EP1431015A1 - Procédé de fabrication de poutres en béton renforcé et installation mettant en oeuvre ledit procédé - Google Patents

Procédé de fabrication de poutres en béton renforcé et installation mettant en oeuvre ledit procédé Download PDF

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EP1431015A1
EP1431015A1 EP03360144A EP03360144A EP1431015A1 EP 1431015 A1 EP1431015 A1 EP 1431015A1 EP 03360144 A EP03360144 A EP 03360144A EP 03360144 A EP03360144 A EP 03360144A EP 1431015 A1 EP1431015 A1 EP 1431015A1
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EP
European Patent Office
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beams
molding
installation
zone
bench
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EP03360144A
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EP1431015B1 (fr
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René LEDUC
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Rector Lesage SAS
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Rector S A S
Rector Sas
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Publication of EP1431015B1 publication Critical patent/EP1431015B1/fr
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B15/00—General arrangement or layout of plant ; Industrial outlines or plant installations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/02—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members
    • B28B23/04—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members the elements being stressed
    • B28B23/043—Wire anchoring or tensioning means for the reinforcements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
    • B28B—SHAPING CLAY OR OTHER CERAMIC COMPOSITIONS; SHAPING SLAG; SHAPING MIXTURES CONTAINING CEMENTITIOUS MATERIAL, e.g. PLASTER
    • B28B23/00—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects
    • B28B23/02—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members
    • B28B23/04—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members the elements being stressed
    • B28B23/06—Arrangements specially adapted for the production of shaped articles with elements wholly or partly embedded in the moulding material; Production of reinforced objects wherein the elements are reinforcing members the elements being stressed for the production of elongated articles

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing concrete beams obtained by molding in a molding bench.
  • the invention also relates to a installation implementing this process and comprising at least one zone of molding provided with a molding bench.
  • Concrete beams are usually reinforced concrete beams, in this case the concrete is reinforced by metal reinforcements, or prestressed concrete beams, in this case, the concrete is, in addition, under stress by prestressing cables stretched during the phase molding then slackened after hardening of the concrete.
  • the molds used for the manufacture of this type of beams extend over a great length, for example from 60 to 120 meters, and are cut each in a number T of longitudinal sections, by means of dividers or formwork combs, for the manufacture of a number T of beams forming a together.
  • These molds are brought together in a molding bench, which has a number M of molds parallel to each other, which may have different sections. So, each molding bench allows the simultaneous production of an M number sets of beams, which may have different lengths and sections.
  • each mold is prepared individually and manually by a or several operators who install the reinforcement cages and the spacers or formwork combs at locations defined according to the length of the reinforced concrete beams to be manufactured, as described for example in publication EP-A-0 606 794.
  • they add cables of prestress which extend over the entire length of the molds and which are pulled by a tensioning device, as described for example in publication WO-A-97/18070.
  • prestressed concrete beams After pouring and hardening concrete, the prestressing cables are released and then cut inside the mussels, either with a blowtorch or with a circular saw, with all the risks and difficulties this represents: difficult access, deterioration of the mold walls, heavy soiling, danger to the operator, etc.
  • the finished beams are then unmolded one by one which, added to the previous tasks, immobilizes the bench molding over a very long period of time.
  • the current manufacturing process does not allow not to consider optimal management of the production tool, nor better working conditions for operators.
  • the present invention aims to overcome these drawbacks by proposing a new semi-automated or automated manufacturing process, which eliminates tasks tedious related to the handling of heavy elements and difficult work positions, guarantees precise fabrication of the frames, offset outside the molding bench preparation operations before molding and treatment after molding and this reduces the downtime of the molding bench, allows great production flexibility and optimizes the overall performance of the installation manufacturing.
  • the invention also relates to a manufacturing installation of the kind indicated in the preamble, characterized in that it comprises at least one zone of preparation arranged outside said molding zone in which are prepared pre-assembled elements comprising at least the reinforcement cages entering the manufacture of said beams, these elements being positioned relative to the others at predetermined locations depending on each beam to be manufactured, said pre-assembled elements constituting at least one assembly intended to be taken in one piece by gripping means to be placed in the bench molding before pouring concrete.
  • the installation 10 makes it possible to manufacture reinforced concrete or prestressed concrete beams, of sections and lengths different.
  • the beams are reinforced by reinforcements metallic only, whereas in the second case, these beams are additionally placed under stress by metallic prestressing cables.
  • Figure 1A illustrates a example of a prestressed concrete beam 1, reinforced by reinforcement cages 2 and stressing by prestressing cables 3.
  • the beam 1 as illustrated has a substantially rectangular section, given by way of example not restrictive, this section can be square, frustoconical, T-shaped or any other section suitable for molding.
  • This installation 10 makes it possible to implement a new manufacturing process in which the beams 1 are manufactured by molding in a molding bench 40 comprising several molds 41 and the length of which makes it possible to manufacture in each mold 41 several beams 1, hereinafter called a set of beams 1.
  • the prestressing cables are omitted and, consequently, the operation of stressing these cables before molding then cutting these cables after demolding.
  • the installation 10 includes several work areas and in particular a preparation area A of sets of pre-assembled elements 5, a molding zone B of the beams 1, an evacuation zone C of the beams 1 manufactured (see fig. 2 and 3).
  • This installation 10, and more particularly the area of preparation A is automated and controlled by one or more machines receiving computer data from a design office relating to the different beams 1 to make (length, section, number and location of reinforcement cages 2, number of prestressing cables 3, location of formwork spacers 4 and anchors 6, etc.).
  • the molding area B comprises a molding bench 40 of reduced length by compared to conventional molding benches, for example from 30 to 70 meters instead of 100 to 150 meters.
  • This molding bench 40 comprises several parallel molds 41, of different sections, mounted on 40 'foundations (see fig. 2 and 3). This arrangement particular gives this molding bench 40 great flexibility in management of production to simultaneously realize beams 1 of sections and lengths different.
  • the number of molds 41 can be different, as can their section and their length.
  • These molds 41 can also be adjustable in width and / or depth by means of movable walls.
  • the preparation zone A makes it possible to prepare, outside the molding bench 40, in parallel to it and at breast height, sets of pre-assembled elements 5 extending over the entire length of this molding bench 40.
  • Each set of pre-assembled elements 5 corresponds to one of the molds 41 and includes a arrangement of reinforcement cages 2, formwork spacers 4, anchoring parts 6 and prestressing cables 3 determined according to the beams 1 to be manufactured.
  • This preparation zone A includes, in the example shown, a frames 20 which is a standard machine for automatically manufacturing frames 2a used in the composition of the reinforcement cages 2. These frames 2a are made by bending a metal wire, for example in the shape of a rectangle. This frame machine 20 is fed by a reel 21 carrying four bobbins 22 of wire metal with different diameters, for example 6, 8, 10 and 12 mm. By type of beams 1 to be manufactured, the frame machine 20 will automatically use one or the other diameter of metal wire to make frames 2a of dimensions and different strengths depending on the beams 1 to be manufactured.
  • the preparation zone A comprises another reel 23 carrying three reels 24 of metallic wire of the same diameter, for example 5 mm.
  • These three sons constitute mounting frames 2b used in the composition of the frame cages 2. They are unwound simultaneously and positioned parallel, for example, in a triangle to be welded, by a welding machine 25, on three sides of the frames 2a of the same reinforcement cage 2.
  • a conveyor belt 26 disposed between the frame machine 20 and the reel 23 allows the frames 2a to be brought to an operator who grasps the frames 2a one after the other and presents them next to the welding machine 25 (see fig. 4).
  • the intervals between the parallel frames 2a of the same reinforcement cage 2 are indeed understood defined for each beam 1 to be manufactured. If the beams 1 to be manufactured have a length less than or equal to 8 meters, for example, we will make a cage of reinforcement 2 per beam 1. If their length is greater than 8 meters, we will realize two, or even three, reinforcement cages 2 per beam 1.
  • a reinforcement cage 2 When a reinforcement cage 2 is completed, it is transferred to a mat. preparation 28 by a supply chain 27 (cf. fig. 4).
  • This preparation mat 28 extends parallel over the entire length of the molding bench 40 and receives the cages of reinforcement 2 aligned one behind the other, as they are finished, and in the exact order of their intended position in the mold 41 corresponding.
  • the formwork spacers 4 and the anchor pieces 6 (cf. fig. 6) are interposed between the reinforcement cages 2, their handling being for example carried out by a lifting beam (not shown) placed at the start of the preparation mat 28.
  • prestressing cables 3 are threaded through reinforcement cages 2, formwork spacers 4 and parts anchor 6 over the entire length of the preparation mat 28.
  • the installation of these prestressing cables 3 can be carried out either manually or semi-automatically, either automatically using a specific machine which does not not the object of the present invention.
  • a set of pre-assembled elements 5 corresponding to a mold 41 determined.
  • the formwork spacers 4 make it possible to delimit the beams 1 between them in the same mold 41 and for example consist of a perforated metal plate whose number of holes corresponds to the number of cables prestressing 3.
  • the anchors 6 are used both for transport of said assembly 5, between the preparation A and molding B zones, and for the attachment of the prestressing cables 3 to the traction devices 50, 51 provided on the molding bench 40. They are for example made of metal combs.
  • this preparation area A is designed to allow the operator to work in good ergonomic conditions, the conveyor belts 26 and preparation 28 being located at breast height, and to avoid any handling, the advancement of the reinforcement cages 2 being controlled manually by button push, without physical effort.
  • the set of pre-assembled elements 5 is then routed into the mold 41 adequate, in a single operation, by specific gripping means 31 attached to the anchoring pieces 6.
  • These gripping means 31 are suspended from a spreader 30, the latter being movable in translation along the three axes X, Y, Z on a traveling crane (see fig. 3 and 5).
  • These gripping means 31 are arranged to lift in one piece each set of pre-assembled elements 5 in it applying tension to tension the prestressing cables 3, avoid buckling and facilitate its positioning in the mold 41 as well as the introduction of said cables prestress 3 in the traction devices 50, 51 described below.
  • the bridge rolling spans the preparation A and molding B zones to allow gripping means 31 to pass easily from one to the other zone A, B and C.
  • a new set of pre-assembled elements 5 can be prepared in preparation area A to garnish another mold 41.
  • the prestressing cables 3 are laid in tension by traction devices, commonly called headers 50, 51, arranged at the ends of the molds 41 in suitable pits 42 provided in the foundations 40 '(cf. fig. 6A-6C).
  • headers 50, 51 a fixed head 50 and a head 51 movable in rotation around a pivot 52 secured to the foundations 40 'between a rest position (cf. FIG. 6A) in which it exerts no traction on the prestressing cables 3 and a working position (see fig.
  • headers 50, 51 of different width and power. Rooms anchor 6 of the sets of pre-assembled elements 5 provided at the ends making it possible to block the prestressing cables 3 in the headers 50, 51.
  • These headers 50, 51 are designed to allow automatic threading of the cables prestress 3 by vertical movement from top to bottom and unthreading by a reverse movement. They are formed of parallel, vertical, 53 strips separated by intervals 54 allowing the introduction of a prestressing cable 3 by interval 54 (cf. fig. 6C). This new design saves time very important and an automation of the threading.
  • prestressing cables are threaded manually and individually in through holes.
  • the mobile headers 51 are set in motion each by a jack 55 of force, articulated at its two ends between a pivot 56 secured to the foundations 40 ′ and a pivot 57 secured to the header 51.
  • a removable stop 58 allows limit the stroke of the movable head 51, this stop 58 being actuated by another actuator 59.
  • the movable headers 51 allow partial tension of the prestressing cables 3, for example from 30 to 50% of the total tension. Setting final tension is carried out unitarily on each prestressing cable 3 at for example by means of a single-wire cylinder.
  • each mold 41 is demolded into a single operation by the gripping means 31 of the lifter 30 which raises by alone holding all the beams 1 and depositing it on means of transport 60 provided in evacuation zone C.
  • handling hooks are provided in the upper part of the beams 1 for hanging the means gripping 31 of said lifter 30.
  • the means of transport consist, in the example shown, of a carriage evacuation 60 of the same length as the molding bench 40 and placed in parallel, between this molding bench 40 and the preparation mat 28 (cf. fig. 2 and 3).
  • This cart discharge 60 is movable longitudinally for example on rails 61. It moves in front of a cutting station 62, where the prestressing cables 3 are cut between the successive beams 1, to separate the beams 1 from one another by same together.
  • the cutting station 62 may include a torch, a saw circular, a chainsaw or any other suitable means.
  • beams 1 can be routed transversely to a post evacuation 63 or longitudinally towards the outside of the building for example, where the beams 1 are stored on a storage area (not shown), either in bundles on pallet, or individually depending on their length.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication de poutres (1) en béton obtenues par moulage dans un banc de moulage (40) comportant au moins un moule (41) agencé pour permettre la fabrication d'au moins une poutre (1), le procédé comportant les étapes suivantes, dont l'une au moins est effectuée de manière semi-automatique ou automatique: a) on prépare, en dehors dudit banc de moulage (40), des éléments pré-assemblés (5) comprenant au moins des cages d'armature entrant dans la fabrication de ladite poutre (1), ces éléments étant positionnés l'un par rapport à l'autre à des emplacements prédéterminés en fonction de la poutre (1) à fabriquer; b) on prélève cet ensemble d'éléments pré-assemblés (5) d'un seul tenant à l'aide de moyens de préhension (31) et on le dépose à l'intérieur dudit moule (41); c) on coule le béton dans ledit moule (41); d) après durcissement du béton, on démoule ladite poutre (1) fabriquée d'un seul tenant à l'aide des moyens de préhension (31); puis e) on l'évacue vers une aire de stockage. L'invention porte aussi sur une installation (10) pour la fabrication de poutres (1) en béton et comportant une zone de moulage (B) pourvue d'un banc de moulage (40), une zone de préparation (A) disposée en dehors de ladite zone de moulage (B) dans laquelle sont préparés des éléments pré-assemblés (5) comprenant au moins des cages d'armature entrant dans la fabrication desdites poutres (1), ces éléments étant positionnés l'un par rapport à l'autre à des emplacements prédéterminés en fonction de chaque poutre (1) à fabriquer, lesdits éléments pré-assemblés (5) constituant au moins un ensemble destiné à être prélevé d'un seul tenant par des moyens de préhension (31) pour être déposé dans ledit banc de moulage (40) avant coulage du béton. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne un procédé de fabrication de poutres en béton obtenues par moulage dans un banc de moulage. L'invention concerne également une installation mettant en oeuvre ce procédé et comportant au moins une zone de moulage pourvue d'un banc de moulage.
Les poutres en béton, utilisées généralement dans le bâtiment et le génie civil, sont généralement des poutres en béton armé, dans ce cas, le béton est renforcé par des armatures métalliques, ou des poutres en béton précontraint, dans ce cas, le béton est, en plus, mis sous contrainte par des câbles de précontrainte tendus pendant la phase de moulage puis détendus après durcissement du béton.
De manière classique, les moules utilisés pour la fabrication de ce type de poutres s'étendent sur une grande longueur, par exemple de 60 à 120 mètres, et sont découpés chacun en un nombre T de tronçons longitudinaux, au moyen d'intercalaires ou de peignes de coffrage, pour la fabrication d'un nombre T de poutres formant un ensemble. Ces moules sont réunis dans un banc de moulage, qui comporte un nombre M de moules parallèles entre eux, pouvant avoir des sections différentes. Ainsi, chaque banc de moulage permet la réalisation simultanée d'un nombre M d'ensembles de poutres, pouvant avoir des longueurs et des sections différentes. Jusqu'à présent, chaque moule est préparé individuellement et manuellement par un ou plusieurs opérateurs qui mettent en place les cages d'armature et les intercalaires ou peignes de coffrage à des emplacements définis en fonction de la longueur des poutres en béton armé à fabriquer, comme décrit par exemple dans la publication EP-A-0 606 794. Pour des poutres en béton précontraint, ils ajoutent des câbles de précontrainte qui s'étendent sur toute la longueur des moules et qui sont tirés par un dispositif de mise en tension, comme décrit par exemple dans la publication WO-A-97/18070.
Pour effectuer ces opérations préparatoires, les opérateurs travaillent penchés au-dessus des moules, ce qui est une position très inconfortable, engendrant une fatigue prématurée et des troubles musculo-squelettiques. Ce travail est donc très long et fastidieux. De plus, il monopolise le banc de moulage pendant de longues périodes, ces temps d'immobilisation étant variables selon la complexité des poutres à fabriquer. Lors de la mise en place des câbles de précontrainte dans les moules, ces câbles n'étant pas sous tension sont en contact avec l'huile de démoulage présente dans le fond et sur les parois des moules, ce qui peut être préjudiciable pour les performances techniques des produits finis. La mise en place des cages d'armature et des intercalaires de coffrage étant manuelle, la précision de leur positionnement est relative et non reproductible.
Lors de la fabrication de poutres en béton précontraint, après coulage et durcissement du béton, les câbles de précontrainte sont relâchés puis coupés à l'intérieur des moules, soit au chalumeau, soit par une scie circulaire, avec tous les risques et difficultés que cela représente : accès difficile, altération des parois des moules, salissures importantes, danger pour l'opérateur, etc. Les poutres finies sont ensuite démoulées une à une ce qui, rajouté aux tâches précédentes, immobilise le banc de moulage sur un laps de temps très long. Le procédé de fabrication actuel ne permet pas d'envisager une gestion optimale de l'outil de production, ni de meilleures conditions de travail pour les opérateurs.
La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un nouveau procédé de fabrication semi-automatisé ou automatisé, qui supprime les tâches pénibles liées à la manutention d'éléments lourds et aux positions de travail difficiles, garantit une fabrication précise des armatures, déporte en dehors du banc de moulage les opérations de préparation avant moulage et de traitement après moulage et de ce fait réduit les temps d'immobilisation du banc de moulage, permet une grande souplesse de production et optimise le rendement global de l'installation de fabrication.
Dans ce but, l'invention concerne un procédé de fabrication du genre indiqué en préambule, dans lequel le banc de moulage comporte au moins un moule agencé pour permettre la fabrication d'au moins une poutre, caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes, dont une au moins est effectuée de manière semi-automatique ou automatique :
  • a) on prépare, en dehors dudit banc de moulage, au moins un ensemble d'éléments pré-assemblés comprenant au moins les cages d'armature entrant dans la fabrication de ladite poutre, ces éléments étant positionnés l'un par rapport à l'autre à des emplacements prédéterminés en fonction de la poutre à fabriquer,
  • b) on prélève cet ensemble d'éléments pré-assemblés d'un seul tenant à l'aide de moyens de préhension pour le déposer à l'intérieur dudit moule,
  • c) on coule le béton dans ledit moule,
  • d) après durcissement du béton, on démoule ladite poutre fabriquée d'un seul tenant à l'aide desdits moyens de préhension, puis
  • e) on l'évacue vers une aire de stockage.
    • Dans ce but, l'invention concerne également une installation de fabrication du genre indiqué en préambule, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une zone de préparation disposée en dehors de ladite zone de moulage dans laquelle sont préparés des éléments pré-assemblés comprenant au moins les cages d'armature entrant dans la fabrication desdites poutres, ces éléments étant positionnés les uns par rapport aux autres à des emplacements prédéterminés en fonction de chaque poutre à fabriquer, lesdits éléments pré-assemblés constituant au moins un ensemble destiné à être prélevé d'un seul tenant par des moyens de préhension pour être déposé dans le banc de moulage avant coulage du béton.
    La présente invention et ses avantages apparaítront mieux dans la description suivante d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :
    • les figures 1A et 1B représentent en perspective, respectivement, un exemple de poutre réalisée par le procédé et l'installation selon l'invention et un exemple de cage d'armature entrant dans la fabrication de cette poutre,
    • la figure 2 représente une installation selon l'invention en vue de dessus,
    • la figure 3 représente l'installation de la figure 2 en coupe transversale,
    • la figure 4 représente la zone de préparation des cages d'armature en vue de côté,
    • la figure 5 représente les moyens de préhension des cages d'armature en vue longitudinale, et
    • les figures 6A à 6C représentent les dispositifs de traction des câbles de précontrainte respectivement en vues partielles de côté en position de repos et en position de travail et en vue de face.
    En référence aux figures, l'installation 10 selon l'invention permet de fabriquer des poutres en béton armé ou en béton précontraint, de sections et de longueurs différentes. Dans le premier cas, les poutres sont renforcées par des armatures métalliques uniquement, alors que dans le second cas, ces poutres sont en plus mises sous contrainte par des câbles de précontrainte métalliques. La figure 1A illustre un exemple de poutre 1 en béton précontraint, renforcée par des cages d'armature 2 et mise sous contrainte par des câbles de précontrainte 3. La poutre 1 telle qu'illustrée présente une section sensiblement rectangulaire, donnée à titre d'exemple non limitative, cette section pouvant être carrée, tronconique, en T ou toute autre section adaptée au moulage.
    Cette installation 10 permet de mettre en oeuvre un nouveau procédé de fabrication dans lequel, on fabrique les poutres 1 par moulage dans un banc de moulage 40 comportant plusieurs moules 41 et dont la longueur permet de fabriquer dans chaque moule 41 plusieurs poutres 1, appelées par la suite un ensemble de poutres 1.
    Ce nouveau procédé est décrit pour la fabrication de poutres 1 en béton précontraint, mais s'étend bien entendu à la fabrication de poutres en béton armé. Il se caractérise par le fait que :
    • on prépare, pour chaque moule 41 et en dehors dudit banc de moulage 40, un ensemble d'éléments pré-assemblés 5 comprenant notamment des cages d'armature 2 (cf. fig. 1B), des câbles de précontrainte 3, des intercalaires de coffrage 4 et des pièces d'ancrage 6 (cf. fig. 5 et 6), ces éléments 2, 3, 4, 6 étant positionnés les uns par rapport aux autres à des emplacements prédéterminés en fonction dudit ensemble de poutres 1 à fabriquer,
    • on prélève ledit ensemble d'éléments pré-assemblés 5 d'un seul tenant par des moyens de préhension 31 pour le déposer à l'intérieur dudit moule 41,
    • on répète cette opération autant de fois qu'il y a de moules 41 à garnir,
    • on met sous contrainte les câbles de précontrainte 3,
    • on coule le béton dans les moules 41,
    • après durcissement du béton, on démoule les ensembles de poutres 1 fabriqués l'un après l'autre d'un seul tenant par lesdits moyens de préhension 31,
    • puis, pour chaque ensemble de poutres 1, on sectionne les câbles de précontrainte 3 entre deux intercalaires de coffrage 4 consécutifs pour séparer les poutres 1 les unes des autres avant de les évacuer vers une aire de stockage.
    Pour la fabrication de poutres en béton armé, on supprime les câbles de précontrainte et, par conséquent, l'opération de mise sous contrainte de ces câbles avant moulage puis de sectionnement de ces câbles après démoulage.
    Pour mettre en oeuvre ce procédé, l'installation 10 comporte plusieurs zones de travail et notamment une zone de préparation A des ensembles d'éléments pré-assemblés 5, une zone de moulage B des poutres 1, une zone d'évacuation C des poutres 1 fabriquées (cf. fig. 2 et 3). Cette installation 10, et plus particulièrement la zone de préparation A, est automatisée et pilotée par un ou plusieurs automates recevant des données informatiques d'un bureau d'études relatives aux différentes poutres 1 à réaliser (longueur, section, nombre et emplacement des cages d'armature 2, nombre de câbles de précontrainte 3, emplacement des intercalaires de coffrage 4 et des pièces d'ancrage 6, etc.).
    La zone de moulage B comporte un banc de moulage 40 de longueur réduite par rapport aux bancs de moulage classiques, par exemple de 30 à 70 mètres au lieu de 100 à 150 mètres. Ce banc de moulage 40 comporte plusieurs moules 41 parallèles, de sections différentes, montés sur des fondations 40' (cf. fig. 2 et 3). Cet agencement particulier confère à ce banc de moulage 40 une très grande souplesse dans la gestion de production pour réaliser simultanément des poutres 1 de sections et de longueurs différentes. Bien entendu, le nombre de moules 41 peut être différent, de même que leur section et leur longueur. Ces moules 41 peuvent également être réglables en largeur et/ou en profondeur au moyen de parois mobiles.
    La zone de préparation A permet de préparer, en dehors du banc de moulage 40, en parallèle de celui-ci et à hauteur d'homme, des ensembles d'éléments pré-assemblés 5 s'étendant sur toute la longueur de ce banc de moulage 40. Chaque ensemble d'éléments pré-assemblés 5 correspond à un des moules 41 et comporte un agencement de cages d'armature 2, d'intercalaires de coffrage 4, de pièces d'ancrage 6 et de câbles de précontrainte 3 déterminé en fonction des poutres 1 à fabriquer.
    Cette zone de préparation A comporte, dans l'exemple représenté, une machine à cadres 20 qui est une machine standard permettant de fabriquer automatiquement des cadres 2a entrant dans la composition des cages d'armature 2. Ces cadres 2a sont réalisés par pliage d'un fil métallique, par exemple en forme de rectangle. Cette machine à cadres 20 est alimentée par un dévidoir 21 portant quatre bobines 22 de fil métallique de diamètres différents, par exemple de 6, 8, 10 et 12 mm. Selon le type de poutres 1 à fabriquer, la machine à cadres 20 utilisera automatiquement l'un ou l'autre diamètre de fil métallique pour réaliser des cadres 2a de dimensions et de résistance différentes selon les poutres 1 à fabriquer.
    La zone de préparation A comporte un autre dévidoir 23 portant trois bobines 24 de fil métallique d'un même diamètre, par exemple de 5 mm. Ces trois fils constituent des armatures de montage 2b entrant dans la composition des cages d'armature 2. Ils sont dévidés simultanément et positionnés parallèlement, par exemple, en triangle pour être soudés, par un poste à souder 25, sur trois côtés des cadres 2a d'une même cage d'armature 2. Un tapis transporteur 26 disposé entre la machine à cadres 20 et le dévidoir 23 permet d'amener les cadres 2a vers un opérateur qui saisit les cadres 2a l'un après l'autre et les présente en regard du poste à souder 25 (cf. fig. 4). Les intervalles entre les cadres 2a parallèles d'une même cage d'armature 2 sont bien entendu définis pour chaque poutre 1 à fabriquer. Si les poutres 1 à fabriquer ont une longueur inférieure ou égale à 8 mètres, par exemple, on réalisera une cage d'armature 2 par poutre 1. Si leur longueur est supérieure à 8 mètres, on réalisera deux, voire trois, cages d'armature 2 par poutre 1.
    Lorsqu'une cage d'armature 2 est terminée, elle est transférée vers un tapis de préparation 28 par une chaíne d'amenée 27 (cf. fig. 4). Ce tapis de préparation 28 s'étend parallèlement sur toute la longueur du banc de moulage 40 et reçoit les cages d'armature 2 alignées les unes derrière les autres, au fur et à mesure qu'elles sont terminées, et dans l'ordre exact de leur position prévue dans le moule 41 correspondant. Au cours de cette opération, les intercalaires de coffrage 4 et les pièces d'ancrage 6 (cf. fig. 6) sont intercalés entre les cages d'armature 2, leur manutention étant par exemple effectuée par un palonnier (non représenté) placé au début du tapis de préparation 28. Ensuite, des câbles de précontrainte 3 sont enfilés au travers des cages d'armature 2, des intercalaires de coffrage 4 et des pièces d'ancrage 6 sur toute la longueur du tapis de préparation 28. La mise en place de ces câbles de précontrainte 3 peut être réalisée soit manuellement, soit semi-automatiquement, soit automatiquement à l'aide d'une machine spécifique qui ne fait pas l'objet de la présente invention. On obtient, après la mise en place de ces câbles de précontrainte 3, un ensemble d'éléments pré-assemblés 5 correspondant à un moule 41 déterminé. Les intercalaires de coffrage 4 permettent de délimiter les poutres 1 entre elles dans un même moule 41 et sont par exemple constitués d'une plaque métallique perforée dont le nombre de trous correspond au nombre de câbles de précontrainte 3. Les pièces d'ancrage 6 sont utilisées à la fois pour le transport dudit ensemble 5, entre les zones de préparation A et de moulage B, et pour l'accrochage des câbles de précontrainte 3 aux dispositifs de traction 50, 51 prévus sur le banc de moulage 40. Elles sont par exemple constitués de peignes métalliques.
    L'agencement de cette zone de préparation A est conçu pour permettre à l'opérateur de travailler dans de bonnes conditions d'ergonomie, les tapis transporteur 26 et de préparation 28 étant situés à hauteur d'homme, et pour éviter toute manutention, l'avancement des cages d'armature 2 étant commandé manuellement par bouton poussoir, sans effort physique.
    L'ensemble d'éléments pré-assemblés 5 est ensuite acheminé dans le moule 41 adéquat, en une seule opération, par des moyens de préhension 31 spécifiques accrochés aux pièces d'ancrage 6. Ces moyens de préhension 31 sont suspendus à un palonnier 30, ce dernier étant mobile en translation selon les trois axes X, Y, Z sur un pont roulant (cf. fig. 3 et 5). Ces moyens de préhension 31 sont agencés pour soulever d'un seul tenant chaque ensemble d'éléments pré-assemblés 5 en lui appliquant une tension pour tendre les câbles de précontrainte 3, éviter le flambage et faciliter sa mise en place dans le moule 41 ainsi que l'introduction desdits câbles de précontrainte 3 dans les dispositifs de traction 50, 51 décrits plus loin. Le pont roulant enjambe les zones de préparation A et de moulage B pour permettre aux moyens de préhension 31 de passer aisément de l'une à l'autre zone A, B et C.
    Pendant cette opération de transfert, un nouvel ensemble d'éléments pré-assemblés 5 peut être préparé dans la zone de préparation A pour garnir un autre moule 41.
    Lorsque le banc de moulage 40 est prêt, c'est-à-dire que le ou les moules 41 sont garnis d'ensembles d'éléments pré-assemblés 5, les câbles de précontrainte 3 sont mis en tension par des dispositifs de traction, appelés communément des chevêtres 50, 51, disposés aux extrémités des moules 41 dans des fosses 42 adéquates prévues dans les fondations 40' (cf. fig. 6A-6C). Pour chaque moule 41, sont prévus au moins deux chevêtres 50, 51 : un chevêtre 50 fixe et un chevêtre 51 mobile en rotation autour d'un pivot 52 solidaire des fondations 40' entre une position de repos (cf. fig. 6A) dans laquelle il n'exerce aucune traction sur les câbles de précontrainte 3 et une position de travail (cf. fig. 6B) dans laquelle il exerce une traction sur ces câbles de précontrainte 3 dans le sens de leur longueur. Selon la largeur des moules 41, on peut prévoir des chevêtres 50, 51 de largeur et de puissance différentes. Les pièces d'ancrage 6 des ensembles d'éléments pré-assemblés 5 prévues aux extrémités permettant de bloquer les câbles de précontrainte 3 dans les chevêtres 50, 51. Ces chevêtres 50, 51 sont conçus pour permettre un enfilage automatique des câbles de précontrainte 3 par un mouvement vertical du haut vers le bas et un désenfilage par un mouvement inverse. Ils sont formés de lamelles 53 parallèles, verticales et séparées par des intervalles 54 permettant l'introduction d'un câble de précontrainte 3 par intervalle 54 (cf. fig. 6C). Cette nouvelle conception permet un gain de temps très important et une automatisation de l'enfilage. En comparaison, dans les chevêtres classiques, les câbles de précontrainte sont enfilés manuellement et individuellement dans des orifices traversants. Lorsque les câbles de précontrainte 3 sont placés dans les deux chevêtres 50, 51, les chevêtres 51 mobiles sont mis en mouvement chacun par un vérin 55 de force, articulé à ses deux extrémités entre un pivot 56 solidaire des fondations 40'et un pivot 57 solidaire du chevêtre 51. Une butée 58 amovible permet de limiter la course du chevêtre 51 mobile, cette butée 58 étant actionnée par un autre vérin 59. Les chevêtres 51 mobiles permettent de réaliser une tension partielle des câbles de précontrainte 3, par exemple de 30 à 50 % de la tension totale. La mise en tension finale est réalisée de façon unitaire sur chaque câble de précontrainte 3 au moyen par exemple d'un vérin monofilaire.
    Lorsque toutes ces opérations préparatoires sont terminées, le béton est coulé dans les moules 41. Après durcissement du béton, les chevêtres 51 mobiles reviennent dans leur position de repos pour relâcher la tension sur les câbles de précontrainte 3 et le démoulage des poutres 1 peut commencer. Chaque moule 41 est démoulé en une seule opération par les moyens de préhension 31 du palonnier 30 qui soulève d'un seul tenant l'ensemble des poutres 1 et le dépose sur des moyens de transport 60 prévus dans la zone d'évacuation C. A cet effet, des crochets de manutention (non représentés) sont prévus en partie supérieure des poutres 1 pour accrocher les moyens de préhension 31 dudit palonnier 30.
    Les moyens de transport sont constitués, dans l'exemple représenté, d'un chariot d'évacuation 60 de même longueur que le banc de moulage 40 et placé en parallèle, entre ce banc de moulage 40 et le tapis de préparation 28 (cf. fig. 2 et 3). Ce chariot d'évacuation 60 est mobile longitudinalement par exemple sur des rails 61. Il se déplace devant un poste de coupe 62, où les câbles de précontrainte 3 sont coupés entre les poutres 1 successives, pour séparer les poutres 1 les unes des autres d'un même ensemble. Le poste de coupe 62 peut comporter un chalumeau, une scie circulaire, une tronçonneuse ou tout autre moyen adapté. En fonction de leur longueur, les poutres 1 peuvent être acheminées transversalement vers un poste d'évacuation 63 ou longitudinalement vers l'extérieur du bâtiment par exemple, où les poutres 1 sont stockées sur une aire de stockage (non représentée), soit en paquets sur palette, soit à l'unité en fonction de leur longueur.
    Il ressort clairement de cette description que le procédé de fabrication selon l'invention et l'installation mettant en oeuvre ce procédé permettent d'améliorer considérablement à la fois les conditions de travail des opérateurs, la productivité de l'outil de production et la qualité des poutres 1 fabriquées. En effet, toutes les tâches pénibles inhérentes à une fabrication traditionnelle sont supprimées. Les câbles de précontrainte 3 étant logés à l'intérieur des cages d'armature 2 et prétendus lors de leur mise en place dans les moules 41 ne risquent pas d'entrer en contact avec l'huile de démoulage recouvrant le fond et les parois des moules 41. La fabrication des cages d'armature 2 étant déportée à l'extérieur des moules 41 et assistée par ordinateur permet de garantir une très bonne précision. L'absence d'intervention à risque telle que la coupe des câbles de précontrainte 3 dans les moules 41 permet de les préserver et d'éviter les salissures. Enfin, l'utilisation des moules 41 étant parfaitement optimisée puisque l'ensemble des opérations de préparation et de traitement des produits finis s'effectue en dehors du banc de moulage 40, celui-ci n'est occupé que pendant le coulage du béton et son durcissement. Il est donc possible d'effectuer un nombre maximum de rotations et de rentabiliser l'investissement financier de l'installation de façon optimale. Un autre avantage réside également dans la souplesse de la production grâce à la longueur réduite du banc de moulage 40 et à la variété de moules 41 possible. Cette installation 10 peut donc répondre rapidement à la demande du marché même pour des très petites séries, aussi bien pour des poutres en béton précontraint que pour des poutres en béton armé.
    La présente invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation décrit mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier tout en restant dans l'étendue de la protection définie dans les revendications annexées.

    Claims (18)

    1. Procédé de fabrication de poutres (1) en béton obtenues par moulage dans un banc de moulage (40) comportant au moins un moule (41) agencé pour permettre la fabrication d'au moins une poutre (1), caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes dont l'une au moins est effectuée de manière semi-automatique ou automatique :
      a) on prépare, en dehors dudit banc de moulage (40), au moins un ensemble d'éléments pré-assemblés (5) comprenant au moins des cages d'armature (2) entrant dans la fabrication de ladite poutre (1), ces éléments (2, 3) étant positionnés l'un par rapport à l'autre à des emplacements prédéterminés en fonction de la poutre (1) à fabriquer,
      b) on prélève cet ensemble d'éléments pré-assemblés (5) d'un seul tenant à l'aide de moyens de préhension (31) et on le dépose à l'intérieur dudit moule (41)
      c) on coule le béton dans ledit moule (41),
      d) après durcissement du béton, on démoule ladite poutre (1) fabriquée d'un seul tenant à l'aide des moyens de préhension (31), puis
      e) on l'évacue vers une aire de stockage.
    2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le banc de moulage (40) comporte plusieurs moules (41), chaque moule (41) étant agencé pour permettre la fabrication d'un ensemble de poutres (1), caractérisé en ce que, dans l'étape de préparation (a) et en dehors dudit banc de moulage (40), on prépare successivement plusieurs ensembles d'éléments pré-assemblés (5) en les complétant par des intercalaires de coffrage (4) pour séparer les poutres (1) entre-elles d'un même ensemble, on prélève chaque ensemble d'éléments pré-assemblés d'un seul tenant à l'aide des moyens de préhension (31) pour le déposer à l'intérieur de chaque moule (41).
    3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est agencé pour permettre la fabrication de poutres (1) de sections et de longueurs différentes, les moules (41) dudit banc de moulage (40) ayant des sections différentes et les intercalaires de coffrage (4) de chaque ensemble d'éléments pré-assemblés (5) étant disposés à des intervalles différents.
    4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans l'étape de préparation (a) et en dehors dudit banc de moulage (40), on complète lesdits ensembles d'éléments pré-assemblés (5) par des câbles de précontrainte (3) que l'on fait passer à l'intérieur des cages d'armature (2) et des intercalaires de coffrage (4).
    5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, dans l'étape de préparation (a) et en dehors dudit banc de moulage (40), on complète lesdits ensembles d'éléments préfabriqués (5) par des pièces d'ancrage (6) disposées au moins aux extrémités et agencées pour permettre le déplacement de ces ensembles sous tension par lesdits moyens de préhension (31) et l'enfilage automatique des câbles de précontrainte (3) dans des dispositifs de traction (50, 51) du banc de moulage (40).
    6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, dans l'étape de préparation (a) et en dehors dudit banc de moulage (40), on fabrique lesdites cages d'armature (2) de manière au moins semi-automatique.
    7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que, après durcissement du béton, on démoule d'un seul tenant chaque ensemble de poutres (1) fabriquées, puis on le dépose dans une zone d'évacuation en dehors dudit banc de moulage (40).
    8. Procédé selon les revendications 4 et 7, caractérisé en ce que, dans la zone d'évacuation, on sectionne les câbles de précontrainte (3) entre deux intercalaires de coffrage (4) consécutifs pour séparer les poutres (1) d'un même ensemble avant de les évacuer vers une aire de stockage.
    9. Installation (10) pour la fabrication de poutres (1) en béton comportant au moins une zone de moulage (B) pourvue d'un banc de moulage (40), caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une zone de préparation (A) disposée en dehors de ladite zone de moulage (B) dans laquelle sont préparés des éléments pré-assemblés (5) comprenant au moins des cages d'armature (2) entrant dans la fabrication desdites poutres (1), lesdits éléments étant positionnés les uns par rapport aux autres à des emplacements prédéterminés en fonction de chaque poutre (1) à fabriquer, lesdits éléments pré-assemblés (5) constituant au moins un ensemble destiné à être prélevé d'un seul tenant par des moyens de préhension (31) pour être déposé dans ledit banc de moulage (40) avant coulage du béton.
    10. Installation (10) selon la revendication 9, caractérisée en ce que ladite zone de préparation (A) comporte au moins une machine à cadres (20) agencée pour fabriquer automatiquement des cadres (2a) à partir de fils métalliques et au moins un dévidoir (23) de fils métalliques et un poste à souder (25) agencés pour assembler lesdits cadres (2a) entre eux par des armatures de montage (2b) de manière à former lesdites cages d'armature (2).
    11. Installation (10) selon la revendication 9, dans laquelle le banc de moulage (40) comporte plusieurs moules (41) et a une longueur adaptée pour réaliser un ensemble de poutres (1) dans chaque moule (41), caractérisée en ce que ladite zone de préparation (A) comporte au moins un tapis de préparation (28) agencé pour recevoir des ensembles d'éléments pré-assemblés (5) comportant au moins plusieurs cages d'armature (2) et des intercalaires de coffrage (4) positionnés l'un par rapport à l'autre à des emplacements prédéterminés en fonction de chaque ensemble de poutres (1) à fabriquer dans chaque moule (41).
    12. Installation (10) selon la revendication 11, caractérisée en que ladite zone de moulage (B) comporte des dispositifs de traction (50, 51) prévus aux extrémités desdits moules (41) et agencés pour mettre sous tension des câbles de précontrainte (3) prévus dans lesdits ensembles d'éléments pré-assemblés (5).
    13. Installation (10) selon la revendication 12, caractérisée en ce que les dispositifs de traction (50, 51) comportent pour chaque moule (41) au moins un chevêtre (50) fixe et au moins un chevêtre (51) mobile en rotation autour d'un pivot (52) fixe, ces chevêtres (50, 51) étant constitués de lamelles (53) verticales, parallèles et séparées par des intervalles (54) pour recevoir lesdits câbles de précontrainte (3).
    14. Installation (10) selon la revendication 9, caractérisée en qu'elle comporte une zone d'évacuation (C) des poutres (1) fabriquées, cette zone d'évacuation (C) étant disposée en dehors de ladite zone de moulage (B) et comportant au moins des moyens de transport (60) desdites poutres (1) vers au moins une aire de stockage.
    15. Installation (10) selon les revendications 11 et 14, caractérisée en ce que lesdits moyens de préhension (31) sont agencés pour, avant coulage du béton, prélever d'un seul tenant chaque ensemble d'éléments pré-assemblés (5) de ladite zone de préparation (A) et le déposer dans un des moules (41) de ladite zone de moulage (B) et, après coulage et durcissement du béton, démouler d'un seul tenant chaque ensemble de poutres (1) fabriqué et le déposer sur lesdits moyens de transport (60) de ladite zone d'évacuation (C).
    16. Installation (10) selon les revendications 12 et 15, caractérisée en ce que lesdits moyens de préhension (31) sont agencés pour appliquer une tension sur lesdits ensembles d'éléments pré-assemblés (5) lors de leur déplacement de la zone de préparation (A) à la zone de moulage (B) pour tendre les câbles de précontrainte (3).
    17. Installation (10) selon les revendication 12 et 15, caractérisée en ce que ladite zone d'évacuation (C) comporte au moins un poste de coupe (62) agencé pour sectionner lesdits câbles de précontrainte (3) entre les intercalaires de coffrage (4) pour séparer les poutres (1) d'un même ensemble avant leur stockage.
    18. Installation (10) selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un automate agencé pour piloter au moins la machine à cadres (20) de manière automatisée en fonction de données informatiques relatives aux poutres (1) à réaliser.
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