gon fle les enveloppes avec une matière d'abord parfaitement fluide pour transmettre intégra lement les pressions et assurer le fonctionne ment correct des enveloppes, mais capable de se solidifier ensuite et de résister à toutes causes de destruction, même en cas de dispa rition des sacs des enveloppes par corrosion. Comme matière de ce genre, on peut citer des ciments ou des matières solides à la tem pérature ordinaire, mais ayant un point de fusion assez bas. Il faut alors prévoir un sys tème de préchauffage des enveloppes, élec trique ou à la. vapeur. intérieur ou exté rieur.
Conviennent. plus particulièrement les ré sines synthétiques qui, par une variation de température assez faible ou par le simple effet du temps à température constante, pas sent de l'état liquide à l'état solide en pré sentant dans cet état de fortes résistances. L'application d'une résine synthétique for mol-phénol durcissant à basse température ou même à froid, telle que la- résine vendue dans le commerce sous le nom de "brauthite", s'est révélée particulièrement avantageuse; elle sera injectée dans les enveloppes à l'état liquide à la pression voulue et on la laissera ensuite faire sa prise automatiquement ou bien on aidera cette prise par un chauffage des enveloppes selon le réglage des consti tuants du liquide initial.
Il peut être nécessaire de faire varier au cours du temps les efforts créés par les en veloppes dans l'ouvrage auquel elles sont in corporées ou encore de modifier la course des enveloppes pour maintenir constant l'ef fort qu'elles engendrent, malgré les modifica tions lentes des conditions élastiques de leurs points d'appui. Ce sera notamment le cas quand, l'ouvrage étant constitué en béton armé, ou non, on voudra obtenir des efforts de compression constante dans le béton mal gré son retrait et sa déformation lente sous charge.
Si les enveloppes sont remplies par un corps restant liquide, il suffira de relier ces enveloppes par des tuyauteries à des pompes ou des accumulateurs hydrauliques par les quels on pourra commander leur pression.
Dans le cas où les enveloppes auront été remplies d'un corps d'abord liquide, puis soli difié, mais fusible à une température prati quement réalisable, on pourra procéder à une fusion et injecter dans les enveloppes une nouvelle quantité de matière fondue ou sous- traire au contraire à ces enveloppes une par tie de la matière qu'elles renferment.
Cette solution présente un danger si les enveloppes ont perdu leur étanchéité, car la situation élastique créée par elles pourra alors être détruite dans son ensemble, dès que la matière de remplissage des enveloppes re viendra à l'état liquide. Ce danger peut être évité par l'usage combiné d'une matière soli- -difiable et d'une matière restant liquide ou très facilement liquéfiable.
On injecte dans la partie haute de l'en veloppe, immédiatement après l'injection de la matière solidifiable, telle que de la ré sine synthétique, une petite quantité de li quide non miscible à cette résine, par exem ple de l'huile minérale ordinaire. Ce liquide vient occuper les parties de l'enveloppe voi sines de l'ajutage et permet d'injecter de nouvelles quantités de résine pour rétablir périodiquement la pression dans les enve loppes.
Il y aura avantage à se servir, à cet effet, d'enveloppes à deux tubulures reliées l'une et l'autre à la zone où se localise l'huile, de manière à permettre l'évacuation de celle-ci à basse pression avant l'injection de la quan tité supplémentaire de résine.
La fig. 9 montre une enveloppe de ce genre supposée verticale. Cette enveloppe est d'abord remplie de résine 11, injectée liquide à la pression voulue et, après cette injection, on introduit par les deux tubulures<I>4a</I> et<I>4b</I> raccordées à la partie supérieure de l'enve loppe et munies de robinets 4c une quantité d'huile minérale suffisante pour que cette huile, refoulant la résine non encore solidi fiée, vienne remplir un petit volume 12 en communication avec les deux tubulures.
Quand, après solidification de la résine, on veut augmenter la course de l'enveloppe, on injecte de la résine à l'état liquide par une des tubulures 4a, en se servant de l'autre tubulure 4b comme tubulure de vidange de l'huile contenue en 12 qui est chassée par la résine injectée.
Quand tout le volume 12 est rempli .de résine, on ferme la tubulure 4b et, par la tubulure 4a, on continue l'injection de résine liquide sous la pression voulue pour que cette résine décollant les parois de l'enveloppe de la matière<B>Il</B> -déjà durcie, vienne former entre ces parois et cette matière un film -de l'épaisseur voulue qui durcira par la suite. Mais avant ce durcissement, on effectuera une nouvelle injection d'huile sous pression par les tubulures 4a, 4b, afin de reformer le volume supérieur d'huile 12 qui permettra des injections ultérieures de résine quand le besoin s'en fera sentir.
Il y a avantage à réaliser 'le décollement de la matière déjà durcie d'avec les parois de l'enveloppe non diTectement par la résine li quide mais au moyen d'une injection d'huile sous une pression suffisante, effectuée avant l'introduction de la résine liquide. (Ce décol lement est relativement facile dans le cas de la brauthite, car elle n'adhère pas à la tôle.) Après ce décollement par l'huile sous pression qui permettra en même temps une vérification de l'étanchéité, on laissera tom ber la pression et on chassera l'huile par la résine liquide, comme il a été dit.
Dans le cas où les enveloppes seront uti lisées horizontalement, on pourra prévoir, en leur centre, une sorte de cloche 13. (voir fig. 10) qui sera raccordée aux deux tubu lures 4a, 4b et servira à recevoir le petit vo lume d'huile 12.
Une des tubulures peut être remplacée par un tube fin passant à l'intérieur de l'autre.
Une des tubulures peut être plongeante pour établir un niveau inférieur de l'huile, qui est une garantie de non remplissage to tal par la résine.
Une disposition particulièrement intéres sante consiste à superposer deux enveloppes . 14, 15 (fig.- 11) entre les appuis 16 à com primer, l'une de ces enveloppes 14, par exem ple, sera gonflée à l'huile et l'autre, 15, par une matière solidifiable telle que de la ré sine. La pression de l'enveloppe 14 étant ré duite à zéro, l'enveloppe 15 sera d'abord mise seule en pression et après injection de la. résine, on enverra un peu d'huile dans l'ajutage de cette enveloppe 15, comme indi qué ci-dessus; puis on mettra l'enveloppe 14 en communication avec un accumulateur hy draulique à pression constante.
Au fur et à mesure du tassement des massifs 16. la course de l'enveloppe 14 croîtra en mainte nant l'effort constant. Quand la course de l'enveloppe 14 atteindra une valeur telle qu'une fuite qui ferait disparaître la pression dans cette enveloppe commencerait à devenir dangereuse, on enverra de la résine liquide dans l'enveloppe 15 sous une pression un peu plus forte que celle régnant dans l'enveloppe 14 en utilisant éventuellement une double canalisation, comme il a été dit ci-dessus. Cette résine viendra former un film à la sur face de la résine déjà durcie, puis durcira. On terminera l'injection de la résine dans l'enveloppe 15 par une injection d'huile. La course de l'enveloppe 14 aura été ainsi rame née à zéro.
Lors d'un tassement ultérieur des massifs elle augmentera, on injectera alors une nouvelle quantité de résine dans l'enve loppe 15 et ainsi de suite.
Les deux enveloppes peuvent être dispo sées au sein d'un bloc de béton coulé sur elles, comme déjà décrit en regard de la. fig. 8. Ce dispositif peut aussi, bien entendu, être uti lisé pour une ou plusieurs enveloppes.
Les enveloppes décrites se prêtent d'ailleurs à une foule d'applications. Comme on l'a dit ci-dessus, elles permettent de main tenir des contraintes de compression perma nentes dans des constructions ou parties de constructions en béton armé de manière à s'opposer à la naissance dans ce matériau d'efforts de traction nuisible et c'est là une application très importante de ces enveloppes. A cet égard, elles peuvent être utilisées in dépendamment de la mise en tension préala ble des armatures du béton ou coucurrem- ment avec cette mise en tension pour la réa lisation de laquelle elles peuvent être utili sées.
Elles permettent aussi de créer des efforts horizontaux entre les joints d'ouvrages, par exemple entre les joints de grands barrages pour neutraliser les efforts résultant des blis- sements du terrain sur les flancs de la vallée.
On profite de la mise en place des enve loppes dans ces joints pour assurer l'étan chéité de celles-ci.
La fig. 12 montre une disposition con venant à cet effet. On voit sur cette figure, en coupe horizontale, deux massifs 17 d'un barrage, séparés par le joint 18. Dans ce joint est placée une série d'enveloppes 9. Ces enveloppes transmettent leur pression aux massifs 17 par l'intermédiaire de cales 19 et de matelas 20 en matière plastique telle que caoutchouc, bitume et amiante, etc., une tôle cintrée et serrée entre les cales 19 et les mas sifs 17 assure l'étanchéité.
Sur la fig. 13, les enveloppes sont appli quées à la mise en tension d'un groupe d'ar matures rectilignes 101 d'un massif de bé ton ou de maçonnerie 102, par exemple une pile. Des armatures sont ancrées à l'une de leurs extrémités 103 dans le massif, et sur le reste de leur longueur elles sont libres dans une chambre cylindrique 104 ménagée au cours de la construction du massif. Comme on le voit sur les fi--. 14 et 15, les enve loppes se composent de deux anneaux plats <B>1.05</B> et 106 en métal malléable, dont les bords sont réunis deux à deux par des bourrelets toriques 107 et 108.
L'enveloppe annulaire ainsi formée présente, en son centre, une ou verture 109 par laquelle on peut faire pas ser les armatures à tendre et elle est munie sur l'un des bourrelets d'un ajutage 110 ser vant à l'introduction de la matière liquide sous pression.
o S ur la. fib. 13, on voit. trois de ces enve- loppes Vl, t, superposées avec intercala tion de cales 111 qui peuvent être en béton ou en tout autre matériau convenable.
Après mise en place de ces enveloppes, on coule au- dessus de l'enveloppe supérieure la masse de béton 112 dans laquelle viennent s'ancrer les extrémités supérieures 113 des armatures à tendre. Quand le béton de la masse 112 a fait prise et durci, on gonfle simultané ment toutes les enveloppes qui écartent la masse 112 du massif 102 en tendant les ar matures. Le nombre d'enveloppes à employer varie évidemment selon la course de ces en veloppes et selon la valeur de l'allongement élastique que l'on doit faire subir aux arma tures.
La tension des armatures peut être main tenue par la solidification de la matière in jectée dans les enveloppes et, s'il y a lieu, dès que les enveloppes ont agi, on peut cou ler du béton entre le massif 102 et la tête d'ancrage 112. On peut ménager dans cette tête des canaux tels que 114 qui serviront à remplir de béton la chambre 104 des arma tures et l'ouverture centrale des enveloppes Si l'on désire ultérieurement supprimer la tension des armatures, il suffira de démo lir une ou plusieurs des cales intermédiaires 111, réalisées assez épaisses pour permettre leur accès entre les enveloppes.
Les enveloppes peuvent être conçues de manière à permettre la mise en tension simul tanée de plusieurs groupes d'armatures. On voit ainsi sur les fig. 16 et 17 une enveloppe comportant quatre trous 109a, 109b, 109,, 109d à travers lesquels on peut faire passer quatre groupes d'armatures à tendre 104a, 104b, 104, 104d.
Les tensions données aux armatures pour ront être égales ou inégales selon la disposi tion des câbles que l'on déterminera en fonc tion de la répartition désirée des tensions, en tenant compte du fait que le centre de gravité des réactions exercées par les câbles sur une enveloppe ou sur un complexe d'en veloppes coïncide avec le centre de gravité de la surface d'action de l'enveloppe ou du complexe d'enveloppes.
La .disposition décrite se prête à la solu tion du difficile problème technique que constitue la mise en tension d'armatures de massifs à section circulaire. Il est possible, en effet, de disposer un chapelet de telles en veloppes entre le massif à comprimer et les armatures circulaires à tendre. I1 est cepen dant plus avantageux de réaliser l'enveloppe sous la forme d'un tube aplati, facilement logeable .entre le massif et l'armature.
Ainsi, sur la fig. 18, on a représenté en demi-coupe un massif en béton 115 en forme d'anneau de révolution ayant son axe en<I>A-A.</I> Chacune des armatures circulaires à tendre de ce mas sif est formée par un certain nombre de spires 116 d'un câble métallique, enroulées les unes sur les antres, de préférence à l'in térieur d'un anneau profilé 117 à sectioù en U qui peut faire également partie de l'arma ture.
Entre cet anneau 117 et le massif est intercalée l'enveloppe annulaire qui peut être réalisée, par exemple, en réunissant sur leurs bords, par des bourrelets toriques 118, 119, deux anneaux cylindriques concentriques co axiaux 120, 121. Des cales intercalaires 122, 123 en béton armé ou en toute autre matière sont prévues de part et d'autre de l'enve loppe.
Dans le cas où les armatures à tendre doivent être noyées à l'intérieur du massif à comprimer et mises en tension après coulée de tout le massif, on disposera l'ensemble de l'enveloppe et des armatures dans une gaine 124 ménageant M'espace nécessaire pour l'augmentation .de diamètre de l'armature lors du gonflement de l'enveloppe. Cette der nière porte un ajutage de gonflement 125 accessible de l'extérieur ou de l'intérieur du massif.
L'enveloppe peut constituer un anneau complet ou bien elle peut être formée de plu sieurs enveloppes élémentaires ayant chacune la forme d'un segment d'anneau et que l'on place bout à bout. Cette .dernière disposition est intéressante au point de vue de la sécu rité contre les fuites de la matière liquide, au moment du gonflage. Si en effet, l'une des enveloppes élémentaires vient à fuir, les autres continuent à travailler et la seule con séquence de la fuite est une augmentation de la course des éléments voisins de l'élé ment défaillant.
Le tube aplati formant chacun des seg ments et dont on voit la section transversale sur la fig. 2!0 pourra être fermé à ses extré mités en le coiffant par une sorte de -capu chon plat 126 présentant un bourrelet 127 en forme de fer à. cheval qui vient réunir les deux bourrelets 128, 139 du tube plat. Le capuchon et le tube sont réunis de façon étanche, par exemple au moyen d'une sou dure 126a.
Le tube peut être réalisé en une seule pièce sans soudure par étirage d'un métal malléable tel que du cuivre, de l'acier ou autre, ou bien il peut encore être en deux parties soudées sur ses bords en 130, 131, comme dans le cas des fig. 19 à 21. Il en est de même des capuchons 126 qui peuvent être réalisés en une seule pièce par emboutissage ou être formés de deux parties soudées sur leurs bords.
L'emploi de tubes sans soudure, essayés avant mise en place, diminue les risques de défaillance d'un élément au moment du gon flage.
On peut utiliser, naturellement, plusieurs enveloppes annulaires superposées ou plu sieurs segments d'anneaux superposés, ce qui permet d'augmenter la course de l'enveloppe ainsi que la sécurité.
Cette disposition se prête également à la mise en tension d'armatures hélicoïdales ou même d'armatures ayant la forme de courbes quelconques planes ou gauches, la tension ob tenue en chaque point étant inversement pro portionnelle au rayon de courbure en ce point.
Ces enveloppes permettent d'obtenir la. tension d'armatures circulaires, non seule ment à l'extérieur d'un massif, mais égale ment à l'intérieur, ce qui est un avantage très important. Ce dernier cas est celui qui a été considéré sur la fig. 18. Dans le cas où le massif est creux et où les anneaux cir culaires à tendre sont près de la surface in térieure du massif, il convient de les relier avec le reste de celui-ci par des armatures appropriées, par exemple des armatures 132 enroulées en hélice autour des armatures cir culaires.
Pour limiter les risques de fuite. on pourra charger les matières liquides de gon flage d'éléments tels que de la farine de bois, du kieselguhr ou autres capables de colmater une fissure. Il a été également constaté que le regon- flage de l'enveloppe au cours de l'usage peut être obtenu en faisant un trou à travers l'ajutage dans la matière durcie et en injec tant à travers ce trou une nouvelle quantité de matière liquide sous une forte pression pouvant atteindre plusieurs centaines de kilos par cm\. Cette matière, sous forte pres sion, se fraye un chemin dans la matière dur cie en la faisant éclater et l'enveloppe est ainsi regonflée.
Dans le cas out il est impossible de reper- cer l'ajutage qui a servi au gonfla--e initial, il suffit de percer un trou en un point acces sible de l'enveloppe et d'y enfoncer une bro che conique percée, suivant son axe, d'un canal par lequel on injecte la matière liquide sous forte pression.
En cas de fuite d'une enveloppe en un point accessible, on peut d'ailleurs réparer sur place par soudure électrique ou au cha lumeau en prenant la précaution de percer un trou à côté du point à réparer pour l'échappement des gaz ou vapeurs dégagés par la matière de remplissage, ce trou étant ensuite fermé par une broche conique enfon cée au marteau.
Une fuite peut également être étanchée par matage ou par serrage d'une pièce rap portée avec interposition d'un joint plastique.
Les enveloppes décrites peuvent être em ployées pour comprimer non seulement des massifs solides, mais aussi des masses liqui des, pâteuses ou pulvérulentes, telles que des bétons, terrains en place ou remblais. En dis posant les enveloppes à l'intérieur de ces masses, on obtient leur mise en compression directe, sans interposition d'organes de trans mission de la pression.
La déformation exté rieure desdites masses pourra être limitée ou empêchée, soit par des massifs solides, soit par des enveloppes, soit par une combinai son de ces deux moyemz, la compression des- dits massif solide. ou la mise en tension des enveloppes des matériaux comprimés étant dans ce cas obtenue par surcroît.
En particulier, les enveloppes peuvent être appliquées avec une très grande facilité pour modifier l'état d'équilibre de terrains, remblais, sables, vases ou argiles. On peut alors leur donner la forme de plaques allon gées qu'on descendra dans le sol par battage, soit entre deux palplanches de forme appro priée, soit en leur donnant une résistance appropriée au battage, ou par injection d'eau, ou par tout autre procédé.
Ce procédé permettra de combattre dans certains cas l'affaissement des terrains sous le poids de remblais ou de bâtiments, de compenser les tassements dans certaines cons tructions telles que les barrages en terre, etc., de comprimer les sols sous des ouvrages d'art, d'assurer l'étanchéité d'un terrain, de réta blir l'équilibre ou le niveau d'ouvrages ou de terrains.
Dans ces applications, il serait trop coû teux de remplir les enveloppes avec une ré sine synthétique; on pourra les remplir soit avec du béton, notamment du ciment fondu injecté à la pompe, soit avec du sable, facile à introduire par entraînement d'eau sous pression, avec, au besoin, utilisation d'un sas à air comprimé, selon les procédés connus.
Les mêmes enveloppes pourront être ap pliquées avantageusement à la place des explosifs, dans le terrassement ou dans le dé bitage de grandes masses rocheuses; on les introduira, par exemple, dans des forages ou dans des saignées pratiquées dans la roche à débiter et on les calera avec du sable fin tassé hydrauliquement ou avec du ciment; elles permettront de développer des pressions pouvant atteindre et dépasser 1000 atmo sphères capables de provoquer la rupture et le déplacement de blocs rocheux de dimen sions considérables, sans chocs capables d'al térer les masses à débiter ou de gêner le voi sinage.
Dans ces diverses applications, on peut être amené à fair agir les enveloppes à l'in térieur d'un forage de dimensions restreintes, et il y aura intérêt à ce que les enveloppes, une fois gonflées, développent le plus grand volume possible.
Une enveloppe satisfaisant à cette condi tion est représentée sur les fig. 22 et 23. Sa paroi présente, avant gonflage, un grand nombre -de plis ou de circonvolutions<B>133</B> constituant des surfaces d'appui qui sont ins crits dans un cylindre 134 de diamètre com patible avec l'application envisagée, par exemple l'introduction d'une enveloppe ainsi formée dans un forage cylindrique. On con çoit qu'au cours du gonflage progressif d'une telle enveloppe, ;les circonvolutions s'effacent et la section se transforme en un cercle de diamètre considérablement augmenté.
Vers les extrémités de l'enveloppe, les circonvolu tions vont en mourant progressivement jus qu'à une paroi parfaitement cylindrique 134., comme le montre la ligne inclinée B-C sur la fig. 22. Chacune des extrémités cylindri ques 134., est fermée en la coiffant par un couvercle 135 soudé en 136. L'un de ces cou vercles peut être muni .d'un ajutage 137 pour l'introduction ,de la matière de gonflage de l'enveloppe.
Sur la fig. 22, les lignes pointillées 38 représentent schématiquement la forme de la paroi déformable, après gonflage.
Sur la fig. 23, on a également représenté en 139 un remplissage de béton armé ou autre matériau dans les plis de la paroi qui communiquent avec l'extérieur. Ce remplis sage, qui peut être remplacé par des barres métalliques par exemple, a pour rôle de rai dir l'appareil avant son gonflage, de sorte qu'il peut être foncé ou battu comme un pieu. Il constitue ainsi un véritable pieu gon flable.
Le gonflage peut être réalisé à l'eau et, après gonflage, l'enveloppe peut être remplie de gravier ou de béton introduit, par exem ple, sous pression à l'aide d'un sas intermé diaire.
Les circonvolutions de la paroi peuvent être formées en ployant des tôles à la ma chine -et en les assemblant ensuite par des soudures, par exemple sur les sommets exté rieurs des circonvolutions.
Device for showing forces, especially in structures. of civil engineering. The present invention relates to a device for showing forces, in particular in civil engineering works.
This device is characterized in that it comprises a metal casing, which can be deformed under the effect of a pressure acting inside it and comprising bearing surfaces connected by a part in the form of a ball and, at least , a communication orifice between the outside and the inside of said casing for the passage of a pressurized fluid.
The appended drawing represents, by way of examples, several embodiments of the device forming the subject of the present invention.
Fig. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of this device, before pressurization; fig. 2 is, on a small scale, a plan view; fig. 8 shows it in section after pressurization; fig. 4 is a partial cross-sectional view on a larger scale of the peripheral bead; fig. 5 schematically shows another embodiment of the device; fig. 6 is a detail view on a larger scale of FIG. 5 with parallel section to the plane of FIG. 5; fig. 7 is a section along the line VII-VII of FIG. 6; fig. 8 is a half-section on a larger scale of a detail of FIG. 6;
fig. 9 is a view in elevation and in partial section of yet another embodiment of the device; fig. 10 is a horizontal section of a variant of FIG. 9; fig. I1 represents the arrangement of two superimposed envelopes; fig. 12 shows a tight seal produced using one embodiment of the positive device according to the invention, between two parts of a structure; 1a fig. 13 shows, in section, a positive device for tensioning recti-line reinforcements; fig. 14 shows, in plan, a detail of FIG. 13; fig. 15 is a section through XV-XV of FIG. 14;
fig. 16 shows, in plan, a variant of FIG. 14, allowing several groups of armor to be tensioned simultaneously; fig. 17 is a section through XVII-XVII of fig. 16; fig. 18 is an axial half-section of a device for tensioning circular reinforcements; fig. 19 shows the end of a ring segment constituting a detail of FIG. 18; figs. 20 and 21 are sections through XX-XX and XXI-XXI of FIG. 19; fig. 22 shows in vertical section an alternative embodiment constituting a kind of inflatable pile, and FIG. 23 is a section of FIG. 22 along line XXIII-XXIII; in this figure, XXII-XXII denotes the trace of the plane of fig. 22.
In the embodiment shown in FIGS. 1 to 3, the device comprises a metal casing formed by two parallel plates 1, 2 (for example of very flexible sheet steel or of any other metal having this quality connected by their edges to the edges of a plate curved so to form a peripheral bead in the form of a torus 3, the sealing being achieved absolutely by joining the plates and the bead by autogenous welding or any other equivalent means. The aforementioned bead could also have the shape of a portion of cylinders .
A tube 4 welded to the peripheral bead or at any other appropriate point allows the injection of a pressurized liquid which moves the sheets 1, 2 apart from one another, modifying the shape of the tube by plastic deformation. bead whose radius increases.
The presence of this bead which deforms under the effect of the transmitted pressure, allows the plates 1 and 2 to move without being deformed and FIG. 3 shows approximately the shape of the inflated envelope. Before reaching this form. the envelope takes a series of shapes intermediate between the shapes shown in FIGS. 1 and 3. The stroke of the casing is equal to the variation h1-h of the distance separating the two sheet metal plates.
As shown in fi-. 4, the section of the terminal bead of the envelope comprises an arc of circle aynb and two elements <I> ae </I> and bf tangent to this arc in a and b and connected to the plates 1 and 2 by arcs of curve.
The masses to be compressed o and p have (the surfaces which follow the shape of the plates 1, 2, so that the bearing surface (the envelope on the blocks is delimited on each face of the envelope by the curve which is the geometrical locus of the points <I> a </I> and h on each of these faces (if the massifs are not conformed to match the shape of these bearing surfaces, the envelopes can be coated with concrete before their placement by limiting the cover concrete by surfaces matching those of the massif, in particular (flat surfaces, as will be explained later).
During (the spacing of plates 1 and 2, the arc <I> a <B> ni </B> b </I> increases in radius and development, to the detriment of elements ae, bf which are d 'first applied against the massif and which detach from it to take a circular shape over the lengths ag and bl; the arc <I> a iii b </I> thus becomes the arc <I> g' ni l ', </I> the massifs moving away dan: a translational movement to come in ô and p'.
By varying the shape and inclination of the elements <I> ae, bf, </I> we can modify the displacement 7n <I> m '</I> either to move <I> ni </I> to l 'outside of <I> m, </I> either to bring it inside, or to cancel this displacement, m' then coinciding with m, or to give it a law, a definite function of the displacement. For example by making a e and b f rectilinear and by inclining them by about 45 with respect to the plates, the point m does not experience any appreciable displacement.
Experience shows that with mild steel sheets having a thickness of 2 mm, the pressure in such sheets can be increased to several hundred kilograms per cm2. As the envelopes can be made with sheets of as large a dimension as one wishes, that is to say with a support surface as wide as one wishes, the invention provides a means of creating , at little cost and without any complicated mechanical device, enormous efforts, which can reach millions of tons.
The bearing faces of the envelope may not remain parallel; they may not even be level; it will be understood, in fact, that it would be possible to replace the plates 1 and 2 of the exemplary embodiment described above, by sheets having any desired shape in section. It is therefore possible to generate complex forces which do not admit a single result.
To obtain a stroke as large as desired, it will be possible to superimpose several envelopes acting simultaneously, separating them by an element of suitable shape to achieve their reciprocal support on the plates 1, 2 and the elements ae, bf previously defined beads.
Fig. 5 shows the application of the envelope to a multiple-arch dam 6, shown schematically in cross-section.
One wants, for example, to raise the dam, to establish in 7 an additional support of the buttress 8 which has become insufficiently stable. If we wait for the elastic deformations of the dam and the buttress 8, at the time of the raising, to achieve the effective support in the AA plane, it will be possible to produce, as a result, displacements of the mass which will cause its dislocation by destroying the waterproofing of the dam. The additional resistance created in 7 will intervene only after the disorders it was intended to avoid. Things will be quite different if we create artificially before the impoundment, or gradually- ..
During this impoundment, an active force on the buttress 8, equal to the reaction that we will have deemed useful to request from the foundation 7. The deformation of the massif can then be reduced to a value compatible with the possibilities of plastic deformation of the land.
To: achieve the desired force in plane A-A, very high power enclosures should be placed in as little space as possible; the envelope described is particularly suitable and is very inexpensive.
Several envelopes can be placed side by side and will act simultaneously to achieve the desired efforts.
In the case of envelopes maintained under pressure at a fixed position so as to transmit permanent stresses to the masonry blocks, arrangements should be made for removing and replacing envelopes which would present: leaks.
For this purpose, wedge-shaped wedges can be inserted between the envelopes and their support. An arrangement of this kind is shown in FIGS. 6 to &.
On either side: from plane A-A where the buttress 8 and the additional foundation 7 must be supported, massifs are poured. 7a, 8ca in rich and strongly reinforced concrete so that it can withstand the forces to be transmitted which are particularly important in the vicinity of plan A-A where the envelopes will be installed. These beds are contiguous to the foundation 7 and to the buttress 8 respectively. They rest on each other by a series of dry joints 7b which form in plane A-A a kind of aliasing (fig. 7).
The cavities 7c- between these crenellations serve to house the envelopes (on the left of FIG. 7, we see two of these cavities not yet for views of envelopes).
The envelopes are implemented, in a particularly convenient way, under the. form of a block coated with concrete comprising, for example, as seen on the fié, 8, two envelopes 9 superimposed. embedded in concrete 9a. Before the pouring of this concrete 9a, the peripheral part of the envelopes will have been fitted with welded tabs 9b to ensure their anchoring in the concrete, the latter is strongly reinforced above, below the envelopes and between them, for example by grids 10.
In the same cavity 7c, we have. as seen in fig. 6, a block of veloppes and concrete thus produced and a corner 10a which can be formed, for example, by a reinforced concrete part covered with two sheet metal plates 10b.
The intervals <B> 10th </B> between block 7 a, and block envelopes, block and corner, wedge and block 8a are lined with mated concrete.
When the envelopes are put under pressure, they inflate and transmit their force to the buttress 7 and to. the foundation 8 through the concrete which surrounds them and the various intermediate members, in particular the corners 10a. The dry seals 7b open by an amount equal to the stroke of the envelopes.
If a leakage occurs in a block of envelopes, the corresponding wedge 10a will be driven out or it will be destroyed. by spraying the concrete that constitutes it; the block of envelopes can then be removed and replaced by a new block.
It is particularly recommended to use the following procedure to ensure that the pressure is maintained independently of the tightness of the envelopes. The envelopes are inflated with a material that is initially perfectly fluid to fully transmit the pressures and ensure the correct functioning of the envelopes, but capable of subsequently solidifying and resisting all causes of destruction, even in the event of the disappearance of the envelopes. bags of envelopes by corrosion. As such material, there may be mentioned cements or solids at room temperature, but having a fairly low melting point. It is then necessary to provide a preheating system for the casings, electric or to the. steam. inside or outside.
Agree. more particularly synthetic resins which, by a fairly small variation in temperature or by the simple effect of time at constant temperature, does not smell from the liquid state to the solid state while presenting strong resistances in this state. The application of a synthetic resin for mol-phenol hardening at low temperature or even cold, such as the resin sold commercially under the name of "brauthite", has proved particularly advantageous; it will be injected into the envelopes in the liquid state at the desired pressure and will then be allowed to set automatically or else this setting will be helped by heating the envelopes according to the setting of the constituents of the initial liquid.
It may be necessary to vary over time the forces created by the envelopes in the work to which they are incorporated or to modify the stroke of the envelopes to maintain constant the force they generate, despite the modifications. slow reactions of the elastic conditions of their points of support. This will be the case in particular when, the structure being made of reinforced concrete, or not, we want to obtain constant compressive forces in the concrete despite its shrinkage and its slow deformation under load.
If the envelopes are filled with a body remaining liquid, it will suffice to connect these envelopes by pipes to pumps or hydraulic accumulators by which their pressure can be controlled.
In the case where the envelopes have been filled with a body which is first liquid, then solidified, but fusible at a practically achievable temperature, it is possible to proceed with melting and inject into the envelopes a new quantity of molten material or under - on the contrary to milk with these envelopes a part of the material which they contain.
This solution presents a danger if the envelopes have lost their seal, because the elastic situation created by them can then be destroyed as a whole, as soon as the filling material of the envelopes returns to the liquid state. This danger can be avoided by the combined use of a solidifiable material and a material which remains liquid or very easily liquefies.
Immediately after the injection of the solidifiable material, such as synthetic resin, is injected into the upper part of the casing, a small quantity of liquid immiscible with this resin, for example mineral oil. ordinary. This liquid occupies the parts of the casing adjacent to the nozzle and makes it possible to inject new quantities of resin to periodically restore the pressure in the casings.
It will be advantageous to use, for this purpose, envelopes with two pipes connected both to the area where the oil is located, so as to allow the latter to be evacuated at low pressure. before injecting the additional quantity of resin.
Fig. 9 shows an envelope of this kind assumed to be vertical. This envelope is first filled with resin 11, injected liquid at the desired pressure and, after this injection, is introduced through the two pipes <I> 4a </I> and <I> 4b </I> connected to the part upper casing and provided with valves 4c a sufficient quantity of mineral oil so that this oil, pushing the resin not yet solidified, comes to fill a small volume 12 in communication with the two pipes.
When, after solidification of the resin, it is desired to increase the stroke of the casing, resin is injected in the liquid state through one of the pipes 4a, using the other pipe 4b as the drain pipe of the oil contained in 12 which is driven out by the injected resin.
When the entire volume 12 is filled with resin, the tube 4b is closed and, via the tube 4a, the injection of liquid resin is continued under the desired pressure so that this resin takes off the walls of the envelope of the material. B> It </B> - already hardened, forms between these walls and this material a film - of the desired thickness which will subsequently harden. But before this hardening, a new injection of pressurized oil will be carried out through the pipes 4a, 4b, in order to reform the upper volume of oil 12 which will allow subsequent injections of resin when the need arises.
It is advantageous to achieve 'the separation of the already hardened material from the walls of the casing not directly by the liquid resin but by means of an oil injection under sufficient pressure, carried out before the introduction. liquid resin. (This detachment is relatively easy in the case of brauthite, because it does not adhere to the sheet.) After this detachment by pressurized oil which will at the same time allow a check of the tightness, we will let fall. pressure and the oil will be expelled by the liquid resin, as has been said.
In the event that the envelopes will be used horizontally, a sort of bell 13 may be provided in their center (see fig. 10) which will be connected to the two tubes 4a, 4b and will serve to receive the small volume d. 'oil 12.
One of the tubes can be replaced by a thin tube passing inside the other.
One of the pipes can be submerged to establish a lower level of the oil, which is a guarantee of not being completely filled with the resin.
A particularly interesting arrangement consists in superimposing two envelopes. 14, 15 (fig. 11) between the supports 16 to be compressed, one of these envelopes 14, for example, will be swollen with oil and the other, 15, by a solidifiable material such as resine. The pressure of the envelope 14 being reduced to zero, the envelope 15 will first be put under pressure alone and after injection of the. resin, a little oil will be sent into the nozzle of this casing 15, as indicated above; then the casing 14 will be placed in communication with a hydraulic accumulator at constant pressure.
As the beds 16 compact, the race of the casing 14 will increase while maintaining the constant force. When the stroke of the casing 14 reaches a value such that a leak which would remove the pressure in this casing would begin to become dangerous, liquid resin will be sent into the casing 15 under a pressure a little greater than that prevailing. in the envelope 14 possibly using a double pipe, as has been said above. This resin will form a film on the face of the already hardened resin, then harden. The injection of the resin into the casing 15 will be completed by an oil injection. The race of the envelope 14 will thus have been rowed born at zero.
During a subsequent settlement of the beds, it will increase, a new quantity of resin will then be injected into the casing 15 and so on.
The two envelopes can be arranged within a concrete block poured over them, as already described with regard to the. fig. 8. This device can of course also be used for one or more envelopes.
The envelopes described are also suitable for a host of applications. As stated above, they make it possible to maintain permanent compressive stresses in constructions or parts of constructions made of reinforced concrete so as to oppose the birth in this material of harmful tensile forces and this is a very important application of these envelopes. In this regard, they can be used independently of the prior setting in tension of the concrete reinforcements or simultaneously with this tensioning for the realization of which they can be used.
They also make it possible to create horizontal forces between the joints of structures, for example between the joints of large dams, to neutralize the forces resulting from the blockages of the ground on the sides of the valley.
We take advantage of the placement of the envelopes in these seals to ensure the watertightness thereof.
Fig. 12 shows a suitable arrangement for this purpose. We see in this figure, in horizontal section, two blocks 17 of a dam, separated by the seal 18. In this seal is placed a series of envelopes 9. These envelopes transmit their pressure to the blocks 17 by means of wedges 19 and mattress 20 of plastic material such as rubber, bitumen and asbestos, etc., a bent sheet metal clamped between the wedges 19 and the mas sifs 17 ensures the sealing.
In fig. 13, the envelopes are applied to the tensioning of a group of rectilinear mature arches 101 of a solid concrete or masonry 102, for example a pile. Reinforcements are anchored at one of their ends 103 in the block, and over the rest of their length they are free in a cylindrical chamber 104 formed during the construction of the block. As seen on the fi--. 14 and 15, the envelopes are made up of two flat rings <B> 1.05 </B> and 106 of malleable metal, the edges of which are joined in pairs by toric beads 107 and 108.
The annular casing thus formed has, at its center, a or verture 109 by which the reinforcements to be tensioned can not be made ser and it is provided on one of the beads with a nozzle 110 serving for the introduction of the liquid material under pressure.
o On the. fib. 13, we see. three of these envelopes Vl, t, superimposed with the interposition of wedges 111 which can be made of concrete or any other suitable material.
After these envelopes have been put in place, the mass of concrete 112 in which the upper ends 113 of the reinforcements to be tensioned are anchored above the upper envelope. When the concrete of the mass 112 has set and hardened, all the envelopes are simultaneously inflated which separate the mass 112 from the mass 102 by tensioning the mature arches. The number of envelopes to be employed obviously varies according to the stroke of these envelopes and according to the value of the elastic elongation which must be subjected to the armatures.
The tension of the reinforcements can be maintained by the solidification of the material injected into the envelopes and, if necessary, as soon as the envelopes have acted, concrete can be poured between the block 102 and the head of anchoring 112. Channels such as 114 can be provided in this head which will be used to fill the chamber 104 of the reinforcements and the central opening of the envelopes with concrete. If it is subsequently desired to remove the tension from the reinforcements, it will suffice to demolish one or more of the intermediate wedges 111, made thick enough to allow access between the envelopes.
Enclosures can be designed to allow simultaneous tensioning of several groups of reinforcement. It can thus be seen in FIGS. 16 and 17 an envelope comprising four holes 109a, 109b, 109 ,, 109d through which one can pass four groups of reinforcements to be tensioned 104a, 104b, 104, 104d.
The tensions given to the reinforcements may be equal or unequal depending on the arrangement of the cables, which will be determined as a function of the desired distribution of the tensions, taking into account the fact that the center of gravity of the reactions exerted by the cables on a envelope or on a complex of envelopes coincides with the center of gravity of the surface of action of the envelope or complex of envelopes.
The .disposition described lends itself to the solution of the difficult technical problem of tensioning solid mass reinforcements of circular section. It is possible, in fact, to have a string of such envelopes between the solid to be compressed and the circular reinforcements to be stretched. I1 is however more advantageous to achieve the envelope in the form of a flattened tube, easily accommodated. Between the solid and the frame.
Thus, in FIG. 18, there is shown in half-section a concrete block 115 in the form of a ring of revolution having its axis in <I> AA. </I> Each of the circular reinforcements to be tensioned of this mass is formed by a certain number turns 116 of a metal cable, wound one on top of the other, preferably inside a profiled ring 117 with a U-shaped section which may also form part of the armature.
Between this ring 117 and the block is interposed the annular casing which can be produced, for example, by bringing together on their edges, by toric beads 118, 119, two concentric coaxial cylindrical rings 120, 121. Spacer shims 122, 123 reinforced concrete or any other material are provided on either side of the envelope.
In the case where the reinforcements to be tensioned must be embedded inside the solid mass to be compressed and put under tension after casting of the whole solid mass, one will have the whole of the envelope and the reinforcements in a sheath 124 sparing M'espace necessary for the increase in diameter of the reinforcement during the swelling of the envelope. The latter carries a swelling nozzle 125 accessible from the outside or the inside of the block.
The envelope can constitute a complete ring or it can be formed of several elementary envelopes each having the shape of a ring segment and which are placed end to end. This last arrangement is advantageous from the point of view of safety against leakage of the liquid material at the time of inflation. If indeed one of the elementary envelopes leaks, the others continue to work and the only consequence of the leak is an increase in the stroke of the elements neighboring the faulty element.
The flattened tube forming each of the segments and the cross section of which can be seen in FIG. 2! 0 can be closed at its ends by covering it with a sort of flat -capu chon 126 having a bead 127 in the form of an iron. horse which joins the two beads 128, 139 of the flat tube. The cap and the tube are joined in a sealed manner, for example by means of a hard sou 126a.
The tube can be made in one piece without welding by drawing a malleable metal such as copper, steel or the like, or it can also be in two parts welded on its edges at 130, 131, as in the case of fig. 19 to 21. The same is true of the caps 126 which can be made in one piece by stamping or be formed from two parts welded on their edges.
The use of seamless tubes, tested before installation, reduces the risk of an element failing during inflation.
It is of course possible to use several superimposed annular envelopes or several segments of superimposed rings, which makes it possible to increase the travel of the envelope as well as the safety.
This arrangement also lends itself to the tensioning of helical reinforcements or even of reinforcements having the form of any flat or left-handed curves, the tension obtained at each point being inversely proportional to the radius of curvature at this point.
These envelopes make it possible to obtain the. tension of circular reinforcements, not only on the outside of a mass, but also on the inside, which is a very important advantage. This last case is that which has been considered in FIG. 18. If the bedding is hollow and the circular rings to be stretched are close to the interior surface of the bedding, they should be connected with the rest of it by suitable reinforcements, for example reinforcements 132 wound in a helix around the circular reinforcements.
To limit the risk of leakage. the liquid inflation materials can be loaded with elements such as wood flour, kieselguhr or others capable of filling a crack. It has also been found that re-inflation of the casing during use can be obtained by making a hole through the nozzle in the hardened material and injecting through this hole a new quantity of liquid material. under strong pressure of up to several hundred kilograms per cm \. This material, under high pressure, makes its way into the hard material, causing it to burst and the envelope is thus re-inflated.
In the event that it is impossible to locate the nozzle which was used for the initial inflation, it suffices to drill a hole in an accessible point of the casing and to insert a pierced conical pin into it, along its axis, a channel through which the liquid material is injected under high pressure.
In the event of a leak from an enclosure at an accessible point, it is also possible to repair on site by electric welding or heat, taking the precaution to drill a hole next to the point to be repaired for the escape of gases or vapors. released by the filling material, this hole then being closed by a conical pin driven in with a hammer.
A leak can also be sealed by matting or by clamping a mounted rap part with the interposition of a plastic seal.
The envelopes described can be employed to compress not only solid masses, but also liquid masses, pasty or powdery, such as concrete, land in place or backfill. By placing the envelopes inside these masses, their direct compression is obtained, without the interposition of pressure transmission members.
The external deformation of said masses may be limited or prevented, either by solid masses, or by envelopes, or by a combination of these two means, the compression of said solid mass. or the tensioning of the envelopes of the compressed materials being in this case obtained in addition.
In particular, the envelopes can be applied with great ease to modify the state of balance of land, embankments, sands, silts or clays. We can then give them the form of elongated slabs that will be lowered into the ground by driving, either between two sheet piles of suitable shape, or by giving them an appropriate resistance to the driving, or by injection of water, or by any other process.
In some cases, this process will make it possible to combat the sagging of land under the weight of embankments or buildings, to compensate for settlements in certain constructions such as earth dams, etc., to compress the soil under engineering structures. , to ensure the waterproofing of a site, to re-establish the balance or the level of structures or land.
In these applications, it would be too expensive to fill the casings with a synthetic resin; they can be filled either with concrete, in particular molten cement injected at the pump, or with sand, easy to introduce by entrainment of pressurized water, with, if necessary, the use of a compressed air lock, depending on the requirements. known methods.
The same envelopes can be applied advantageously in place of explosives, in earthworks or in clearing large rocky masses; they will be introduced, for example, in boreholes or in slits made in the rock to be cut and they will be wedged with fine sand packed hydraulically or with cement; they will make it possible to develop pressures which can reach and exceed 1000 atmo spheres capable of causing the rupture and the displacement of rocky blocks of considerable dimensions, without shocks capable of altering the masses to be debited or of hindering the surrounding area.
In these various applications, it may be necessary to make the envelopes act inside a borehole of restricted dimensions, and it will be advantageous for the envelopes, once inflated, to develop the greatest possible volume.
An envelope satisfying this condition is shown in figs. 22 and 23. Its wall has, before inflation, a large number of folds or convolutions <B> 133 </B> constituting bearing surfaces which are inscribed in a cylinder 134 of diameter compatible with the application. envisaged, for example the introduction of a casing thus formed in a cylindrical borehole. It can be seen that during the progressive inflation of such an envelope, the convolutions are erased and the section is transformed into a circle of considerably increased diameter.
Towards the ends of the envelope, the convolutions go gradually dying down to a perfectly cylindrical wall 134., as shown by the inclined line B-C in fig. 22. Each of the cylindrical ends 134., is closed by capping it with a cover 135 welded at 136. One of these covers can be provided with a nozzle 137 for the introduction of the inflation material. the envelope.
In fig. 22, the dotted lines 38 schematically represent the shape of the deformable wall, after inflation.
In fig. 23, there is also shown at 139 a filling of reinforced concrete or other material in the folds of the wall which communicate with the outside. This wise filling, which can be replaced by metal bars for example, has the role of spanning the device before it is inflated, so that it can be dark or beaten like a stake. It thus constitutes a veritable gon flable stake.
The inflation can be carried out with water and, after inflation, the envelope can be filled with gravel or concrete introduced, for example, under pressure using an intermediate lock.
The convolutions of the wall can be formed by bending sheets by machine -and then assembling them by welding, for example on the outer tops of the convolutions.