EP1428949B1 - Colonnes et poutres préfabriqués en béton armé - Google Patents

Colonnes et poutres préfabriqués en béton armé Download PDF

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EP1428949B1
EP1428949B1 EP20030027073 EP03027073A EP1428949B1 EP 1428949 B1 EP1428949 B1 EP 1428949B1 EP 20030027073 EP20030027073 EP 20030027073 EP 03027073 A EP03027073 A EP 03027073A EP 1428949 B1 EP1428949 B1 EP 1428949B1
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    • E04C3/34—Columns; Pillars; Struts of concrete other stone-like material, with or without permanent form elements, with or without internal or external reinforcement, e.g. metal coverings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B5/00—Floors; Floor construction with regard to insulation; Connections specially adapted therefor
    • E04B5/16—Load-carrying floor structures wholly or partly cast or similarly formed in situ
    • E04B5/32—Floor structures wholly cast in situ with or without form units or reinforcements
    • E04B5/36—Floor structures wholly cast in situ with or without form units or reinforcements with form units as part of the floor
    • E04B5/38—Floor structures wholly cast in situ with or without form units or reinforcements with form units as part of the floor with slab-shaped form units acting simultaneously as reinforcement; Form slabs with reinforcements extending laterally outside the element
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/20—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of concrete or other stone-like material, e.g. with reinforcements or tensioning members
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/20—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of concrete, e.g. reinforced concrete, or other stonelike material
    • E04B1/21—Connections specially adapted therefor
    • E04B1/215—Connections specially adapted therefor comprising metallic plates or parts

Definitions

  • the invention relates to precast vibrated and/or prestressed reinforced concrete column and beam members, which are quickly and easily fitted and have preformed structural continuity in the connecting zones and comprise modular loadbearing structures for buildings constructed using such precast members.
  • the invention is intended to resolve this major technical problem through column and beam members according to claim 1 and the method according to claim 25.
  • the columns are located on the top of a grid of square or rectangular cells in such a way as to stand alongside each other in pairs, and at the level of the various storeys in the building each column is provided with through windows which are in line with corresponding windows in the other column in the pair.
  • the windows have a cross-section which is suitably larger than that of the interconnecting beams which are placed in position by attaching their middle part to the site crane, which crane, offering up the beam to an outside surface of a column, first inserts one end of the beam into the joining window of the other column and continues to insert it until the other end of the beam reaches the space between the two columns, after which this end is aligned with the corresponding window in that column and the crane reverses the lateral movement to insert this end of the beam into the window of the second column.
  • the columns are provided with windows which are open at the top, in the shape of a fork, so that the fitting of this beam is extremely simplified.
  • the beams and columns are preferably firmly connected together at the junction zones for example using pins and/or other mechanical means of connection and/or through filling by welding and/or using expanding mortars poured into the windows of the columns through which the beams pass.
  • the windows of the columns are lined and defined by jackets, for example of stainless steel or other material, which are of one piece with some of the longitudinal reinforcing bars of the column reinforcement.
  • the invention provides for the construction of vibrated and/or prestressed precast reinforced concrete columns 1, which for the construction of a building of for example three storeys can for example be approximately 12 m long and are preferably of the blade type, having a rectangular cross-section, for example approximately 75 x 25 cm. With a spacing of approximately 375 cm (see above), the columns are provided with rectangular windows 2 (see above) which open in the larger surfaces of the said columns and have for example a width of approximately 30 cm and a height of approximately 75 cm.
  • First lower window 2 has for example a distance between centres of approximately 470 cm from the lower end of the column, for the reasons mentioned above, while the last top window, indicated by 2', which is different from the others and is open at the top in the shape of a fork, is of a lesser height, for example approximately 50 cm, and laterally thereto reinforcing bars 101 of the column project for a suitable distance.
  • Other features of the columns are provided in the description below.
  • plinths 4 which are for example precast in reinforced concrete, of a cup shape, designed so that the lower ends of corresponding columns 1 of the type described can be fixed to them first by means of wedges and possibly pins or bolts and then using expanding mortars, for example of the type commercially known by the registered name of Emaco® and/or other suitable materials, the said columns facing each other in pairs with their widest surfaces in which windows 2 open, are secured onto the nodes 103 of a foundation 3, which is for example of the grid type, with cells for example of the square type and having a side of for example approximately 750 cm.
  • a precast slab 5 which projects from foundation 3, by for example approximately one metre may be supported on plinths 4 in such a way as to provide an extensive space 6 beneath the building which is useful for the purposes of insulation and may house part of the service plant for the building.
  • Bottom part 107 is for example approximately 25 cm wide and approximately 45 cm high, while upper reinforcement 207 projects for a height of approximately 25 cm, as a result of which beam 7 has an overall height of approximately 70 cm in comparison with the 75 cm height of windows 2 and a width of 25 cm in comparison with the 30 cm of windows 2.
  • Part 207 of the reinforcement, of beams 7 comprises longitudinal bars and some of the transverse bars of the reinforcement, which are for example in the shape of a figure of eight, although said part 207 of the reinforcement is in any event constructed in such a way that the bottom part 107 of the beam and extensive portions of its own upper wall are free, for the reasons mentioned above.
  • a first manoeuvre comprises placing beam 7 laterally beside a column, abutting one end against a window 2 of the other column and then longitudinally moving the beam to insert it into said window 2 until as illustrated in Figure 6 sling 9 comes alongside the column into which the beam has been inserted and the other end of beam 7 passes beyond the column alongside which it lay and enters the space between the two columns.
  • the other end of beam 7 is also aligned with window 2 of the second column and the beam itself can be moved longitudinally in a direction opposite to the previous direction in order to be inserted into window 2 of the second column, as illustrated in Figure 7.
  • the differences in size between windows 2 and the cross-sections of the beams 7 and the limited depth of windows 2 make it possible to perform the above mentioned operations in an easy and safe manner without ever detaching the beam from the handling crane.
  • Suitable means are then preferably provided to ensure correct dimensional location of beams 7 in relation to each pair of supporting columns and between them in order to achieve a secure structural connection between the beam and column before fitting the floor slabs.
  • One or more of the solutions indicated below purely by way of a non-restrictive example may for example be used for this purpose.
  • beams 7 may be provided with one or more transverse holes 10, one above the other, the ends of which are enlarged on the outside to provide a guide, which when the said beams are in position align with corresponding transverse holes 11 in the section of column with window 2, provided on at least one or both sides of the window, which also have ends acting as a guide, into which connecting pins 12 can be fitted.
  • Holes 10 and 11 are constructed by embedding tubes in the beam and column in the same way as in the case of holes 8 already mentioned.
  • beams 7 may be provided with suitable reference and/or abutting means as recesses or projections against at least one of the two columns in each module, means which are not illustrated here because knowledge of them is intuitive and they can easily be constructed by those skilled in the art.
  • abutting means may be provided in relief only on the length of the beam which is inserted last in the sequence illustrated in Figures 6 and 7.
  • windows 2 are lined and are defined by jackets 102, of for example stainless steel, which are of one piece with the longitudinal reinforcing bars 201 of the reinforcement of the column and are suitably flared at the edges to assist the insertion of beams 7 into the said windows in question.
  • the jackets 102 may be used to effect preliminary connection between said beams 7 and column 1, for example by welding said pins 12 which pass through transverse holes 10 in the beams to the jackets, or through supplementary reinforcing formwork 1 or by securing suitable means of connection and attachment to reinforcement 207 of the beams in any other suitable way.
  • Upper windows 2' are obviously lined and defined by channel sections or upside-down omega sections so as to bear on the top of column 1.
  • suitable expanding quick-setting mortars for example of the Emaco® type and/or other suitable materials mentioned previously, in suitable small recesses (not shown) made within the corresponding portions of beams 7 opposite windows 2.
  • beams 7 can be positioned and secured in place very much more quickly and conveniently in the upper open windows 2' of columns 1.
  • the windows 2" of the columns 1', with the reinforcing jackets 102' have the shape of an isosceles trapezium, with the smaller base directed downwardly.
  • the beams 7' can also present in section the shape of an isosceles trapezium, their side walls can present the same inclination of about 6° - 7° as the sides of the windows 2" and their smaller base can present the same or slightly different width with respect to the corresponding lower base of the window 2".
  • the section of the beams 7' could present for example a smaller base of about 15 cm, a greater base of about 25 cm and a height of about 45 cm.
  • the new beams 7' are not provided originally with an upwardly projecting reinforcement, so that when inserting said beams inside the windows 2" of the columns 1', it is possible to position these beams in the higher portion of the windows 2", which presents a width greater than the section of the said beams and which therefore permits a more easy manoeuvre and translation of the said beams.
  • the beams 2" can be made of vibrated and/or prestressed reinforced concrete and to their reinforcement bars 307 there can be secured metal bushes 16 threaded at their interior, arranged with their axis vertically along the longitudinal median plane of the beam 7' and which by their upper end are co-planar or slightly projecting from the upper side surface of the said beam, and which are equispaced between them by a suitable pitch, for example about 50 cm.
  • Some of these bushes arranged in the intermediate portion of the beam, can be used for screwing therein the eyebolts for the hooking to the crane which sets the said beam in position, and the said eyebolts can be left in their sites and connected by means of reinforcement bars to the reinforcement bars 113 of the floor slabs 13, to which there can be also connected additional reinforcement bars 17 which pass through the slotted bushes 116 provided with a threaded pin which is screwed into the above mentioned bushes 16 of the beams 7'.
  • the distance pitch between the bushes 16 is such that, whenever the beam has been positioned, two of said bushes are arranged immediately at the exterior of the windows 2" of the column 1', so that the reinforcement bars 17 anchored to the supplementary bushes 116 associated to these two bushes cooperate with the opposed sides of the column in order to prevent undesired relative movements between the beam and the column.
  • At least two bushes 16' which are equal to the bushes 16, can be provided in the median zone of the lower face of the beam 2", at points of the said beam which be located at the centre of the base of window 2" in order to be able to insert by screwing into some bushes the projecting pins 18 which will engage a corresponding bush 16" provided at the centre of the lower base of each window 2" and/or a corresponding seat provided on the lower base of the jacket 102 of said window.
  • threaded bushes 16"' similar to the above mentioned bushes 16 for the beams 7', can be arranged on at least one surface of the columns 1' on which there open the windows 2", for example on the surfaces which face the ends of the said beams 7', in order to consent the securing onto said surface of the columns, of auxiliary reinforcement columns (not shown), formed for example by metallic beams which are shaped as double - T or as U, which can be used also as upright columns for the passage of services of various types. It appears evident that the structures which have been described with reference to Figure 8, consent the realisation of a building reticulate which presents high antiseismic features, since the connections between beams and columns are partially active already during the phase of reciprocal association of said components.

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Claims (26)

  1. Eléments de poteaux et de poutres préfabriqués en béton armé ayant une continuité structurelle dans les zones de liaison, les poteaux (1) étant positionnés par paires, côte à côte, avec un espacement entre eux qui est inférieur à la longueur des poutres de liaison, et des fenêtres (2), alignées les unes avec les autres et d'une dimension supérieure de façon appropriée aux sections transversales des poutres (7) de liaison, étant prévues dans les zones de raccordement aux poutres, caractérisés en ce que les poutres sont munies en leur partie intermédiaire de moyens de raccordement à une élingue (9) d'une grue de chantier, les moyens comprenant une paire de trous (8) traversants transversaux, formés dans l'armature inférieure de la poutre (7).
  2. Eléments préfabriqués suivant la revendication 1, dans lesquels on obtient les trous (8) traversants, en prévoyant des tubes transversaux dans l'armature inférieure de la poutre (7).
  3. Eléments préfabriqués suivant la revendication 1 ou 2, dans lesquels les trous traversants sont sensiblement espacés de deux mètres, au milieu de la partie (107) de fond de la poutre (7), suivant un agencement symétrique.
  4. Eléments préfabriqués suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes, dans lesquels les poteaux (1) ont des fenêtres (2') ouvertes, en forme de fourches à leur sommet, d'une dimension supérieure de façon appropriée à celle des poutres (7) qui y sont logées et le long et au-delà desquelles, les ronds (101) à béton des poteaux font saillie.
  5. Eléments préfabriqués suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, dans lesquels les poteaux (1) ont une section transversale rectangulaire et les fenêtres (2, 2') débouchent dans les grands côtés des poteaux.
  6. Eléments préfabriqués suivant la revendication 1, dans lesquels les fenêtres (2) des poteaux sont de forme rectangulaire et sont orientées en ayant la dimension la plus grande vers le haut, de manière à recevoir des poutres (7) de liaison ayant également une section transversale générale rectangulaire d'une dimension inférieure de façon appropriée à celle des fenêtres et constituées d'une partie (107) de fond en béton armé et d'une partie (207) de sommet seulement en armature métallique faisant saillie de la partie inférieure.
  7. Eléments préfabriqués suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6 précédentes, dans lesquels les fenêtres (2) intermédiaires et les fenêtres (2') ouvertes des poteaux (1) sont garnies, les premières de chemises (102) et les dernières de profilés en U ou de profilés en oméga renversé d'un seul tenant avec les ronds (201) à béton de l'armature des poteaux et constitués de tout matériau approprié, tel que par exemple, de l'acier inoxydable.
  8. Eléments préfabriqués suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, dans lesquels les moyens par lesquels les poutres sont fixées aux poteaux comprennent des trous (10) transversaux à l'intérieur des longueurs des parties (107) de fond des poutres qui coopèrent avec les fenêtres (2, 2') des poteaux, dans lesquels des trous (11) transversaux correspondants dans les poteaux s'ouvrent et s'alignent avec les trous des poutres et ont des goupilles (12) de raccordement qui y sont placées.
  9. Eléments préfabriqués selon la revendication 8, dans lesquels les trous (10, 11) transversaux des poutres et des poteaux ont des extrémités agrandies vers l'extérieur pour procurer un guidage afin de faciliter l'introduction des goupilles (12) de raccordement en eux.
  10. Eléments préfabriqués suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, dans lesquels les moyens destinés à fixer les poutres (7) aux poteaux (1) comprennent des trous (10) transversaux dans la partie (107) de fond des poutres (7), qui lorsque la poutre est en place, se trouvent à l'extérieur de la fenêtre (2) de chaque côté de le poteau (1), de sorte que des goupilles ou des cales peuvent être engagées dans ces trous (10), de manière à ce que leurs longueurs saillantes soient en appui contre le poteau.
  11. Eléments préfabriqués suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, dans lesquels les moyens destinés à fixer les poutres (7) aux poteaux (1) comprennent des ronds (15) à béton supplémentaires et/ou d'autres moyens destinés à relier et à fixer la partie saillante de l'armature (207) des poutres (7) aux chemises (102) métalliques, qui garnissent et définissent les fenêtres (2) dans les poteaux (1) et qui sont disposées de façon appropriée à cet effet, d'une manière appropriée quelconque.
  12. Eléments préfabriqués suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4 précédentes, dans lesquels les moyens à l'aide desquels les poutres (7) sont fixées aux poteaux (1) permettent l'injection de mortiers expansés à prise rapide et/ou d'autres matériaux appropriés, dans les espaces vides des fenêtres (2, 102), dans lesquelles les poutres (7) correspondantes ont été introduites, au moyen d'un coffrage approprié, installé sur place.
  13. Eléments préfabriqués suivant l'une quelconque des revendications 1 à 12 précédentes, dans lesquels les poutres (7) sont pourvues de moyens de référence qui, une fois positionnés par rapport aux poteaux, indiquent le positionnement relatif correct des deux parties.
  14. Eléments préfabriqués suivant la revendication 13, dans lesquels les moyens de référence comprennent des parties qui sont coplanaires à ou en creux sur la surface des poutres.
  15. Eléments préfabriqués suivant la revendication 13, dans lesquels les moyens de référence comprennent des parties en relief qui s'appuient contre le poteau dans laquelle chaque poutre est introduite en dernier, au cours de l'étape d'assemblage.
  16. Eléments préfabriqués suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15 précédentes, dans lesquels l'armature (207) supérieure des poutres reliées aux poteaux (1) est de forme quelconque, de manière à laisser libre un espace ample, au-dessus de la partie (107) de fond des poutres, afin que des dalles (13) de plancher préfabriquées ayant l'armature (113) correspondante qui peut être raccordée sur place ultérieurement à l'armature des poutres, avant le coulage pour achever les dalles de plancher, puissent être soutenues ultérieurement sur ces espaces.
  17. Eléments préfabriqués, suivant l'une quelconque des revendications 1 à 16 précédentes, dans lesquels les poteaux (1) sont conçues pour une incorporation dans le bas, dans des soubassements (4) qui sont des soubassements préfabriqués en forme de coupelle, fixés aux noeuds (103) d'une fondation du type en grille, avec un treillis carré ou rectangulaire, sur laquelle une dalle (5) de plancher préfabriquée qui forme la surface de circulation du rez-de-chaussée du bâtiment, est soutenue et peut être soulevée de façon appropriée de la fondation (3), de manière à former un espace (6) qui est utile à des fins d'isolation et pour loger une partie de l'équipement technique du bâtiment.
  18. Eléments préfabriqués suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3 précédentes, dans lesquels les fenêtres (2") sur les poteaux (1') ont des chemises (102') de renfort et ont la forme d'un trapèze isocèle, la base plus petite étant orientée vers le bas, et les poutres (7') ont également une forme en coupe de trapèze isocèle présentant une hauteur qui est inférieure à la hauteur des fenêtres, et les poutres ne comportent pas d'éléments d'armature faisant saillie à partir de la base supérieure, le tout de telle sorte que, lorsque les poutres sont introduites dans la partie haute des fenêtres, il existe un jeu ample entre poutres et fenêtres qui permet une mise en place aisée des poutres.
  19. Eléments préfabriqués suivant la revendication 18, dans lesquels les poutres (7') présentent une inclinaison de leurs côtés obliques qui est sensiblement égale à l'inclinaison des côtés obliques des fenêtres (2") des poteaux (1').
  20. Eléments préfabriqués suivant la revendication 19, dans lesquels les côtés obliques des poutres et des fenêtres des poteaux ont une inclinaison d'environ 6° à 7°.
  21. Eléments préfabriqués suivant la revendication 20, dans lesquels les poutres (7') sont constituées de béton armé précontraint et/ou vibré et dans lesquels à leurs ronds (307) à béton intérieurs sont fixées des douilles (16) métalliques taraudées, disposées par leurs axes verticalement, le long du plan médian longitudinal de la poutre (7'), douilles qui par leur extrémité supérieure sont coplanaires à la surface latérale supérieure de la poutre ou en dépassent légèrement et qui sont espacées les unes des autres, de façon équidistante, par un pas approprié, certaines de ces douilles disposées dans la partie intermédiaire de la poutre étant utilisées pour visser en leur sein des boulons à oeil pour l'accrochage à la grue qui met en place la poutre, et en outre, les boulons à oeil étant laissés dans leurs emplacements et étant reliés au moyen de ronds à béton aux structures (113) d'armature des dalles (13) de plancher, auxquelles sont également reliés des ronds (17) à béton supplémentaires qui passent dans des douilles (116) fendues, munies d'une tige filetée à visser dans les douilles (16) mentionnées ci-dessus des poutres (7').
  22. Eléments préfabriqués suivant la revendication 21, dans lesquels le pas d'écartement entre les douilles (16) est tel qu'à chaque fois que la poutre a été positionnée, deux des douilles sont disposées immédiatement à l'extérieur des fenêtres (2") des poteaux (1'), de manière à ce que les ronds (17) à béton, ancrés dans les douilles (116) supplémentaires associées à ces deux douilles, coopèrent avec les côtés opposés des poteaux, afin d'éviter des mouvements relatifs peu souhaitables entre la poutre et le poteau.
  23. Eléments préfabriqués suivant la revendication 21, dans lesquels au moins deux douilles (16') qui sont égales aux douilles (16) mentionnées ci-dessus, peuvent être prévues dans la zone médiane de la face inférieure de la poutre (7'), à des points de la poutre qui se situent au centre de la base des fenêtres (2"), afin de permettre d'introduire par vissage dans certaines douilles, des goupilles (18) saillantes qui coopèreront avec une douille (16") correspondante, prévue au centre de la base inférieure de chaque fenêtre (2") et/ou avec une assise correspondante, prévue sur la base inférieure de la chemise (102') de la fenêtre.
  24. Eléments préfabriqués suivant la revendication 21, dans lesquels des douilles (16"') taraudées, similaires aux douilles (16) mentionnées ci-dessus pour les poutres (7'), peuvent être disposées au moins sur une surface latérale des poteaux (1') vers laquelle ouvrent les fenêtres (2"), par exemple, sur les surfaces qui sont orientées vers les extrémités des poutres (7'), afin de permettre la fixation sur la surface des poteaux, de poteaux auxiliaires de renfort, constituées par exemple, de poutres métalliques qui sont en forme de double T ou de U, qui peuvent servir également de poteaux verticales pour le passage d'équipement technique de divers types.
  25. Procédé pour l'assemblage d'une structure préfabriquée en béton armé, comprenant les éléments préfabriqués suivant l'une quelconque de revendications 1 à 24 précédentes, comprenant les étapes suivantes :
    chacune des poutres l'une après l'autre est fixée à l'élingue d'une grue de chantier, à l'aide moyens (8) appropriés ;
    chaque poutre est tout d'abord présentée vers le côté d'un poteau (1) et une extrémité est introduite dans la fenêtre (2) de raccordement de l'autre poteau (1), jusqu'à ce que l'autre extrémité de la poutre atteigne l'espace entre les deux poteaux ;
    ensuite, l'extrémité est alignée avec la fenêtre correspondante de la deuxième poteau et la grue inverse le mouvement latéral pour introduire cette extrémité de la poutre dans la fenêtre de la deuxième poteau, également jusqu'à ce que la poutre soit soutenue par les deux poteaux, de la manière déterminée à l'avance, des moyens étant prévus pour fixer par la suite, les poutres aux poteaux.
  26. Procédé suivant la revendication 25, dans lequel avant que le travail de coulée (S) ne soit effectué sur place pour achever les structures de dalles de plancher horizontales, à l'aide de tours d'échafaudage pour le support temporaire, des structures (14) de parapet préfabriquées, munies d'une armature (114) qui peut être reliée à celle des poutres et des dalles de plancher, de manière à être incorporée à et immobilisée dans le matériau coulé, sont placées le long des extrémités des poutres (7) de chaque paire des poutres (7).
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