La présente invention a pour objet une structure multicellulaire précontrainte pour silo, soute, réservoir, ainsi qu'un procédé pour son exécution.
On connaît déjà des silos ou réservoirs monocellulaires de forme cylindrique, exécutés à partir d'éléments verticaux préfabriqués de béton armé, assemblés et comprimés par des câbles annulaires, répartis sur toute la hauteur de l'édifice et espacés de 8 à 25 cm. Afin de réduire le frottement entre les câbles et la paroi extérieure, lors de la tension, on utilise des tôles graissées ou des dispositifs pendulaires placés le long des câbles maintenant ceuxci à distance de la paroi. Chaque câble est tendu individuellement â l'aide de deux pièces fixées à ses extrémités de part et d'autre d'un cadre vertical.
On connaît également des silos de béton armé constitués de plusieurs petites cellules de section carrée ou circulaire disposées soit jointives, soit à une distance de 30 cm l'une de l'autre.
Ces types de construction présentent le désavantage de nécessité ter une grande quantité d'acier. D'autre part, vu l'état de tension auquel les parois sont soumises, le béton armé se fissure, ce qui diminue sa résistance et son imperméabilité. Cela peut causer la dégradation des matériaux entreposés, et les fissures s'accentuant avec le temps, rendre la construction inutilisable.
Une partie de ces inconvénients a été éliminée par les structures multicellulaires à cellules hexagonales, constituées entièrement d'éléments préfabriqués de béton armé, ou fabriqués au moyen de coffrages glissants, ces cellules étant juxtaposées de telle sorte que leur contour extérieur s'inscrive dans un cercle.
L'ensemble est précontraint de telle sorte que les forces de précontrainte appliquées à l'extérieur, aux noeuds du contour, soient décomposées suivant les directions des parois. En vue de la précontrainte. les armatures peuvent être groupées dans les parois extérieures, à coefficient d'absorption plus réduit que celui des parois intérieures, ces parois extérieures absorbant une partie de l'effort de précontrainte. le reste étant transmis aux parois intérieures. Les armatures peuvent également être enroulées à l'extérieur de la construction et tendues à l'aide d'une presse ou d'un dispositif de tension placé aux joints ménagés sur toute la hauteur de la construction. Après application de la tension voulue, les joints sont bétonnés et les armatures sont protégées par du mortier.
Un autre procédé connu de précontrainte de telles constructions utilise des armatures annulaires placées à l'extérieur, et dont les extrémités se rejoignent sur les arêtes extérieures des parois radiales. la tension étant appliquée à l'aide de dispositifs à écrous.
Ce procédé permet la contrainte des parois radiales, sans comprimer les parois extérieures.
La mise en oeuvre du procédé ci-dessus est compliquée, en raison de la nécessité de couler des parois de béton à différents dosages pour assurer les différents coefficients d'élasticité, et de l'obligation de prévoir dans les joints verticaux plusieurs pièces actionnées simultanément. En outre, la nécessité de fermer ces joints par du béton monolithique et de protéger les armatures implique une consommation élevée de béton et de main d'oeuvre.
La structure faisant l'objet de l'invention dans laquelle les forces de précontrainte sont appliquées aux noeuds du contour extérieur et transmises par les parois aux noeuds intérieurs, est caractérisée en ce qu'elle comporte un radier supportant l'ensemble de la construction. des paliers présentant un noyau de béton et un chemisage, un plancher supporté par lesdits piliers et délimitant un sous-sol, un toit, des parois extérieures et des parois intérieures définissant des cellules de section polygonale convexe juxtaposées et dont les arêtes extérieures sont disposées sur un cercle, ces parois comportant des armatures internes se rencontrent deux à deux dans les noeuds extérieurs et trois à trois dans les noeuds intérieurs, et des câbles de précontrainte annulaires disposés horizontalement autour de la structure, chaque câble étant
constitué de deux.
trois ou quatre tronçons de câble couvrant cha
cun un arc de 1 80, I 20 ou 90", les extrémités d'un tronçon rejoignant les extrémités des tronçons complémentaires sur des nervures d'ancrage disposées à 1800, 1200 ou 90".
Un procédé pour l'exécution de la structure ci-dessus définie
dans une première étape la formation, à l'aide d'une installation de coffrages glissants des parois extérieures, des parois intérieures et des noyaux des pilliers, en insérant dans les parois les armatures, et en mettant en place, sur les nervures, au fur et à mesure de l'érection des parois, les blocs d'ancrage et les plaques d'appui,
dans une deuxième étape, la mise en place des câbles sur toute la hauteur des parois, la mise sous tension de ces derniers et l'injection dans les blocs d'ancrage du mortier de scellement,
dans une troisième étape, la formation du plancher, le chemisage des piliers, et la mise en place du toit.
On peut réaliser des structures comportant un nombre de cellules variable, par exemple dans le cas de cellules hexagonales, 7, 19, 37 cellules groupées autour d'une cellule centrale.
Une forme d'exécution de la structure selon l'invention est décrite ci-après en référence au dessin annexé donné à titre d'exemple et dans lequel:
La fig. 1 est une vue en plan schématique d'un silo comportant 7 cellules.
La fig. 2 est une we en coupe selon A-A, de la fig. 1.
La fig. 3 est une vue en plan schématique du silo coupé au niveau du sous-sol.
La fig. 4 est une vue en plan partielle d'une cellule.
La fig. 5 est une vue en perspective du silo.
La fig. 6 est une vue en perspective partielle du silo.
La fig. 7 est une vue en perspective d'un bloc d'ancrage.
La fig. 8 est une vue en perspective d'un bloc d'ancrage suivant une autre forme d'exécution.
La fig. 9 est une vue en coupe suivant B-B, de la fig. 8.
La fig. 10 est une vue en coupe suivant C-C, de la fig. 8.
La fig. 1 1 est une vue en perspective d'une plaque d'appui préfabriquée.
La fig. 12 est une vue en coupe longitudinale d'une nervure verticale.
La fig. 13 est une vue en coupe suivant D-D, de la fig. 12.
La fig. 14 est une vue en coupe suivant E-E, de la fig. 12.
La fig. 15 est une vue en perspective d'une nervure verticale.
La fig. 16 est une vue en perspective d'une partie d'une nervure verticale.
La fig. 17 est une coupe longitudinale d'une nervure d'appui.
La fig. 18 est une vue en coupe suivant F-F, de la fig. 17.
La fig. 19 est une vue en coupe longitudinale d'une nervure d'ancrage en cours d'exécution.
La fig. 20 est une vue en coupe suivant L-L, de la fig. 19.
La fig. 21 est une vue de face d'un cadre métallique auxiliaire.
La fig. 22 est une vue en coupe suivant M-M, de la fig. 21.
La fig. 23 est une vue en plan schématique d'un silo comportant 19 cellules.
La fig. 24 est une vue en plan schématique d'un silo comportant 37 cellules.
Le silo représenté fig. I et 2 comporte sept cellules hexagonales, dont six cellules périphériques et une cellule centrale. Il comprend un radier 1, des parois planes extérieures 2 se rencontrant deux à deux suivant douze noeuds extérieurs, et des parois planes intérieures 3 se rencontrant trois à trois dans des noeuds intérieurs.
Sur les noeuds extérieurs sont disposés quatre nervures d'ancrage A, espacés de 90 , et huit nervures d'appui B placées deux à deux entre les nervures d'ancrage (fig. 5, 6).
Un plancher 7 délimite un sous-sol 8. Ce plancher est soutenu par des pilliers 5 comportant chacun un noyau 4 en béton armé, et un chemisage 6 (fig. 3).
Les forces de précontrainte sont appliquées par des câbles annulaires 10 disposés horizontalement, et répartis sur toute la hauteur de l'édifice.
L'ensemble est recouvert par un toit 9.
Chaque câble est constitué de deux tronçons de câble couvrant chacun un arc de 180 et dont les extrémités sont réunies sur les nervures d'ancrage A. Les câbles sont d'autre part groupés en séries, les tronçons des câbles d'une même série ayant leurs extrémités sur les mêmes nervures d'ancrage, deux séries consécutives étant décalées de 90 , I'une par rapport à l'autre.
De cette façon, chaque nervure d'ancrage A assure à la fois l'ancrage de la moitié des câbles et l'appui de l'autre moitié de ceux-ci. A cet effet (fig. 5), ces nervures présentent, montés alternativement sur toute leur hauteur, des blocs d'ancrage 11 dans lesquels sont ancrées les extrémités des tronçons de câbles et des plaques d'appui 12 sur lesquelles s'appuient les tronçons des câbles, dans leur partie centrale. Les extrémités de chaque tronçon de câble sont ainsi réunies aux extrémités du tronçon de câble complémentaire dans deux blocs d'ancrage diamétralement opposés.
Les blocs d'ancrage 11 en béton armé préfabriqué (fig. 7, 8, 9, 10, 12, 14, 16) présentent des trous (a) dans lesquels passent les câbles, la fixation se faisant à la sortie de ces trous, contre les épaulements (b), à l'aide de dispositifs d'ancrage. Après la mise en tension des câbles et leur blocage, les trous (a) sont remplis de mortier par injection.
Dans une variante (fig. 10), tous les câbles ancrés sur un même bloc d'ancrage passent dans deux ouvertures rectangulaires (d) traversant le bloc. L'injection de mortier dans ces ouvertures se fait par un orifice central (e) communiquant avec ces ouvertures.
Les plaques d'appui 12 en béton armé préfabriqué (fig. 1 1 et 13) ont une surface extérieure cylindrique tangente aux directions d'arrivée et de départ des câbles sur les nervures A.
Les nervures B (fig. 18) sont obtenues d'une seule piéce avec les parois extérieures et présentent une surface cylindrique sur laquelle s'appuient les câbles.
A chaque passage sur une surface d'appui (plaque d'appui 12 ou nervure d'appui B), le câble est dévié de 30". La réduction du frottement et par conséquent des pertes de tension qu'il entraîne est réalisée par l'emploi de feuilles de matériel plastique (par exemple deux feuilles de polyéthylène, non représentées sur le dessin) placées sur chacune des plaques d'appui 12 et sur les nervures B, entre les câbles et la surface d'appui.
Dans la première étape de réalisation de la structure, on exécute, à l'aide de coffrages glissants, les parois dans lesquelles on monte les armatures horizontales et verticales 13 (fig. 4), formées de barres droites ou de treillis soudés, ayant toutes le même diamètre et équidistantes sur toute la hauteur des parois des cellules, correspondant à l'emploi du minimum d'armature spécifique pour une section de béton armé, par rapport aux qualités du béton et de l'armature.
Les nervures d'ancrage A (fig. 15, 16) sont réalisées simultanément à l'exécution des parois extérieures, en montant les blocs d'ancrage 1 1 et les plaques d'appui 12 préfabriquées à l'aide d'un cadre métallique 14 (fig. 19 à 22) fixé avec des clavettes de bois 15 sous chaque bloc d'ancrage 11 dans l'espace libre entre la plaque d'appui 12 et la surface extérieure du coffrage glissant, avant même que le coffrage arrive au niveau de celles-ci, en empêchant ainsi le renversement du bloc d'ancrage et en retenant la plaque d'appui au niveau duquel elle est montée à la distance et avec l'orientation voulues par rapport à la paroi extérieure du coffrage glissant dans cette zone, pendant le bétonnage des parois.
Ce cadre métallique 14 se récupère par extraction latérale au fur et à mesure de l'élévation du coffrage glissant, et il peut être réutilisé immédiatement au-dessus, pour le montage des éléments préfabriqués suivants à introduire dans le coffrage. Les nervures d'appui B sont réalisées dans la même étape, par modification adéquate du coffrage glissant, à l'endroit de ces nervures (fig. 18).
Les forces de tension appliquées aux câbles créent, aux points de changement de direction, des forces transversales aux câbles agissant sur les noeuds périphériques de la structure, ces forces transversales étant décomposées suivant les directions des parois extérieures 2, et transmises avec une valeur constante vers les noeuds intérieurs par les parois intérieures 3. On obtient ainsi une précontrainte de compression N1 dans les parois intérieures 3, et une précontrainte de compression N2 < Nl dans les parois extérieures 2.
L'application des forces initiales de compression sur le contour extérieur de l'ensemble des cellules, en utilisant un procédé simple de tension, conduit à un accroissement de la productivité par réduction de la main-d'oeuvre, tout en assurant une structure, dans laquelle les forces de précontrainte sont transmises dans toutes les directions.
Grâce au procédé d'exécution par étapes de la structure, et en réalisant dans une première étape les parois extérieures précontraintes et les noyaux centraux des piliers, aptes à transmettre leur poids propre au radier, on assure une distribution convenable de l'effort initial de compression dans la zone inférieure des parois des cellules, permettant ainsi des déplacements radiaux de l'ensemble des parois et des cellules dus aux forces de précontrainte, sans devoir prendre des mesures spéciales pour la transmission des forces.
Par l'emploi des éléments préfabriqués d'appui, ainsi que par l'utilisation des feuilles de matière plastique placées sur les surfaces d'appui des câbles, on assure un frottement minimum, conduisant à une réduction importante des pertes de tension par frottement et, évidemment, à la réduction de la consommation d'acier et la simplification de la main-d'oeuvre de tension.