EP1437451B1 - Elément filaire de renforcement pour béton - Google Patents

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EP1437451B1
EP1437451B1 EP04366001A EP04366001A EP1437451B1 EP 1437451 B1 EP1437451 B1 EP 1437451B1 EP 04366001 A EP04366001 A EP 04366001A EP 04366001 A EP04366001 A EP 04366001A EP 1437451 B1 EP1437451 B1 EP 1437451B1
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EP
European Patent Office
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wire
element according
wires
teeth
strand
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP04366001A
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German (de)
English (en)
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EP1437451A1 (fr
Inventor
André Demonte
Jean-Pascal Leloire
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Fontainunion Sa
Original Assignee
Fontainunion Sa
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1437451B1 publication Critical patent/EP1437451B1/fr
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    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00—Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/06—Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
    • D07B1/08—Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core the layers of which are formed of profiled interlocking wires, i.e. the strands forming concentric layers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D07—ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07B—ROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B5/00—Making ropes or cables from special materials or of particular form
    • D07B5/005—Making ropes or cables from special materials or of particular form characterised by their outer shape or surface properties
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/02—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance
    • E04C5/03—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of low bending resistance with indentations, projections, ribs, or the like, for augmenting the adherence to the concrete
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
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    • D07B1/0693—Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core having a strand configuration
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    • D07B2501/2015—Construction industries
    • D07B2501/2023—Concrete enforcements

Definitions

  • the present invention relates to wire reinforcing elements made of steel that can be used as reinforcements, for example in the form of metal sheets, for the construction of roads, towpaths, etc., and more generally of any structure reinforced concrete continuously or likely to be (see for example FR-A-1586725 ).
  • the continuous construction of reinforced concrete road sections for example requires a long and tedious reinforcement work when, as is generally the case, the metal sheet is constructed from bars delivered in cut-to-length boots. a dozen meters and that must be deposited one after the other and then tie them end two by two as the work progresses, providing for this an extra length of overlap between consecutive bars not necessary for the robustness of the structure.
  • the object of the present invention is to reduce the assembly work of the reinforcement and to avoid bad reinforcement connections in the longitudinal direction.
  • the subject of the invention is a wire element for reinforcing reinforced concrete for the production of continuous structures, an element characterized in that it consists of a strand comprising a central core surrounded by a series of at least six serrated steel wires helically wound around it to form an outer layer, in that said winding helices have a pitch of between about 125 and 400 mm, and in that said strand is made of a steel providing, on the one hand, a tensile strength of between about 800 and 1,400 N / mm 2 and, on the other hand, a straightness such that its maximum deflection is less than about 25 mm for 1 m in length, a times the wound strand deployed.
  • notched wire is meant a wire having on the surface a series of notches, or teeth, in relief.
  • a notched wire in the sense of the invention does not include the indented surface son, that is to say, with recessed impressions.
  • the notched wire will preferably be substantially symmetrical.
  • the notches will be advantageously oriented in a direction forming an angle substantially constant with respect to the central axis of the wire. This angle is for example between 2 and 60 °, preferably between 5 and 45 ° and preferably around 30 °.
  • the body, or central core is itself advantageously a steel wire, this wire can be smooth, notched or indented surface. It advantageously has a cross section at least equal to 1.03 times the average cross section of the notched threads which surround it and which conventionally have a diameter of between 3 and 6 mm.
  • the helical pitch of the winding of the wires around the core is advantageously substantially constant and preferably between 200 and 300 mm.
  • the wire reinforcing element of concrete according to the invention may be of the monolayer type surrounding the central core or the multi-layer type.
  • the element may comprise a single layer of six wires helically wrapped around the central core.
  • the element comprises two superimposed layers surrounding the central body, the outer layer being formed of nine notched son, while the inner layer is also formed by nine son, this inner layer surrounding the central wire. Unlike those of the outer layer whose constituent son are necessarily notched, the son of the inner layer can be smooth, notched too, or have indentations.
  • the element is made of a medium carbon steel grade, for example 0.46% C (in any case less than 0.6% and preferably between 0.3 and 0.6%).
  • a medium carbon steel grade for example 0.46% C (in any case less than 0.6% and preferably between 0.3 and 0.6%).
  • its diameter is of the order of 50 times and more than that of the winding mandrel which receives it.
  • the notched threads of the outer layer have at least two distinct series of notches: the notches of a first series being borne by a longitudinal zone of the surface of the wire distinct from the longitudinal zone of the surface which carries the notches of the second series.
  • the notches preferably have a height of between 0.25 and 0.60 mm, a width at the apex of between 1 and 1.5 mm, a length of between 3 and 5 mm, and are arranged, for each series, the rest of the others with a distance step between 3 and 6 mm.
  • the wired reinforcing element according to the invention advantageously has an overall mean cross section of between 90 and 200 mm 2 .
  • the element has undergone thermomechanical treatment at a temperature of between 200 and 500 ° C., and preferably between 350 and 450 ° C., said treatment being carried out continuously on the element subjected to an elongation of between 0.degree. , 5 and 2%, preferably about 1%.
  • thermomechanical treatment makes it possible to release, if necessary, certain mechanical stresses related to the manufacturing process, but also to increase its elasticity limit Re.
  • a major advantage of the invention is to be able to present to the realization of a reinforced concrete structure in front of or that can be built continuously, including the parade on the site of use itself, a Flexible wire reinforcement element made of steel, with surface anchoring notches, and can be unrolled on site since its support-coil as the work progresses, so of infinite theoretical length, otherwise said that does not require, unlike the rigid bars, overlength of overlap to ligate to ensure its continuity once deposited in the work in progress.
  • the element advantageously has a length of at least 100 meters, in particular at least 500 meters, preferably at least 1000 meters.
  • the invention also relates to the use of a wire element according to the invention to form a reinforcement in any concrete structure in front of or that can be produced continuously on its site of use, and therefore such a reinforced concrete structure with a frame at least partially formed with a wire element according to the invention.
  • the invention also relates to the conditioning of the wire element according to the invention in the form of a coil, the diameter of the element to be wound being chosen to be less than 50 times and the diameter of the mandrel-support which receives.
  • the coil thus has a length of element that can be adapted as needed, for example a length of 100 m, 500 m, 1000 m, 2000m, 4000m, 5000m, 10,000m or more.
  • the subject of the invention is also a method for preparing a reinforcing wire element according to the invention, in which the successive portions of an element according to the invention are subjected to a thermomechanical treatment at a temperature comprised between between 200 and 500 ° C under an elongation of between 0.5 and 2% for a period of 1 to 30 seconds, before being subjected to forced cooling to rapidly lower its temperature below 150 ° C.
  • the reinforcement element (seven-wire) shown in Figures 1 and 2 comprises a smooth steel wire 1 forming the central core of the element and a series of six notched steel wires 2 forming a compact outer layer covering the central core 1.
  • the notches are formed at the end of the drawing operation which makes it possible to obtain the desired diameter from a wire-machine supplied with rings.
  • the drawn wire passes through a honeycombed roller cage that prints the notches on the surface of the wire. After stranding, a heat treatment is carried out (see below), the strand is then wound and sent to the dispatch yard.
  • the average diameter of the steel wires 1 and 2 is for example about 4 to 5 mm.
  • the average diameter of a notched wire is calculated on the basis of its weight per unit length.
  • the diameter of the wire 1 constituting the core is for example equal to about 1.03 to 1.05 times the average diameter of a notched wire.
  • the notched steel wires 2 are stranded around the central core 1 with the aid of a conventional cable stranding machine to form finally a continuous twisted web enveloping the core.
  • each wire 2 thus follows a helical path whose pitch P is substantially constant and corresponds to about 23 cm.
  • the wires 2 have three rows of notches respectively occupying three distinct longitudinal zones of the surface 20, 21, 22. Each row extends substantially parallel to the axis of the wire considered (see figure 3 the wire 2 before positioning it in a helix).
  • the rows of notches 20, 21, 22 extend at the surface of the wire at a constant angle with respect to the central axis 24 of the wire considered (this angle corresponds to the angle between the central axis and the plane of the wire). symmetry 25 of a notch).
  • the notches have for example a height "h" of about 0.4mm, a width at the base LB of about 1.6mm, a width at the apex LS of about 1.2mm, and a spacing E between two successive notches about 2.6mm (the notches are arranged helically following each other along the wire with a PP pitch of about 4.2 mm.
  • the rows of notches are for example arranged along longitudinal zones offset by 120 ° between them in order to be evenly distributed on the surface of the wire.
  • the notches of a row are advantageously offset with respect to the longitudinal position of the notches of the teeth.
  • the notches have for example a length "1" corresponding to about 100-120 ° of the circumference of the wire.
  • the total cross section of the element is for example about 90 to 200 mm 2 for a diameter of the element from 11 to 19 mm.
  • the notches or teeth of the wires 2 are placed naturally so as to form stops which oppose longitudinal movements of the wires 2 relative to the wire. core 1.
  • the wired element represented in Figures 1 and 2 is advantageously subjected to a heat treatment under tension.
  • the processing is performed continuously on successive portions of the element.
  • This treatment is carried out, for example, at a temperature of approximately 400 ° C. while ensuring a tensile elongation of 1% of the portion during its heat treatment.
  • the heat treatment is operated for about ten seconds.
  • the portion is sprayed with water or passed into a water bath so as to suddenly (almost instantaneously) lower its temperature to below 100 ° C.
  • This treatment makes it possible to eliminate tensions present during the manufacture of the element, but also to increase its elasticity limit Re for an elongation of less than 0.5%, for example for an elongation of 0.2 %.
  • the steel of son 1 and 2 according to the invention is preferably selected in a "mid-hard" grade, low to medium carbon (ie with a carbon content not exceeding 0.6% by weight) facilitating the cold setting, and so that, on the one hand, the breaking strength Rm of the element is between 800 and 1400 N / mm 2 and preferably between 1100 and 1200 N / mm 2 , and that, on the other hand, after being unwound from a coil 10 with a central mandrel 11 (see Figures 4 and 5 ) with a diameter greater than 50 times the average diameter of the element, for example a mandrel diameter D equal to 75 cm, the residual maximum deflection resulting from its deformation on the winding mandrel is less than 25 mm per meter of length place.
  • a "mid-hard" grade, low to medium carbon (ie with a carbon content not exceeding 0.6% by weight) facilitating the cold setting
  • the breaking strength Rm of the element is between 800 and 1400 N / mm 2 and
  • Tests were carried out with strands according to the invention (tensile strength Rm of 1100 N / mm 2 , cross section of about 95 mm 2 peripheral notched wires around a smooth steel wire) and with conventional bars. with a diameter of the order of 14 -16 mm.
  • the strands or bars were placed in concrete elements with an anchoring depth of 28 cm.
  • the force required for the first slip, the stress at the first slip, the maximum slip force and the maximum slip stress were determined. In all cases, the adhesion or slip failure occurred well before the mechanical failure of the strands.
  • the reinforcing strand of the concrete according to the invention after having been unwound from a coil, makes it possible to obtain adhesion properties similar to those of conventional straight concrete bars.
  • the recording of the sliding force according to the slip for the strands according to the invention shows a post-critical behavior, with gradual loss of adhesion, similar to that of the concrete bars.
  • the element according to the invention is then advantageously used to achieve continuous longitudinal reinforcements for concrete track sections, by providing a significant reduction in the assembly work of the reinforcement and avoiding poor links in the longitudinal direction.
  • the central core is preferably also steel, like the son that surround it, this is not an obligation.
  • Other constituent materials may be suitable. However, care should be taken that they can withstand the high temperatures of the heat treatment of the strand, if it is to take place.
  • a notch zone may have a different orientation than the other zones with respect to the axis of the wire.
  • notching or “notches”, it should be understood that it is raised patterns to ensure an anchoring effect of concrete on the surface of the wire.
  • relief may be discontinuous patterns (teeth) distributed on the surface of the wire, as described in the examples above. They can also be continuous patterns, forming rather ribs on the surface of the wire, however, it being understood that in such an embodiment, a certain concrete anchoring surface area is lost, all else being equal, by compared to the tooth variant.

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Description

  • La présente invention est relative à des éléments filaires de renforcement en acier aptes à être utilisés comme armatures, par exemple sous forme de nappes métalliques, pour la construction de routes, voies de halage, etc.... et plus généralement de tout ouvrage en béton armé constructible en continu ou susceptible de l'être (voir par exemple FR-A-1586725 ).
  • De nos jours, la construction en continu des tronçons de routes en béton armé par exemple nécessite un long et fastidieux travail de ferraillage lorsque, comme c'est généralement le cas, la nappe métallique est construite à partir de barres livrées en bottes coupées à longueur d'une douzaine de mètres environ et qu'il faut déposer l'une à la suite de l'autre puis les ligaturer en bout deux à deux à mesure de l'avancement de l'ouvrage en prévoyant pour cela une surlongueur de chevauchement entre barres consécutives non nécessaire à la robustesse de l'ouvrage.
  • La présente invention a pour but de réduire le travail d'assemblage du ferraillage et d'éviter de mauvaises liaisons de ferraillage dans le sens longitudinal.
  • A cet effet, l'invention a pour objet un élément filaire de renforcement du béton armé pour la réalisation d'ouvrages en continu, élément caractérisé en ce que ce qu'il est constitué par un toron comportant un noyau central entouré par une série d'au moins six fils en acier crantés enroulés en hélice autour de lui pour former une couche extérieure, en ce que lesdites hélices d'enroulement présentent un pas compris entre 125 et 400 mm environ, et en ce que ledit toron est réalisé dans un acier assurant, d'une part, une résistance à la rupture comprise entre 800 et 1 400 N/mm2 environ et, d'autre part, une rectitude telle que sa flèche maximale soit inférieure à 25 mm environ pour 1 m de longueur, une fois le toron bobiné déployé .
  • Par "fil cranté", on entend un fil présentant en surface une série de crans, ou dents, en relief. Ainsi, un fil cranté au sens de l'invention n'inclut pas les fils à surface indentée, c'est-à-dire dotée d'empreintes en creux..
  • Le fil cranté sera de préférence sensiblement symétrique. Les crans seront toutefois avantageusement orientés dans une direction formant un angle sensiblement constant par rapport à l'axe central du fil. Cet angle est par exemple compris entre 2 et 60°, avantageusement entre 5 et 45° et préférentiellement autour de 30°.
  • Le corps, ou noyau central, est lui-même avantageusement un fil en acier, ce fil pouvant être lisse, cranté ou indenté en surface. Il présente avantageusement une section droite au moins égale à 1,03 fois la section droite moyenne des fils crantés qui l'entourent et qui ont classiquement un diamètre compris entre 3 et 6 mm.
  • La section moyenne d'un fil cranté est déterminée en mesurant le poids d'une section de fil de longueur déterminée. Par exemple pour une longueur de 1 m de fil, la section est calculée par la formule suivante: Volume mm ⁢ 3 / longueur mm = 1000 × Poids g / densité g / CM ⁢ 3 / 1000
    Figure imgb0001
  • Le pas d'hélice de l'enroulement des fils autour du noyau est avantageusement sensiblement constant et de préférence compris entre 200 et 300 mm.
  • L'élément filaire de renforcement de béton suivant l'invention peut être du type monocouche entourant le noyau central ou du type multi-couches. Par exemple, l'élément peut comporter une couche unique de six fils entourés en hélice autour du noyau central. Selon un autre exemple, l'élément comporte deux couches superposées entourant le corps central, la couche extérieure étant formée de neuf fils crantés, tandis que la couche intérieure est également formée par neuf fils, cette couche intérieure entourant le fil central. Contrairement à ceux de la couche extérieure dont les fils constitutifs sont nécessairement crantés, les fils de la couche intérieure peuvent être lisses, crantés eux aussi, ou présenter des empreintes en creux.
  • Selon une variante préférée, l'élément est réalisé en une nuance d'acier moyen carbone, par exemple 0,46 % C (en tous cas inférieur à 0,6 % et de préférence compris entre 0,3 et 0,6 %) assurant une résistance à la rupture comprise entre 1 000 et 1 300 N/mm2 environ et une rectitude telle que sa flèche maximale résiduelle, venant de sa déformation plastique sur un support d'enroulement, est inférieure à environ 25 mm par mètre de longueur (et de préférence la plus faible possible) lorsque celui-ci vient à être déroulé de son support au moment de son déploiement lors de la construction de l'ouvrage bétonné auquel il est destiné, la chaussée routière notamment. On notera que son diamètre est de l'ordre de 50 fois et plus inférieur à celui du mandrin d'enroulement qui le recoit..
  • Selon une forme de réalisation particulière, les fils crantés de la couche externe présentent au moins deux séries distinctes de crans: les crans d'une première série étant portés par une zone longitudinale de la surface du fil distincte de la zone longitudinale de la surface qui porte les crans de la deuxième série. Les crans ont préférentiellement une hauteur comprise entre 0,25 et 0,60 mm, une largeur au sommet comprise entre 1 et 1,5 mm, une longueur comprise entre 3 et 5 mm, et sont disposés, pour chaque série, les uns à la suite des autres avec un pas d'éloignement compris entre 3 et 6 mm.
  • L'élément filaire de renforcement selon l'invention présente avantageusement une section transversale moyenne hors tout comprise entre 90 et 200 mm2.
  • Avantageusement, l'élément a subi un traitement thermo-mécanique à une température comprise entre 200 et 500°C, et de préférence entre 350 et 450°C, ledit traitement étant effectué en continu sur l'élément soumis à un allongement compris entre 0,5 et 2%, de préférence d'environ 1 %. Un tel traitement thermo-mécanique permet de relâcher au besoin certaines contraintes mécaniques liées au processus de fabrication, mais également d'accroitre sa limite d'élasticité Re.
  • Comme on l'aura compris, un intérêt majeur de l'invention est de pouvoir présenter à la réalisation d'un ouvrage en béton armé devant ou pouvant être construit en continu, notamment au défilé sur le site d'utilisation lui-même, un élément filaire de renforcement souple en acier, doté de crans d'ancrage en surface, et déroulable sur place depuis sa bobine-support à mesure de l'avancement de l'ouvrage, donc de longueur théorique infinie, autrement-dit qui ne nécessite pas, contrairement aux barres rigides, de surlongueur de chevauchement à ligaturer pour assurer sa continuité une fois déposé dans l'ouvrage en cours de réalisation. Ainsi, l'élément présente avantageusement une longueur d'au moins 100 mètres, en particulier d'au moins 500 mètres, de préférence d'au moins 1 000 mètres.
  • Sa souplesse, quant à elle, résulte de la conception même de l'élément en fils toronnés autour d'une âme à la manière des câbles de traction, permettant notamment une courbure telle qu'une mise en couronne sur une bobine de stockage et de transport soit faisable. Il reste cependant nécessaire qu'une fois déployé de sa bobine, à mesure de l'avancement de l'ouvrage, sa courbure résiduelle (sa flèche) reste suffisamment faible, à savoir inférieure à 25 mm, et de préférence inférieure à 20 mm, de flèche par mètre de longueur, pour que son immersion dans le béton coulé avant prise n'impose pas de l'ancrer au sol autrement que par son extrémité au démarrage de l'ouvrage.
  • L'invention a aussi pour objet l'utilisation d'un élément filaire selon l'invention pour former une armature dans toute structure en béton devant ou pouvant être produite en continu sur son site d'usage, et donc un tel ouvrage en béton armé avec une armature au moins partiellement constituée avec un élément filaire suivant l'invention.
  • L'invention concerne encore le conditionnement de l'élément filaire selon l'invention sous la forme d'une bobine, le diamètre de l'élément à enrouler étant choisi pour être inférieur à 50 fois et plus le diamètre du mandrin-support qui le recoit. La bobine comporte ainsi une longueur d'élément qui peut être adaptée selon les besoins, par exemple une longueur de 100 m, 500 m, 1 000 m, 2 000m, 4 000m, 5 000m, 10 000 m, voire plus.
  • Enfin, l'invention a également pour objet un procédé de préparation d'un élément filaire de renforcement selon l'invention, dans lequel les portions successives d'un élément selon l'invention sont soumises à un traitement thermo-mécanique à une température comprise entre 200 et 500°C sous un allongement compris entre 0,5 et 2 % pendant un temps de 1 à 30 secondes, avant d'être soumis à un refroidissement forcé pour abaisser rapidement sa température en dessous de 150°C.
  • Des particularités et détails de l'invention ressortiront mieux de la description détaillée suivante dans laquelle il est fait référence aux dessins ci-annexés, sur lesquels:
    • la figure 1 est une vue longitudinale d'un élément suivant l'invention;
    • la figure 2 est une vue en coupe (à plus grande échelle) de l'élément de la figure 1;
    • la figure 3a est une vue à plus grande échelle d'un tronçon d'un fil cranté avant son placement en hélice autour du noyau central, tandis que la figure 3b est une coupe selon la ligne A-A du tronçon de la figure 3a;
    • la figure 4 est une vue schématique d'une bobine suivant l'invention,
    • et la figure 5 est une vue en coupe selon la ligne V-V de la bobine de la figure 4.
  • L'élément de renforcement (à sept fils) représenté aux figures 1 et 2 comprend un fil en acier 1 lisse formant le noyau central de l'élément et une série de six fils en acier crantés 2 formant une couche extérieure compacte recouvrant le noyau central 1.
  • Les crans sont formés à la fin de l'opération de tréfilage qui permet d'obtenir le diamètre désiré à partir d'un fil-machine approvisionné en couronnes. Le fil tréfilé passe dans une cage de finition à galets alvéolés qui impriment les crans à la surface du fil. Après toronnage, on réalise un traitement thermique (voir ci-après), le toron est alors bobiné et dirigé vers le parc d'expédition.
  • Le diamètre moyen des fils en acier 1 et 2 est par exemple d'environ 4 à 5 mm. Le diamètre moyen d'un fil cranté est calculé sur la base de son poids par unité de longueur. Le diamètre du fil 1 constituant le noyau est par exemple égal à environ 1,03 à 1,05 fois le diamètre moyen d'un fil cranté.
  • Les fils en acier crantés 2 sont toronnés autour du noyau central 1 à l'aide d'une toronneuse classique pour câbles pour former au final une nappe torsadée continue enveloppant le noyau. Au cours du toronage, chaque fil 2 suit ainsi un parcours en forme d'hélice dont le pas P est sensiblement constant et correspond à environ 23 cm.
  • Les fils 2 présentent trois rangées de crans occupant respectivement trois zones longitudinales distinctes de la surface 20, 21, 22. Chaque rangée s'étend sensiblement parallèlement à l'axe du fil considéré (voir sur la figure 3 le fil 2 avant son positionnement en hélice). Les rangées de crans 20, 21, 22 s'étendent à la surface du fil en formant un angle constant par rapport à l'axe central 24 du fil considéré (cet angle correspond à l'angle entre l'axe central et le plan de symétrie 25 d'un cran).
  • Les crans ont par exemple une hauteur "h " d'environ 0,4mm, une largeur à la base LB d'environ 1,6mm, une largeur au sommet LS d'environ 1,2mm, et un écartement E entre deux crans successifs d'environ 2,6mm (les crans sont donc disposés en hélice les uns à la suite des autres le long du fil avec un pas PP d'environ 4,2 mm.
  • Les rangées de crans sont par exemple disposées le long de zones longitudinales décalées de 120° entre elles afin d'être régulièrement réparties à la surface du fil Ainsi, les crans d'une rangée sont avantageusement décalés par rapport à la position longitudinale des crans des autres rangées. Les crans ont par exemple une longueur "1" correspondant à environ 100-120° de la circonférence du fil. La section transversale totale de l'élément est par exemple d'environ 90 à 200 mm2 pour un diamètre de l'élément de 11 à 19 mm.
  • Lors de la pose en hélice des fils 2 autour du fil-noyau 1, les crans ou dents des fils 2 se placent naturellement de manière à former des butées d'arrêt s'opposant à des mouvements longitudinaux des fils 2 par rapport au fil-noyau 1.
  • L'élément filaire représenté aux figures 1 et 2 est avantageusement soumis à un traitement thermique sous traction. Par exemple, le traitement est effectué de manière continue sur des portions successives de l'élément. Ce traitement est par exemple réalisé à une température d'environ 400°C en assurant un allongement par traction de 1% de la portion lors de son traitement thermique. Le traitement thermique est opéré pendant une dizaine de secondes. Après avoir été traité, la portion est soumise à une pulvérisation d'eau ou passe dans un bain d'eau de manière à abaisser brusquement (de manière quasi instan- tanée) sa température à moins de 100°C. Ce traitement permet d'éliminer des tensions présentes lors de la fabrication de l'élément, mais également d'accroître sa limite d'élas-ticité Re pour un allongement inférieur à 0,5%, par exemple pour un allongement de 0,2%.
  • Contrairement aux aciers de renforcement du béton par précontrainte, l'acier des fils 1 et 2 selon l'invention est choisi préférentiellement dans une nuance "mi-dur", à bas ou moyen carbone (i.e. avec une teneur en carbone n'exedant pas 0.6 % en poids) facilitant le crantage à froid, et de manière à ce que, d'une part, la résistance à la rupture Rm de l'élément se situe entre 800 et 1400 N/mm2 et de préférence entre 1100 et 1200 N/mm2, et que, d'autre part, après avoir été déroulé d'une bobine 10 avec un mandrin central 11 (voir figures 4 et 5) de diamètre supérieur à 50 fois le diamètre moyen de l'élément, par exemple un diamètre D du mandrin égal à 75 cm, la flèche maximale résiduelle venant de sa déformation sur le mandrin d'enroulement soit inférieure à 25 mm par mètre de longueur déroulée.
  • Des tests ont été effectués avec des torons selon l'invention (résistance à la rupture Rm de 1100 N/mm2, section transversale d'environ 95 mm2 fils crantés périphériques autour d'un fil en acier lisse) et avec des barres classiques d'un diamètre de l'ordre de 14 -16 mm.
  • Dans ces tests, on a placé les torons ou les barres dans des éléments en béton avec une profondeur d'ancrage de 28 cm. On a ainsi déterminé la force nécessaire au premier glissement, la contrainte au premier glissement, la force maximale de glissement, la contrainte de glissement au maximum. Dans tous les cas, la rupture d'adhérence ou de glissement a eu lieu bien avant la rupture mécanique des torons.
  • Les résultats de tests (effectués par l'Université Libre de Bruxelles; Faculté des Sciences Appliquées, Génie Civil) (glissement en fonction de la force appliquée) sont les suivants (basés sur trois mesures pour l'élément suivant l'invention et basés sur deux mesures pour les barres classiques):
    Type Force au premier glissement (en KN -valeur moyenne) Contrainte au premier glissement (en N/mm2 - valeur moyenne) Force maximale (en KN - valeur moyenne) Contrainte de glissement à la force maximale (en N/mm2 - valeur moyenne)
    Invention: Toron de 15,7 mm de diamètre (section droite de (section droite de 140 mm2) 65 (entre 60 et 68) 5,6 (entre 5.1 et 5.8) 106 (entre 104.5 et 107.7) 9 (entre 8.9 et 9.1)
    Comparatif: 1. Barre de 14 mm de diamètre (section droite de 153 mm2) 67 5.8 101.2 8.7
    2. Barre de 16 mm de diamètre (section droite de 202 mm2) 80 5.3 121.4 8.6
  • Il ressort de ce tableau que le toron de renforcement du béton suivant l'invention, après avoir été déroulé d'une bobine, permet d'obtenir des propriétés d'adhérence similaires à celles des barres rectilignes à béton classiques. L'enregistrement de la force de glissement en fonction du glissement pour les torons selon l'invention témoigne d'un comportement postcritique, avec perte d'adhérence progressive, similaire à celui des barres en béton.
  • L'élément selon l'invention est alors avantageusement utilisé pour réaliser des armatures longitudinales continues pour des tronçons de voies en béton, en procurant une diminution sensible du travail d'assemblage du ferraillage et en évitant de mauvaises liaisons de feraillage dans le sens longitudinal.
  • Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter aux exemples de réalisation donnés ci-avant, mais qu'elle s'étend à de multiples variantes et équivalents dans la mesure où sa définition donnée dans les revendications qui suivent est respectée.
  • Par exemple, si le noyau central est de préférence lui aussi en acier, comme les fils qui l'entourent, ce n'est pas pour autant une obligation. D'autres matières constitutives peuvent convenir. On prendra soin néanmoins à ce qu'elles puissent tenir aux températures élevées du traitement thermique du toron, si celui-ci doit avoir lieu.
  • En outre, la forme et l'orientation des crans à la surface des fils de la couche extérieure du toron peuvent être modifiées. En particulier, sur la même surface, une zone de crans peut avoir une autre orientation que les autres zones par rapport à l'axe du fil.
  • De même, par "crantage" ou "crans", il faut comprendre qu'il s'agit de motifs en relief afin d'assurer un effet d'ancrage du béton à la surface du fil. Ces motifs en relief peuvent être des motifs discontinus (des dents) répartis à la surface du fil, comme décrit dans les exemples ci-avant. Ils peuvent être aussi des motifs continus, formant alors plutôt des nervures à la surface du fil, étant toutefois entendu que dans une telle variante de réalisation, on perd un peu de surface spécifique d'ancrage du béton, toute chose égale par ailleurs, par rapport à la variante à dents.

Claims (10)

  1. Elément filaire de renforcement du béton armé pour la réalisation d'ouvrages en continu caractérisé en ce que ce qu'il est constitué par un toron comportant un noyau central (1) recouvert par au moins une couche externe formée par au moins six fils crantés en acier (2) enroulés en hélice autour de lui avec un pas compris entre 125 et 400 mm environ, et en ce que ledit toron est réalisé en acier assurant une résistance à la rupture comprise entre 800 et 1400 N/mm2 environ ainsi qu'une rectitude telle que sa flèche maximale soit inférieure à 25 mm environ pour 1 m de longueur, une fois le toron bobiné déployé
  2. Elément filaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pas des hélices est sensiblement constant et compris entre 200 et 300 mm.
  3. Elément filaire selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est réalisée en acier assurant une résistance à la rupture comprise entre 1000 et 1300 N/mm2 ainsi qu'une rectitude telle que la flèche maximale résiduelle est inférieure à 25 mm par mètre de longueur déroulée d'une bobine-support.
  4. Elément filaire selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les fils crantés (2) de la couche externe présentent au moins deux séries de crans (20, 21), les crans d'une première série (20) étant portée par une zone longitudinale de la surface distincte de la zone longitudinale de la surface qui porte les crans de la deuxième série (21), les crans ayant une hauteur comprise entre 0,25 et 0,6 mm, une largeur au sommet comprise entre 1 et 1,5 mm, une longueur comprise entre 3 et 5 mm, les crans étant disposés les uns à la suite des autres avec un pas d'éloignement compris entre 3 et 6 mm.
  5. Elément filaire selon la revendication 4, caractérisé en ce que les fils crantés (2) ont un diamètre moyen compris entre 3 et 6 mm.
  6. Elément filaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente une section transversale moyenne comprise entre 90 et 200 mm2.
  7. Elément filaire selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il a été soumis à un traitement thermo-mécanique à une température comprise entre 200 et 500°C, de préférence entre 350 et 450°C, ledit traitement étant effectué en continu sur l'élément soumis à un allongement compris entre 0,5 et 2%.
  8. Ouvrage en béton armé comprenant une armature métallique réalisée à partir d'éléments filaires de renforcement selon l'une quelconque des revendications précédentes.
  9. Bobine de stockage de l'élément filaire de renforcement selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle ledit élément est enroulé sur un mandrin-support avec un diamètre minimal d'enroulement d'au moins 50 fois le diamètre dudit élément.
  10. Procédé de préparation d'un élément filaire de renforcement selon la revendication 6, caractérisé en ce que, après mise en forme par tréfilage d'un fil-machine, les fils (1 et 2) qui le constituent sont soumis à un traitement thermo-mécanique à une température comprise entre 200 et 500°C, et de préférence entre 350 et 450°C, ledit traitement étant effectué en continu sur lesdits fils soumis à un allongement compris entre 0,5 et 2%, de préférence d'environ 1 %.
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