Procédé de réalisation d'une poutre en béton armé précontraint et poutre obtenue par<B>ce</B> procédé. Les procédés connus de réalisation de poutres en béton précontraint ont comme effet<B>1</B> a création artificielle de tensions préa lables<B>à</B> la mise en charge, ai--L moyen d'une traction exercée sur des files ou des barres en acier<B>à</B> haute limite élastique. Cette traction est équilibrée par une compression correspon dante dans le béton.
Suivant -une première variante des pro cédés connus, la traction s'exerce avant. le<B>bé-</B> tonnage de la poutre. Dans ce cas, la traction doit être. temporairement équilibrée par un troisième corps, par exemple un très solide coffrage ou par une installation<B>à</B> culées. Le béton enrobe les fils prétend-Lis en<B>y</B> adhérant. Après durcissement, les fils sont lâchés et le béton, par Pintermédiairedes tensions d'adhé- renee, les empêche de se raccourcir jtisqu'à atteindre leur longueur initiale. De ce fait., il se met en compression.
Une deuxième variante des procédés con nus consiste<B>à</B> tirer sur les fils en s'appuyant contre la poutre en béton<B>déjà</B> exigtant et durci. Dans ce cas, l'on doit réserver une place (par exemple des gaines) pour les fils, leur permettant de glisser librement. Etant, donné que l'adhérence ne peut, plus interve. nir, les fils doivent être ancrés aux extrémités au moyen d'appareils spéciaux et protégés ensuite contre les agents atinosphériques, le plus souvent par enrobage ou injection au mortier de ciment, dans les gaines où ils passent.
La présente invention a comme objet un procédé de réalisation de poutres en béton précontraint qui ne présente pas les difficul tés inhérentes aux procédés précités.
Dans le procédé suivant l'invention, on fait fléchir, dans le sens où elle fléchira sous l'effet des sollicitiitions de service, une arma ture métallique rigide qui forme une poutre pour la portée envisagée, et l'ai-mature fléchie est empêchée de revenir dans sa-position ini tiale sous !'effet de son élasticité, par<B>du bé-</B> ton adhérent, sur au moins -une partie des fi bres de cette armature dont les tensions pro- voquée,s par les sollicitations de service sont des tractions.
Dans une variante du procédé, on pré- fléchit mécaniquement l'armature susdite et on enrobe de béton a-Li moins une fraction de la partie de l'armature soilinise <B>à</B> traction, par suite de la flexion.
La flexion préalable de Parmature, qui peut être avantageusement constituée par une poutrelle laminée, peut êtreeffectuée de ma nière très simple par l'application d'une force en un point de l'armature compris entre les extrémités qui sont maintenues fixes, ou inversement, par l'application de force-s aux extrémités de la poutre dont un point inter médiaire est maintenu fixe.
L'enrobage #d'au moins une fraction de la partie de l'armature qui est soumise<B>à</B> la trac tion, après fléehisement, peut relativement facilement être réalisé de manière convenable. Uatilisation de poutrelles ou autres poLL- tres métalliques rigides en tant qa'armatures do poutre en béton armé ordinaire est, connue: c'est la charpente enrobée.
Elle est cependant limitée dans ses possibilités par les considérations suivantes: 11, N'étant pas précomprimé, le béton ne peut suivre sans se fissurer les fibres tendues du métal dès que lear tension de traction<B>dé-</B> passe environ 1200 kg/em2. <B>E</B> en résulte l'im possibilité dexploiter les propriétés des aciers spéciaux<B>à</B> haute limite élastiqLie tels que, par exemple, l'acier au chrome-cuivre, généralement connu sous la dénomination d'acier<B>A52,</B> do-nt la tension de sécurité est.
de 2400 kg/'CM2 ou l'acier dénommé A44, dont la tension de sécurité, est d'environ<B>1800</B> kg/CM2 et. même celles des poutrelles ordinaires que l'on pourrait. faire travailler<B>à</B> 1400<B>à</B> <B>1600</B> kz/Cnl2.
2,1 -Même en ne dépassant. pas la. tension de 1200 kg/cm2 dans l'armature, l'on ne peut. -Lière garantir le. béton tendu contre Papp & rition de fissures et de décollements (surtout sous l'effet d'efforts dynamiques répétés) d'autant plus que, généralement, les fibres de béton les plus exposées sont aussi les plus difficiles<B>à</B> bétonner convenablement. (sous les semelles inférieures des poutrelles).
Le procédé suivant. l'invention permet d'é-#iter ces inconvénients et permet de réali ser des constructions pl-Lis légères, plus éco nomiques et aussi meillettres (antifisstire), par suite d'utilisation plus rationnelle de la, matière.
Son application est spécialement avanta geuse quand on emploie, pour les armatures rigides, de l'acier<B>à</B> haute limite élastique qu'on fait travailler<B>à</B> des tensions de traction de sécarit,6 d'ati moins<B>1800</B> k#-r/eni2.
La simplification de Foutillage. nécessaire <B>à</B> la réalisation du procédé suivant l'invention est forte-ment acertie qaand, pour souimettre simultanément<B>à</B> préïl#exion les armatures de deux poutres, on les dispose parallèlement, et on maintient certains de leurs points<B>à</B> dis tance constante, tandis qu'on fait varier la distance entre d'autres points, par applica- tion, <B>à</B> l'une de ces poutres, d'efforts dont les réactions sont supportées par FaLitre poutre.
En particulier, on a intérêt,<B>à</B> faire fléchir les armatttres des deux pouitres en écartant leurs milieux pendant qu'on empêche leurs extrémités de s'écarter.
Dans ce cas, suivant Line variante, après avoir réuni entre elles les extrémités corres pondantes de deLLx armatures placées l'une le lono, de FaLitre, il saffit de placer un vérin entre les milieux de ces armatures et de les écarter. Pais, quand la flexion voulue est réalisée, on maintient. les inilieLix écartés Fun de l'autre par un ou deux poussards. Après quoi, on retire le vérin (ce qtti permet de le faire servir pour une autre préflexion).
Lorsque le béton dont on a entre-temps en robé les parties tendues des armatures fléchies a durci, on replace temporairement. le, vérin afin de potivoir enlever le ou les poussards, puis on réduit progressivement la. longueur du vérin jusqu'à ce que les deux poutres aient retrouvé Lin état d'équilibre provenant de l'état de tension de l'armature et, da béton.
Cette dernière intervention du vérin petit d'ailleurs être évitée si on utilise des pous- sards de longueur réglable dont on réduit progressivement, la longueur quand on a<B>dé-</B> cidé de supprimer la cause de la préflexion.
Dans une variante da procédé suivant l'in vention, on propose de préfléchir Parmatttre susdite en créant, entre au moins une partie des fibres de l'armature dont les tensions dues aux sollicitations de service sont, des tractions et au moins une partie des fibres de l'arma ture dont les tensions dites aux sollicitations de service sont des compressions, une diffé rence<B>de</B> température telle que les premières fibres soient plas chaudes que les dernières, La préfle-xion de l'armature est donc, dans ce cas, provoquée par l'intervention dune énergie thermique,
au lion d'une énergie mi- canique telle que celle prévue dans la variante exposée ci-dessus.
La différence de température<B>à</B> créer pour réaliser la préflexion de Farmature petit être obtenue en chauffant au moins une partie des fibres de l'armature dont les tensions dites aux sollicitations de service sont des tractions et/ou en refroidissant au moins une partie des fibres de l'armature dont les tensions dues aux sollicitations de service sont des compressions.
L'invention a également comme objet la poutre obtenue par le procédé suivant. l'in vention et comprenant une armature niétalli- que présollicitée <B>à</B> laquelle adhère du béton.
La poutre suivant l'invention est earacté- risée en ce quelle comprend, d'une part, une armature métallique rigide qui forme.une poutre pour la portée envisagée, qui est pré- fléchie dans<B>le</B> sens où elle fléchira sous l'effet (les sollicitations de service et, d'autre part, du béton pr6comprim6 qui adhère<B>à</B> au moins une partie de ladite armature préfléchie.
Dans une forme #cle.-m--écLitioii particulière, cette poutre comprend, en outre, du béton non pr & ,conipi-imé.
Le dessin annexé représente, schématique ment et<B>à</B> titre d'exemple seulement, diffé- rents stades de quelques exemples du procédé suivant l'invention ainsi que différentes for mes d'exécution de la. poutre réalisée par ce procédé.
La fi-.<B>1</B> représente schématiquement un premier stade d'un exemple du procédé sui vant l'invention.
La fig. 2 est une coupe transversale dans une première poutre réalisée par le procédé suivant, l'invention.
La fig. <B>3)</B> représente les lois de variation des tensions normales d'une section transver sale de l'armature dans différents stades (con sidérés isolément et superposés) de la réalisa tion d'une poutre suivant l'invention ainsi qu'après mise en service.
La fig. 4 représente les lois de variations des teii < ,,ions normales de la même section tram,- versale qu'à la fig. 3 des bétons précom- primé et non précomprimé.
Les fig. <B>5</B> et<B>6</B> représentent, respective ment en, coupe transversale et en coupe lon gitudinale, une partie de l'armature inétalli- que de la fil--. 2 dont on a augmenté l'adhé rence avec le béton, par certains artifices.
La fig. <B>7</B> est une vue en élévation schéma tique<B>de</B> la réalisation de l'application simul- tanée du procédé suivant l'invention<B>à</B> deux poutres.
Les fig. <B>8 à 10</B> représentent chacune, de manière purement schématique, trois variaii- tes de l'application simultanée du procédé'- suivant. l'invention<B>à</B> deux poutres.
La fie,<B>11</B> schématise en coupe transver sale une variante du procédé suivant Finven- tion <B>à</B> un stade qui suit celui de l'obtention du béton précontraint dans la poutre, suivant la fig. 2.
La fig. 12 est -une coupe transversale de la poutre finalement obtenue suivant la va riante dont il est question<B>à</B> la fig. <B>11.</B>
Les fig. <B>13 à 15</B> représentent chacune, en coupe transversale, une forme d'exécution, d'une poutre réalisée par le procédé suivant l'invention.
La fig. <B>16</B> est une coupe transversale sui vant un plan désigné par la ligne XVI-XVI de la fig. <B>17,</B> dans une autre forme d'exéeu- tion de la poutre suivant, l'invention.
La fig. <B>17</B> est une vue latérale de l'arma ture métallique seulement de la poutre sui vant la fig. <B>16. -</B> La fig. <B>18</B> est une coupe transversale sem blable<B>à,</B> celle de la fig. <B>16</B> clans encore une autre poutre établie suivant l'invention.
Dans ces différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques.
<B>A</B> la fig. <B>1,</B> on a représenté une poutre 2 posée sur deux appuis<B>3</B> et soumise<B>à</B> -une flexion simple sous l'action d'un effort P appliqué en son milieu. Cet effort estexercé, par exemple,<B>à</B> l'aide d'un vérin prenant appui contre un bâti fixe 4.
La poutre 2, représentée<B>à</B> la fig. <B>1,</B> est supposée être une poutrelle laminée en forme de<B>1</B> telle que celle représentée<B>à</B> la fig. <B>2.</B> Cette poutrelle est évidemment. suffisamment rigide pour constituer par elle-même une pou tre pour la portée envisagée.
Lorsque cette poutrelle est fléchie, comme représenté<B>à</B> la fig. <B>1,</B> son état de tension, dans la section du milieu par exemple, peut être schématisé paw les lignes<B>5</B> et<B>6</B> de la, fig. 13) où les tensions <B>de</B> traction ont été représentées<B>à</B> dTeite de la ligne verticale<B>5</B> et les tensions de compres sion<B>à</B> gauche de cette ligne.
La variation des tensions est donc repré sentée par une ligne oblique<B>6</B> avec la ligne<B>5</B> comme ligne de repère.
Pendant que la poutrelle 2 est maintenue dans cet état de tension, on applique du<B>bé-</B> ton<B>7</B> (fig. 2) sur la plus grande partie de la fraction de cette poutrelle soumise<B>à</B> des efforts de traction.<B>A</B> cet effet, on enrobe par exemple cette partie de la poutrelle par du béton. La mise en place, convenable de ce<B>bé-</B> ton même en dessous de la semelle inférieure de la poutrelle peut être effectuée relative ment facilement surtout -si l'on recourt<B>à</B> la vibration.
L'armature est maintenue dans sa position fléchie pendant tout le temps que le béton<B>7</B> met<B>à</B> durcir. Lorsqu'on estime que ce durcis sement est suffisant, on cesse de faire agir l'effort P de la fig. <B>1</B> appliqué au milieu de la poutre. Cet effort n'est pas supprimé brus quement, mais est réduit progressivement, en quelques minutes par exemple.
On obtient<B>à</B> ce moment, une poutre dont l'armature métallique 2 et le béton<B>7</B> pr6sen- tent des états de tension représentés par les diagrammes limités entre les lignes<B>5</B> et<B>8</B> de la fig. <B>3</B> pour l'armature métallique 2 et par les lignes<B>5</B> et<B>9 à</B> l'a fig. 4 pour le béton. Comme on le comprend aisément, la tendance de la poutrelle 2<B>à</B> revenir dans son état de tension nulle, qui était celui d'avant son<B>flé-</B> chissement suivant la fig. <B>1,</B> est contrariée par le béton<B>7</B> qui enrobe la partie inférieure de cette poutrelle.
L'adhérence du béton<B>à</B> la poutrelle a comme effet de laisser, après sup pression de la force P, des états de tension permanents aussi bien dans le béton que dans l'ap,ier. La ligne<B>10</B> lue par rapport<B>à</B> la ligne de repère<B>5</B> (fig. <B>3)</B> représente les tensions du métal dues<B>à</B> la seule opération<B>de</B> sup pression de la force P. La superposition<B>de,</B> ces tensions<B>à</B> celles que représente la ligne<B>6</B> donne les tensions résultantes représentées par la ligne<B>8,</B> avec toujours la ligne<B>5</B> comme repère.
On enrobe ensuite de béton frais<B>11</B> (fig. 2) la partie de la poutrelle 2 non encore enrobée. Aee moment, le béton frais n'inter vient pas encore dans la résistance de la pou tre, mais il charge de tout son poids mort l'ar mature métallique 2,et le béton précomprimé. Ce poids mort. crée dans l'armature métallique un état de tension supplémentaire qui, sU était sel-il, serait représenté par le diagramme 12<B>à</B> la fig. <B>3.</B> Ce diagramme doit être super posé au diagramme<B>8</B> pour obtenir l'état de tension résultant dans l'armature.
Cet état de tension est représenté par le diagramme<B>13.</B>
Quant<B>à</B> l'état de tension dans le béton précomprîmé, résultant dit poids mort. du<B>bé-</B> ton sans tension, il est représenté par le dia gramme 14<B>à</B> la fig. 4. L'état. de tension réel résulte de la. superposition des diagrammes<B>9</B> et 14 et donne lieu a-Li diagramme<B>15.</B>
Lorsque le béton supérieur<B>11</B> a également durci, il peut coopérer avec l'armature 2 et le béton préconiprimé <B>7, à</B> la résistance aux sol licitations résultant<B>de</B> la mise en service.
La charge en service don-ne, par exemple, lie-Li <B>à</B> des états de tension dans l'armature et dans les bétons, représentés respectivement par le diagramme<B>16 à</B> la. fig. <B>3</B> et par le dia gramme<B>1.7 à</B> la fig. 4. La superposition des diagrammes<B>13</B> et<B>16</B> et celle des diagrammes <B>15</B> et<B>17</B> donne lieu respectivement aux dia grammes<B>18</B> et<B>19.</B>
En pratique, on a intérêt<B>à</B> soumettre Far- mature métallique en cours de son fléchisse ment initial<B>à</B> une tension de tract-ion supé rieure<B>à</B> celle<B>à</B> laquelle elle pourra. être sou mise en service.
On a même intérêt<B>à</B> soumettre monienta- nément l'armature, par sa flexion,<B>à</B> une ten sion de traction supérieure<B>à</B> sa limite élasti que originelle. Le métal de l'armature subit ainsi un écrouissage qui relève sa limite élas tique.
Si on craint que l'adhérence entre le béton <B>7</B> et l'armature métallique 2 soit insuffisante, on munit l'ai-mature métallique de saillies qui augmentent cette adhérence.
<B>A</B> la fig. <B>5,</B> on a représenté, dans l'aile de droite de la, -semelle inférieure de l'armature, des saillies 20 qui ont été obtenues par relè vement d'une partie du métal constituant la semelle. Uaile de gauche de cette semelle est pourvue de plaquettes 21 maintenues en plaee par des boulons 22.
Les saillies 20 peuvent aussi étre <I>réalisées</I> par des additîons de métal<B>à</B> la semelle de l'armature. <B>A</B> la fing. <B>7,</B> on a schématisé l'application du procédé suivant l'invention<B>à</B> lexécution simultanée de deux poutres dont. les armatures métalliques rigides ont leurs extrémités reliées entre elles par des tirants<B>23</B> constituées, par exemple, par des fers plats.
Les semelles 24 de ees deux armatures rigides ont été découpées <B>à</B> leurs extrémités pour faciliter la mise en place des fers plats<B>23</B> qui sont attachés tem porairement aux âmes des poutrelles '2 au moyen de boulons engagés dans les trou.% <B>25</B> pratiqués dans les fers plats<B>23</B> et les âmes des poutrelles 2.
Pendant que les extrémités des deux armatures rigides sont ainsi empô- ellées de s'écarter, on écarte les milieux de ces armatures ri-ides <B>à</B> laide d'un vérin<B>26</B> et on les maintient dans cet. état<B>à</B> l'aide de poussards <B>27.</B> Si on juge que cela en vaut.
la peine, on soulève<B>à</B> présent simultanément et, légèrement., les milieux des deux poutrelles en intercalant<B>à</B> nouveau un vérin<B>30</B> entre le sol D et la poutrelle inférieure et on libère le vérin<B>30</B> par des poussards <B>M.</B> Cette opéra- tîon pourrait avoir pour but de corriger l'ef fet provenant du poids propre des poutrelles et -des poussards 27 et dég a liser rigoureuse- ment les flèches ou les moments <RTI
ID="0005.0028"> fléchissants <B>des</B> deux poutrelles.
Lorsqu'on décide de supprimer la flexion parce que le béton a suffisamment durci au tour des parties tendues des poutrelles, le vé rin<B>26</B> qui a été enlevé après placement des poussaras <B>27</B> est, remis en place afin de faci liter l'enlèvement des poussards par Lin léger écartement supplémentaire des milieux des poutres en fabrication. On réduit ensuite pro gressivement la longueur du vérin entre les poutres jusqu'à ce que celles-ci aient repris une forme en équilibre.
Si les poussards <B>27</B> étaient de longueur ré glable, on pourrait évidemment se dispenser de. remettre le vérin<B>26-</B> en place pour laisser progressivement Farmature, rigide dans son nouvel état d',éq:uffibre puisqu'il suffirait de réduire, la longueur des poussards.
<B>A</B> la fig. <B>8,</B> on a schématisé l'exécution d'une variante de ce procédé dans laquelle les milieux des armatures rigides sont mabi.- tenus <B>à</B> distance constante l'un de l'autre, tandis que les extrémités sont rapprochées l'une de l'autre.
Dans la variante-de la fig. <B>9,</B> les n-iiHeLLx des arniat-Lutes rigides sont maintenus<B>à</B> dis tance constante, tandis que leurs extrémités sont écartées Fane de l'autre.
<B>A</B> la fig. <B>10,</B> les extrémités sont mainte- unes <B>à</B> distance constante l'une de l'autre, tandis que les milieux sont rapprochés l'un de l'autre.
<B>A</B> la fig. <B>11,</B> on a représenté un stade intermédiaire d'une poutre fabriquée par un exemple -du procédé suivant l'invention. Après durcissement<B>du</B> béton<B>7</B> et suppression de la force P, on enlève par découpage une partie de l'armature, 2 qui émerge<B>du</B> béton<B>7.</B> Après cet enlèvement, une quantité supplémentaire de béton<B>11</B> est rendue solidaire -du béton 'é <B>(déjà</B> sous compression) grâce #à des barres d'attente<B>28,</B> -de façon<B>à</B> former, par exemple, une poutre telle que celle représentée<B>à</B> la fig. 12.
On peut évidemment employer comme armature rigide<B>à</B> soumettre<B>à</B> une préflexion, une poutre démontable dont la partie non enrobée dans le béton précomprimé est alors enlevée sansdécoupage et peut être réutilisée pour la préflexion d'autre armatures.
<B>A</B> la fig. <B>13,</B> on a représenté une poutrelle métallique rigide 2 qui lait partie d'une pou tre qu'on suppose reposer<B>à</B> ses extrémités sur deux appuis. La membrure inférieure<B>29</B> de cette poutrelle a été chauffée par exemple, en faisant passer de la vapeur dans des tubes<B>30</B> au contact de sa face supérieure<B>31,</B> tandis que la semelle supérieure<B>32</B> a été maintenue froide. Sous l'effet, de cette différence -de, trai tement thermique, la poutrelle s'est allongée plus<B>à</B> sa base jusqu'à soit sommet. et, par conséquent, s'est courbée en présentant une convexité vers le bas. L'armature s'est ainsi fléchie dans le sens où elle fléchira sous l'ef fet des sollicitations de service.
Celles-ci peu vent comprendre le poids mort de la poutre, les charges permanentes, les charges varia bles et, parfois, les charges mobiles.
Pendant qu'on continuait.<B>à</B> chauffer la membrure inférieure<B>29,</B> on a appliqué du béton<B>7</B> contre la face inférieure<B>Ô3</B> de celle-ci et, contre ses faces latérales 34, c'est-à-dire contre des fibres dont les tensions dues aux sollicitations de service sont des tractions. On a continué le chauffage pendant tout le temps où le béton durcissait. Après durcissement, on a cessé de chauffer. Sous l'effet, de la contrac tion de la partie inférieure de la poutrelle 2. le béton<B>7</B> s'est comprimé dans la mesure où l'adhérence entre le béton et la semelle<B>29</B> était suffisante.
On a achevé ensuite l'enrobage de la pou trelle 2 au moyen de béton<B>11.</B>
Pour maintenir froide la partie silpérieure de la poutrelle métallique rigide 2, on peut, si la transmission de chaleur le long de l'âme de cette poutrelle est. trop grande, refroidir la semelle<B>32</B> ou bien empêcher la chaleur de se tralismettre de la partie inférieure<B>à</B> la par tie supérieure de la poutrelle en refroidissant. celle-ci localement au voisinage de l'axe neutre.
<B>A</B> la, fig. 14, on a représenté une autre poutrelle métallique rigide 2 dont la ment- brure supérieure<B>32</B> a été refroidie par le pas sage d'une saumure réfrigérante dans des tubes<B>35</B> en contact avec la face supérieure <B>36</B> de cette membrure,<B>à</B> ime température sen siblement inférieure<B>à</B> la température am biante<B>à</B> laquelle la membrure inférieure<B>29</B> est restée soumise.
Sous l'effet de cette différence de tempé rature entre les parties -supérieure, et, inf#- rieure, la poutrelle, 2 a fléchi, vers le bas, c'est-à-dire dans le sens, où elle fléchira sous l'effet des sollicitations de service.
Pendant ce traitement thermique, on a appliqué du béton<B>7</B> contre la partie infé- rieure de la Poutrelle '2, par exemple, en en robant complètement la, membrure inférieure <B>29</B> et une partie de l'âme. Le traitement ther- inique n'a étésupprimé quaprès durcissement du béton<B>7.</B> L'égalisation des températures qui s'en est suivie a éualement eu comme effet de soumettre ce béton<B>à</B> une compression dans la mesure où son adhérence<B>à</B> la partie infé rieure de la poutrelle 2 était suffisante.
Après cette égalisation de température, on a enrobé, de béton frais<B>11</B> la pallie de la poutrelle 2 non encore enrobée.
<B>A</B> la fig. <B>15,</B> on a représenté une poutre de grandes dimensions comprenant 'une arma ture métallique constituée de deux parties jumelées 2<B>à</B> faire reposer sur deux appuils. Après mise en place de cette armature<B>à</B> l'en droit où la poutre dont elle doit faire partie sera en service, on, a enrobé la membrure su- périe-Lire de cette armature qui sera soumi.se <B>à</B> compression sous l'effet des sollicitations de -service au moyen de béton formant en même temps un tablier<B>37.</B> Après durcissement de ce tablier<B>37,
</B> on a déversé sur lui de la terre <B>38.</B> Le tablier représenté petit servir de che min de roulement<B>à</B> Lin camion<B>39</B> amenant de la terre. Sous l'effet du poids de celle-ci, du tablier en béton<B>37</B> et de Farmature mé tallique 2, cette dernière a. fléchi dans le sens où elle fléchira sous l'effet des sollicitations de service et on a. alors fait adhérer du béton <B>7 à</B> sa partie inférieure souniise <B>à</B> traction, par suite de la surcharge.
Le poid-s dit béton<B>37</B> dont on a enrobé la partie supérieure des poutres 2 avant mise en place du béton<B>7</B> ne contribue évidemment pas<B>à</B> précomprimer ce dernier béton puisque le béton<B>37</B> lie petit plus être enlevé. -Mais les tensions<B>de</B> traction dans le béton<B>7</B> dues au poids du béton<B>37</B> et du béton<B>7</B> lui-même sont évitées.
Aux fig. <B>16</B> et<B>17,</B> on a représenté une poutre comprenant -Lme armature métallique rigide 41 qui est enrobée dans du béton. Cette armature constitue une poutre pour la portée considérée.
La membrure inférieure de cette aima- turc, c'est-à-dire, celle dont les tensions dites aux sollicitations de service sont des tractions lorsque la poutre dont elle fait partie est po sée<B>à</B> ses extrémités sur deux appuis, est cons tituée essentiellement par des tubes longitu dinaux 42 maintenus séparés 1l-ui <B>à</B> proxi mité de l'autre en étant fixés<B>à</B> l'âme 44 de l'armature par l'intermédiaire de traverses 43 disposées de place en place et fixées<B>à</B> cette âme par soudure par exemple.
Du béton 45 peut facilement enrober com plètement la membrure inférieure de l'arma ture métallique constituée essentiellement par les tubes 42 et accessoirement par les traver ses 43. L'emploi de tubes 42 permet de réali ser facilement la préflexion de l'armature par différence de températures entre les membru res supérieure et inférieure puisqu'on peut faire Si, circuler a-Li lieu un de fluide tubes 42, chaud,
on utilise <B>à</B> travers des eux. bar- res 46 (fig. <B>18)</B> pour constituer l'essentiel de la menibrure inférieure de l'armature métal- Ilque 41, ces barres peuvent servir<B>de</B> résis tance électrique pour leur chauffage si on<B>dé-</B> sire préfléchir l'armature par ce moyen. La fic. <B>18</B> montre que l'âme, 44 est munie d'une étroite semelle 47 qui facilite la fixation des traverses 43.
Il va de soi que le procédé suivant. l'inven tion ne se limite pas<B>à</B> des poutres simples sur deux appuis, mais qu'il est également applicable<B>à</B> des consoles,<B>à</B> des poutres con tinues<B>à</B> travées multiples,<B>à</B> des portiques, etc. D'autre part, l'armature rigide peut-être, par exemple, laminée dune pièce ou compo sée,<B>à</B> âme pleine ou ajourée, ou en treillis.
Process for producing a prestressed reinforced concrete beam and beam obtained by <B> this </B> process. The known methods of producing prestressed concrete beams have the effect of <B> 1 </B> the artificial creation of tensions prior to <B> </B> loading, ai - L by means of traction exerted on lines or steel bars <B> with </B> high elastic limit. This tension is balanced by a corresponding compression in the concrete.
According to a first variant of the known processes, the traction is exerted before. the <B> concrete- </B> tonnage of the beam. In this case, the traction must be. temporarily balanced by a third body, for example a very solid formwork or by a <B> with </B> abutment installation. The concrete coats the pretend-Lis wires by adhering <B> y </B>. After hardening, the wires are let go and the concrete, through bonding tensions, prevents them from shortening until they reach their original length. As a result, it goes into compression.
A second variation of the known methods consists of <B> </B> pulling the wires while leaning against the already demanding and hardened concrete beam. In this case, a place (for example sheaths) must be reserved for the wires, allowing them to slide freely. Since the adhesion cannot, more interferes. Finally, the wires must be anchored at the ends by means of special devices and then protected against atinospheric agents, most often by coating or injection with cement mortar, in the ducts through which they pass.
The present invention relates to a method for producing prestressed concrete beams which does not present the difficulties inherent in the aforementioned methods.
In the method according to the invention, a rigid metal armature is bent, in the sense that it will bend under the effect of service stresses, which forms a beam for the intended span, and the flexing is prevented. to return to its initial position under the effect of its elasticity, by adhering <B> concrete </B> tone, on at least a part of the fibers of this reinforcement whose tensions caused, s by the service solicitations are pulls.
In a variant of the process, the aforesaid reinforcement is mechanically pre-bent and a-Li concrete is coated minus a fraction of the part of the reinforcement soilized <B> to </B> tension, as a result of the bending.
The preliminary bending of the framework, which can advantageously be constituted by a rolled beam, can be carried out very simply by applying a force at a point of the reinforcement between the ends which are kept fixed, or vice versa, by the application of force-s to the ends of the beam, an intermediate point of which is kept fixed.
The coating # of at least a fraction of the part of the reinforcement which is subjected <B> to </B> the traction, after deflection, can relatively easily be carried out in a suitable manner. The use of joists or other rigid metal beams as ordinary reinforced concrete beam reinforcement is known: this is the encapsulated frame.
It is however limited in its possibilities by the following considerations: 11, Not being precompressed, the concrete cannot follow without cracking the tense fibers of the metal as soon as the tensile tension <B> de- </B> passes approximately. 1200 kg / em2. <B> E </B> results from this the im possibility of exploiting the properties of special steels <B> with </B> high elastic limit such as, for example, chromium-copper steel, generally known under the name steel <B> A52, </B> with the safety tension is.
of 2400 kg / 'CM2 or the steel referred to as A44, whose safety tension is approximately <B> 1800 </B> kg / CM2 and. even those of ordinary joists that we could. make work <B> at </B> 1400 <B> at </B> <B> 1600 </B> kz / Cnl2.
2.1 -Even not exceeding. not here. tension of 1200 kg / cm2 in the reinforcement, one cannot. -Lière guarantee it. concrete stretched against the appearance of cracks and detachments (especially under the effect of repeated dynamic forces) especially since, generally, the most exposed concrete fibers are also the most difficult <B> to </ B > concrete suitably. (under the bottom flanges of the joists).
The following process. the invention eliminates these drawbacks and enables the construction of lightweight, more economical and also better (anti-fascist) pl-Lis constructions, as a result of more rational use of the material.
Its application is particularly advantageous when one uses, for rigid reinforcements, steel <B> with </B> high elastic limit which one makes work <B> at </B> tensile tensions of safety, 6 ati minus <B> 1800 </B> k # -r / eni2.
The simplification of tooling. necessary <B> to </B> the realization of the method according to the invention is strongly acertie qaand, to submit simultaneously <B> to </B> preïl # exion the reinforcements of two beams, they are placed in parallel, and we keep some of their points <B> at </B> constant distance, while we vary the distance between other points, by application, <B> to </B> one of these beams, forces whose reactions are supported by FaLitre beam.
In particular, it is advantageous <B> in </B> to bend the reinforcements of the two panels by moving their midpoints apart while preventing their ends from moving away.
In this case, according to the variant, after having joined together the corresponding ends of deLLx reinforcements placed one the lono, of FaLitre, it is necessary to place a jack between the centers of these reinforcements and to separate them. But, when the desired bending is achieved, we maintain. the inilieLix fun spread apart by one or two buggers. After that, the jack is removed (this qtti allows it to be used for another preflexion).
When the concrete of which the tensioned parts of the bent reinforcements have been sealed in the meantime has hardened, it is replaced temporarily. the jack in order to potivoir remove the stroller (s), then the. length of the jack until the two beams have regained the equilibrium state resulting from the state of tension of the reinforcement and, of the concrete.
This last intervention of the small jack can also be avoided if we use pushbuttons of adjustable length, the length of which is gradually reduced when we have <B> decided- </B> to eliminate the cause of the preflexion.
In a variant of the method according to the invention, it is proposed to pre-reflect the aforementioned parmatttre by creating, between at least part of the fibers of the reinforcement, the tensions of which due to the service stresses are, traction and at least part of the fibers. the reinforcement whose tensions said to the stresses of service are compressions, a difference <B> of </B> temperature such that the first fibers are warmer than the last ones, The reinforcement preflection is therefore, in this case, caused by the intervention of thermal energy,
to the lion of a mechanical energy such as that provided for in the variant described above.
The temperature difference <B> to </B> created to achieve the preflexion of the farmature can be obtained by heating at least part of the fibers of the reinforcement, the tensions of which are said to be in service stresses and / or by cooling at least part of the fibers of the reinforcement, the tensions of which due to the service stresses are compressions.
The invention also relates to the beam obtained by the following process. the invention and comprising a pre-loaded nietallic reinforcement <B> to </B> which adheres to concrete.
The beam according to the invention is characterized in that it comprises, on the one hand, a rigid metal frame which forms a beam for the envisaged span, which is pre-flexed in <B> the </B> direction where it will flex under the effect (service stresses and, on the other hand, precompressed concrete which adheres <B> to </B> at least part of said pre-flexed reinforcement.
In a particular form # cle.-m - ecLitioii, this beam comprises, in addition, unprepared concrete.
The appended drawing represents, schematically and <B> by </B> by way of example only, different stages of some examples of the process according to the invention as well as different embodiments of the. beam produced by this process.
Figure shows schematically a first stage of an example of the process according to the invention.
Fig. 2 is a cross section in a first beam produced by the following method, the invention.
Fig. <B> 3) </B> represents the laws of variation of the normal tensions of a transverse cross-section of the reinforcement in different stages (considered in isolation and superimposed) of the realization of a beam according to the invention as well as only after commissioning.
Fig. 4 represents the laws of variations of teii <,, normal ions of the same tram section, - versal as in fig. 3 precompressed and non-precompressed concrete.
Figs. <B> 5 </B> and <B> 6 </B> represent, respectively in cross section and in longitudinal section, a part of the inetallic reinforcement of the wire. 2, the adhesion of which has been increased with concrete, by certain devices.
Fig. <B> 7 </B> is a schematic elevational view <B> of </B> the realization of the simultaneous application of the method according to the invention <B> to </B> two beams.
Figs. <B> 8 to 10 </B> each represent, purely schematically, three variations of the simultaneous application of the following process. the invention <B> to </B> two beams.
The fie, <B> 11 </B> schematizes in cross section a variant of the following process Finishing <B> at </B> a stage which follows that of obtaining the prestressed concrete in the beam, according to the fig. 2.
Fig. 12 is a cross section of the beam finally obtained according to the variant in question <B> to </B> in FIG. <B> 11. </B>
Figs. <B> 13 to 15 </B> each represent, in cross section, an embodiment of a beam produced by the method according to the invention.
Fig. <B> 16 </B> is a transverse section taken along a plane indicated by the line XVI-XVI in fig. <B> 17, </B> in another embodiment of the following beam, the invention.
Fig. <B> 17 </B> is a side view of the metal reinforcement only of the beam as shown in fig. <B> 16. - </B> Fig. <B> 18 </B> is a cross section similar <B> to, </B> that of fig. <B> 16 </B> in yet another beam established according to the invention.
In these different figures, the same reference notations designate identical elements.
<B> A </B> in fig. <B> 1, </B> a beam 2 has been shown placed on two supports <B> 3 </B> and subjected <B> to </B> -a simple bending under the action of a force P applied in the middle. This force is exerted, for example, <B> with </B> the aid of a jack bearing against a fixed frame 4.
The beam 2, shown <B> to </B> in fig. <B> 1, </B> is assumed to be a rolled beam in the form of a <B> 1 </B> such as that shown <B> in </B> in fig. <B> 2. </B> This joist is obviously. sufficiently rigid to constitute by itself a beam for the envisaged span.
When this joist is flexed, as shown <B> to </B> in fig. <B> 1, </B> its state of tension, in the middle section for example, can be schematized by lines <B> 5 </B> and <B> 6 </B> of the, fig. 13) where the <B> traction </B> voltages have been represented <B> to </B> dTeite of the vertical line <B> 5 </B> and the compression voltages <B> to </ B> left of this line.
The variation in tensions is therefore represented by an oblique line <B> 6 </B> with the line <B> 5 </B> as a guide line.
While the joist 2 is maintained in this state of tension, <B> concrete </B> ton <B> 7 </B> (fig. 2) is applied to most of the fraction of this joist subjected <B> to </B> tensile forces. <B> A </B> this effect, this part of the beam is coated for example with concrete. The proper placement of this <B> concrete </B> tone even below the bottom flange of the joist can be done relatively easily, especially if one uses <B> </B> the vibration.
The reinforcement is maintained in its flexed position while the concrete <B> 7 </B> is <B> to </B> harden. When it is considered that this hardening is sufficient, the force P of FIG. <B> 1 </B> applied in the middle of the beam. This effort is not abruptly removed, but is gradually reduced, in a few minutes for example.
We obtain <B> at </B> this moment, a beam whose metal reinforcement 2 and concrete <B> 7 </B> present states of tension represented by the limited diagrams between the lines <B> 5 </B> and <B> 8 </B> of fig. <B> 3 </B> for the metal frame 2 and by lines <B> 5 </B> and <B> 9 to </B> a fig. 4 for concrete. As can easily be understood, the tendency of the beam 2 <B> to </B> return to its state of zero tension, which was that before its <B> deflection </B> according to FIG. <B> 1, </B> is upset by the concrete <B> 7 </B> which surrounds the lower part of this joist.
The adhesion of the concrete <B> to </B> the joist has the effect of leaving, after suppression of the force P, permanent states of tension both in the concrete and in the ap, ier. The line <B> 10 </B> read against <B> to </B> the reference line <B> 5 </B> (fig. <B> 3) </B> represents the tensions of the metal due <B> to </B> the only operation <B> of </B> suppressing the force P. The superposition <B> of, </B> these tensions <B> on </B> those that represents line <B> 6 </B> gives the resulting voltages represented by line <B> 8, </B> with always line <B> 5 </B> as a reference.
The part of the joist 2 not yet coated is then coated with fresh concrete <B> 11 </B> (fig. 2). At this time, the fresh concrete is not yet involved in the strength of the beam, but it loads with all its dead weight the mature metal arrays 2, and the precompressed concrete. This dead weight. creates in the metal reinforcement a state of additional tension which, if it were known, would be represented by diagram 12 <B> to </B> in fig. <B> 3. </B> This diagram must be superimposed on diagram <B> 8 </B> to obtain the resulting state of tension in the reinforcement.
This state of tension is represented by diagram <B> 13. </B>
As for <B> to </B> the state of tension in the precompressed concrete, resulting in dead weight. of <B> concrete- </B> tone without tension, it is represented by the diagram 14 <B> to </B> in fig. 4. The state. actual voltage results from the. superimposition of diagrams <B> 9 </B> and 14 and gives rise to a-Li diagram <B> 15. </B>
When the top concrete <B> 11 </B> has also hardened, it can cooperate with the reinforcement 2 and the precompressed concrete <B> 7, at </B> the resistance to soil licitations resulting <B> from </ B> commissioning.
The load in service gives, for example, bind-Li <B> to </B> states of tension in the reinforcement and in the concrete, represented respectively by the diagram <B> 16 to </B> the . fig. <B> 3 </B> and by the dia gram <B> 1.7 to </B> in fig. 4. The superposition of diagrams <B> 13 </B> and <B> 16 </B> and that of diagrams <B> 15 </B> and <B> 17 </B> gives rise respectively to dia grams <B> 18 </B> and <B> 19. </B>
In practice, it is advantageous <B> to </B> subjecting metallic far-mature during its initial bending <B> to </B> a tensile tension greater than <B> to </B> the one <B> to </B> which it can. be under commissioning.
It is even advantageous <B> in </B> to submit the reinforcement, by its bending, <B> to </B> a tensile tension greater than <B> than </B> its elastic limit. original. The metal of the reinforcement thus undergoes work hardening which raises its elastic limit.
If there is concern that the adhesion between the concrete <B> 7 </B> and the metal reinforcement 2 is insufficient, the metal mat is provided with projections which increase this adhesion.
<B> A </B> in fig. <B> 5, </B> there is shown, in the right wing of the lower sole of the frame, projections 20 which have been obtained by raising part of the metal constituting the sole. The left wing of this sole is provided with plates 21 held in place by bolts 22.
The protrusions 20 can also be <I> made </I> by additions of metal <B> to </B> the sole of the frame. <B> A </B> the fing. <B> 7, </B> the application of the method according to the invention <B> to </B> the simultaneous execution of two beams of which. the rigid metal frames have their ends interconnected by tie rods <B> 23 </B> formed, for example, by flat bars.
The flanges 24 of these two rigid reinforcements have been cut <B> at </B> their ends to facilitate the positioning of the flat bars <B> 23 </B> which are temporarily attached to the webs of the joists' 2 at the means of bolts engaged in the holes.% <B> 25 </B> made in the flat bars <B> 23 </B> and the webs of the joists 2.
While the ends of the two rigid reinforcements are thus prevented from moving apart, the midpoints of these ri-ides reinforcements are moved aside <B> with </B> using a jack <B> 26 </B> and we keep them in this. state <B> to </B> using strollers <B> 27. </B> If you judge it to be worth it.
the trouble, one raises <B> to </B> present simultaneously and, slightly., the centers of the two joists by inserting <B> to </B> again a jack <B> 30 </B> between the floor D and the lower joist and the cylinder <B> 30 </B> is released by push-buttons <B> M. </B> This operation could aim to correct the effect due to the self-weight of the joists and -of strollers 27 and rigorously remove arrows or moments <RTI
ID = "0005.0028"> bending <B> of </B> two joists.
When it is decided to eliminate the bending because the concrete has hardened sufficiently around the tensioned parts of the joists, the vé rin <B> 26 </B> which was removed after placing the pushers <B> 27 </B> is, put back in place in order to facilitate the removal of the pushers by a slight additional spacing of the middle of the beams in manufacture. The length of the jack between the beams is then gradually reduced until they have taken on a balanced shape.
If the <B> 27 </B> strollers were of adjustable length, one could obviously dispense with. put the <B> 26- </B> jack back in place to gradually leave the structure, rigid in its new state of, free since it would suffice to reduce the length of the pushers.
<B> A </B> in fig. <B> 8, </B> we have shown the execution of a variant of this process in which the midpoints of the rigid reinforcements are mabi. - kept <B> at </B> constant distance one of the other, while the ends are brought together.
In the variant of FIG. <B> 9, </B> the n-iiHeLLx of the rigid arniat-Lutes are kept <B> at </B> constant distance, while their ends are spread apart from each other.
<B> A </B> in fig. <B> 10, </B> the ends are now <B> at </B> a constant distance from each other, while the midpoints are brought closer together.
<B> A </B> in fig. <B> 11, </B> there is shown an intermediate stage of a beam manufactured by an example of the process according to the invention. After hardening <B> of the </B> concrete <B> 7 </B> and removal of the force P, part of the reinforcement is removed by cutting, 2 which emerges <B> from the </B> concrete < B> 7. </B> After this removal, an additional quantity of concrete <B> 11 </B> is made integral with the concrete 'é <B> (already </B> under compression) using # bars waiting <B> 28, </B> - so <B> to </B> form, for example, a beam such as that shown <B> to </B> in fig. 12.
One can obviously use as rigid reinforcement <B> to </B> subject <B> to </B> a preflexion, a demountable beam whose part not encased in the precompressed concrete is then removed without cutting and can be reused for preflexion other frames.
<B> A </B> in fig. <B> 13, </B> there is shown a rigid metal beam 2 which starts from a beam which is assumed to rest <B> at </B> its ends on two supports. The lower chord <B> 29 </B> of this beam was heated, for example, by passing steam through tubes <B> 30 </B> in contact with its upper face <B> 31, </ B> while the <B> 32 </B> upper sole has been kept cool. Under the effect of this difference in heat treatment, the joist stretched more <B> at </B> its base to its top. and, therefore, curved with a downward convexity. The reinforcement is thus flexed in the sense that it will flex under the effect of service requests.
These can include the dead weight of the beam, dead loads, variable loads and, sometimes, moving loads.
While continuing. <B> </B> heating the bottom chord <B> 29, </B> concrete <B> 7 </B> was applied against the underside <B> Ô3 </ B> of the latter and, against its side faces 34, that is to say against fibers whose tensions due to service stresses are traction. Heating was continued while the concrete was hardening. After hardening, the heating was stopped. Under the effect of the contraction of the lower part of the joist 2. the concrete <B> 7 </B> is compressed to the extent that the adhesion between the concrete and the flange <B> 29 < / B> was sufficient.
The coating of bin 2 was then completed with <B> 11 </B> concrete.
To keep the silpérieur part of the rigid metal beam 2 cold, it is possible, if the heat transmission along the web of this beam is. too large, cool the flange <B> 32 </B> or prevent the heat from tralising from the lower part <B> to </B> the upper part of the joist while cooling. the latter locally in the vicinity of the neutral axis.
<B> A </B> la, fig. 14, another rigid metal beam 2 has been shown, the upper jaw <B> 32 </B> of which has been cooled by the passage of a cooling brine in tubes <B> 35 </B> in contact. with the upper face <B> 36 </B> of this chord, <B> at </B> a temperature significantly lower <B> than </B> the ambient temperature <B> at </B> which the lower chord <B> 29 </B> remained submissive.
Under the effect of this difference in temperature between the upper and lower parts, the joist, 2 has bent downwards, that is to say in the sense that it will bend under the effect of service requests.
During this heat treatment, concrete <B> 7 </B> was applied against the lower part of the Beam '2, for example, by completely sealing the lower chord <B> 29 </B> and part of the soul. The heat treatment was only removed after the concrete had hardened <B> 7. </B> The resulting equalization of temperatures also had the effect of subjecting this concrete <B> to </B> compression insofar as its adhesion <B> to </B> the lower part of the joist 2 was sufficient.
After this temperature equalization, the pallie of the joist 2, not yet coated, was coated with <B> 11 </B> fresh concrete.
<B> A </B> in fig. <B> 15, </B> a large-sized beam has been shown comprising 'a metal armature consisting of two twin parts 2 <B> to </B> resting on two supports. After placing this reinforcement <B> at </B> to the right where the beam of which it is to be part will be in service, the top chord has been coated with this reinforcement which will be submitted. <B> to </B> compression under the effect of -service stresses by means of concrete forming at the same time an apron <B> 37. </B> After hardening of this apron <B> 37,
</B> earth <B> 38. </B> The apron represented small to serve as a roadway <B> for </B> Lin truck <B> 39 </B> bringing of the earth. Under the effect of the weight of the latter, the concrete deck <B> 37 </B> and the metal frame 2, the latter has. flexed in the sense that it will flex under the effect of service requests and we have. then causes concrete to adhere <B> 7 to </B> its lower part subject to <B> </B> tension, as a result of overloading.
The so-called concrete <B> 37 </B> weight with which the upper part of the beams 2 was coated before placing the concrete <B> 7 </B> obviously does not contribute <B> to </B> precompress this last concrete since the concrete <B> 37 </B> binds little more to be removed. -But the <B> tensile </B> tensions in the concrete <B> 7 </B> due to the weight of the concrete <B> 37 </B> and of the concrete <B> 7 </B> itself- even are avoided.
In fig. <B> 16 </B> and <B> 17, </B> there is shown a beam comprising -Lme rigid metal frame 41 which is embedded in concrete. This reinforcement constitutes a beam for the span considered.
The lower chord of this magnet, that is to say, the one whose so-called service stresses are tensile when the beam of which it forms part is placed <B> at </B> its ends on two supports, is essentially constituted by longitudinal tubes 42 kept separate 1l-ui <B> at </B> near each other by being fixed <B> to </B> the core 44 of the reinforcement by means of crosspieces 43 arranged from place to place and fixed <B> to </B> this core by welding for example.
Concrete 45 can easily completely coat the lower chord of the metal reinforcement consisting essentially of the tubes 42 and secondarily by the crosses 43. The use of tubes 42 makes it easy to pre-bend the reinforcement by difference. of temperatures between the upper and lower chords since it is possible to make Si, circulate instead a fluid tubes 42, hot,
we use <B> to </B> through them. bars 46 (fig. <B> 18) </B> to constitute the main part of the lower bar of the metal frame- Ilque 41, these bars can serve as <B> </B> electrical resistance for their heating if one <B> want to pre-reflect the reinforcement by this means. The fic. <B> 18 </B> shows that the web, 44 is provided with a narrow sole 47 which facilitates the fixing of the cross members 43.
It goes without saying that the following process. the invention is not limited <B> to </B> simple beams on two supports, but that it is also applicable <B> to </B> consoles, <B> to </B> continuous beams <B> with </B> multiple spans, <B> with </B> porticos, etc. On the other hand, the rigid reinforcement may, for example, be rolled in one piece or composed, with a solid or perforated core, or in a mesh.