EP2850259B1

EP2850259B1 - Barre d'armature à adhérence ameliorée et procédé de réalisation

Info

Publication number: EP2850259B1
Application number: EP13729991.3A
Authority: EP
Inventors: Marcel Matiere
Original assignee: Societe Civile de Brevets Matiere
Current assignee: Societe Civile de Brevets Matiere
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2016-08-24
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: WO2013171437A1; FR2990710A1; FR2990710B1; PL2850259T3; EP2850259A1; DK2850259T3; PT2850259T; US20150135629A1; ES2604470T3

Description

L'invention a pour objet une barre d'armature à adhérence améliorée pour une pièce en béton armé, en particulier une poutre, une dalle ou un poteau et couvre également les cages de ferraillage utilisant de telles barres et leurs procédés de réalisation.
On sait que le principe du béton armé consiste à combiner les qualités de résistance à la compression du béton et de résistance à la traction des armatures métalliques. Un élément de construction en béton armé se comporte, en effet, comme une pièce composite dans laquelle les barres d'armature et le béton, qui ont des coefficients de dilatation voisins, se déforment de la même façon sous l'effet des contraintes appliquées, au moins jusqu'à un effort limite.
Dans le cas, par exemple, d'une pièce en béton armé soumise à des efforts de flexion, on considère habituellement, pour le calcul des armatures, que cette pièce comporte, de part et d'autre d'un axe neutre, deux parties soumises, respectivement, à des efforts de compression encaissés par le béton et à des efforts de traction encaissés essentiellement par les barres d'armature longitudinales. On détermine donc par le calcul la section transversale qu'il convient de donner à chaque barre tendue pour résister aux efforts appliqués, compte tenu de la distance entre la face de parement de la partie comprimée et le centre de gravité de la barre.
Généralement, l'ensemble du ferraillage d'un élément en béton armé présente la forme d'une cage constituée de deux nappes de barres longitudinales, respectivement actives et passives, reliées entre elles par des étriers transversaux qui permettent la manipulation et la mise en place de l'ensemble de la cage et résistent, d'autre part, aux efforts tranchants.
Comme les forces extérieures qui sollicitent un élément en béton armé sont, généralement, appliquées sur le béton, c'est la liaison d'adhérence au niveau de l'interface acier-béton, c'est-à-dire de la gaine de béton entourant chaque barre, qui permet la mise en charge des armatures, nécessaire au fonctionnement normal de la structure. La capacité de transfert des efforts entre le béton et la barre d'armature dépend, donc, de la qualité de cette liaison d'adhérence.
Il est connu que, lorsque l'effort de traction appliqué dans la partie tendue d'une pièce en béton armé augmente, on observe tout d'abord une phase quasiment linéaire pendant laquelle l'effort de traction est transféré dans chaque barre par l'interface acier-béton qui se dégrade progressivement jusqu'à l'apparition, dans le béton, de microfissures causées par de petits déplacements entre la barre et le béton qui l'entoure. Si les efforts de traction continuent à augmenter, cette première phase quasi-linéaire est suivie d'une phase non linéaire pendant laquelle les microfissures se localisent en macrofissures moins nombreuses et plus larges, qui forment un réseau en « arêtes de poisson », avec une perte de l'adhérence et de la rigidité de l'interface.
Ces macrofissures permettent la pénétration de l'humidité et d'agents agressifs au contact de l'armature. Comme elles apparaissent, en premier lieu, du coté où l'enrobage est moins important, il est nécessaire de laisser une distance minimale d'enrobage entre une barre d'armature et la face de parement correspondante de la pièce pour éviter la corrosion de la barre et l'éclatement du béton. Cette distance d'enrobage imposée par la réglementation, peut être, par exemple, de 30 mm.
Il y a déjà longtemps, on a proposé, dans le document FR-A-765.943 , d'améliorer la résistance d'une poutre en béton armé, en remplaçant les barres rondes à section circulaire utilisées, habituellement, comme armatures, par des barres plates en forme de bandes métalliques à section rectangulaire. tout en conservant cette distance minimale imposée.
Dans une telle disposition, en effet, la largeur et l'épaisseur de chaque barre plate peuvent être choisies de façon à présenter la section transversale déterminée par le calcul de la façon habituelle afin de résister aux efforts appliqués. De telles barres d'armature plates sont, donc, à section égale, équivalentes aux barres rondes utilisées habituellement mais, pour une même distance d'enrobage, l'axe de la barre plate est plus éloigné du centre de gravité de la poutre que celui d'une barre ronde de même section et la résistance de la poutre peut, ainsi, être améliorée.
De même, à résistance égale, l'utilisation de barres d'armature plates permet de diminuer l'épaisseur globale de la cage de ferraillage et, par conséquent, de la pièce en béton, tout en conservant le même bras de levier entre les barres tendues et la face de parement opposée.
WO95/11351 A1 , US4116010A . FR765943A , EP0621380A1 et US2246578A décrivent des barres d'armature selon l'état de la technique. Cependant, pour empêcher le glissement du béton par rapport à la barre, il a été prévu, dans le document FR-A-765.943 , de ménager, sur une face de la barre, une série d'empreintes réalisées par laminage et correspondant chacune à un bossage en saillie sur l'autre face. Ces bossages et cavités ménagés, respectivement, sur les deux faces larges de la barre, ont une hauteur importante, du même ordre que l'épaisseur de la bande, afin de réaliser une liaison parfaite entre la barre et le béton, en empêchant tout glissement de l'un sur l'autre.
Toutefois, pour permettre la formation de tels bossages, ceux-ci doivent être écartés les uns des autres d'une distance du même ordre que la largeur de la barre plate et exercent donc sur le béton d'enrobage, des efforts de butée ponctuels, séparés les uns des autres, ce qui, à partir d'un certain niveau de traction, peut provoquer l'apparition de macrofissures plus ouvertes, avec un risque d'éclatement du béton.
Une telle disposition ne permet, donc, aucune progressivité dans la transmission des efforts entre la barre et la gaine de béton qui restent parfaitement solidarisées jusqu'à un effort limite de traction, à partir duquel la barre risque de se détacher brutalement du béton.
Par ailleurs, la réalisation d'une série de bossages sur une face et de cavités sur l'autre face, donne à la barre plate, dans sa partie centrale, un profil ondulé comportant, dans le sens longitudinal, une succession de rétrécissements en épaisseur qui constituent des points de faiblesse nuisibles à la résistance aux efforts de traction et pouvant provoquer une rupture de la barre pour un effort très inférieur à l'effort limite théoriquement applicable. D'ailleurs, les dispositions prévues dans ce brevet, publié en 1934, n'ont jamais été appliquées en pratique.
L'invention a pour objet de résoudre de tels problèmes et d'éviter, ainsi, les inconvénients de cette technique ancienne en bénéficiant, cependant, de tous les avantages apportés par l'utilisation de barres plates à adhérence améliorée comme armatures de béton armé.
Cet objet est atteint par la barre d'armature selon (la combinaison de caractéristiques de) la revendication 1. La présente invention concerne donc, d'une façon générale, la réalisation d'une barre d'armature à adhérence améliorée pour une pièce en béton armé, constituée d'un profilé métallique s'étendant suivant une direction longitudinale, ayant la forme d'une bande aplatie à section transversale sensiblement rectangulaire, avec deux faces larges opposées s'étendant entre deux cotés latéraux et comportant une pluralité de parties d'ancrage en saillie écartées longitudinalement les unes des autres et prenant appui sur le béton dans un sens opposé à un effort de traction appliqué sur la barre.
Conformément à l'invention, chacune des deux faces larges de la bande est munie d'une série de parties d'ancrage en forme de verrous allongés séparés les uns des autres par des parties creuses en forme de rainures et s'étendant transversalement sur toute la largeur de la bande, sensiblement jusqu'aux cotés latéraux de celle-ci, et chacun desdits verrous allongés s'étend en saillie sur une faible hauteur, ne dépassant pas un quart de l'épaisseur de la bande et présente, en section transversale, un profil sensiblement trapézoïdal, avec une face en relief de faible largeur par rapport à sa longueur et deux flancs inclinés de raccordement avec le fond allongé des rainures adjacentes qui constituent, pour chaque verrou, deux faces inclinées d'appui, chacune dans un sens, sur le béton d'enrobage, lesdites faces inclinées ayant chacune une forme allongée s'étendant entre les deux cotés de la bande, de façon à répartir les efforts d'appui sur toute la largeur de celle-ci.
Grâce à de telles dispositions, il devient possible d'assurer une excellente répartition des efforts d'appui sur tout le périmètre rectangulaire de la barre, sans risque de fragilisation de celle-ci et avec le maintien, sur toute sa longueur, d'une section transversale aussi constante que possible, afin de résister dans les meilleures conditions aux efforts de traction appliqués.
De façon particulièrement avantageuse, les verrous allongés ménagés sur chaque face de la bande sont écartés l'un de l'autre d'un pas constant ne dépassant pas la moitié de la largeur de la bande et, de préférence, compris entre une et trois fois l'épaisseur de la bande.
De préférence, les verrous ménagés, respectivement, sur les deux faces larges de la bande, sont parallèles et les verrous ménagés sur une face sont décalés longitudinalement d'un demi- pas par rapport aux verrous de la face opposée, de telle sorte que le fond de chaque rainure d'une première face se trouve sensiblement au droit d'un verrou de la seconde face.
Dans un mode de réalisation préférentiel, les verrous allongés ménagés, respectivement, sur les deux faces de la bande, s'étendent transversalement suivant des directions inclinées d'un angle non nul par rapport à l'axe longitudinal de la bande.
Selon une autre caractéristique préférentielle, les verrous allongés ménagés, respectivement, sur les deux faces de la bande, sont inclinés symétriquement, en des sens opposés, par rapport à l'axe longitudinal.
Avantageusement, sur chaque face de la bande, l'angle β d'inclinaison des verrous par rapport à l'axe, est compris entre 35° et 75°.
Dans un mode de réalisation particulier, les verrous d'ancrage ménagés sur chaque face large de la bande ont la forme de chevrons en V imbriqués, avec deux parties rectilignes inclinées symétriquement de part et d'autre de l'axe longitudinal de la bande.
Dans un autre mode de réalisation, les verrous d'ancrage ont une forme ondulée, symétrique par rapport à l'axe longitudinal de la bande.
Selon une autre caractéristique les verrous ménagés sur chaque face large de la bande, s'étendent jusqu'à une faible distance de chacun des bords latéraux de celle-ci, de façon à laisser, le long de chacun desdits bords, un méplat lisse ayant une faible largeur, de l'ordre de 0,2 e, e étant l'épaisseur moyenne de la bande.
Avantageusement, sur chacune des deux faces larges de la bande, les faces en relief des verrous allongés et les fonds des rainures sont situés, respectivement, dans deux plans parallèles s'étendant de part et d'autre d'un plan moyen dans lequel sont placés les deux méplats s'étendant, respectivement, le long des deux bords latéraux de la bande.
De préférence, les deux plans dans lesquels sont situés, respectivement, les faces en relief des verrous et les fonds des rainures, sont écartés d'une hauteur h pouvant aller de 0,08 e à 0,24 e, e étant l'épaisseur moyenne de la bande.
Par ailleurs, les flancs de raccordement entre les faces en relief des verrous et le fond des rainures correspondantes, qui constituent, pour chaque verrou, deux faces allongées d'appui, chacune dans un sens, sur le béton, sont inclinés d'un angle d'au moins 45°, par rapport à la face en relief dudit verrou.
L'invention couvre également une cage de ferraillage pour une pièce en béton armé, comportant deux nappes de barres d'armature reliées par des étriers et s'étendant à une faible distance d'enrobage, respectivement, de deux faces de parement écartées de la pièce.
Selon l'invention, au moins l'une des deux nappes de la cage est constituée de telles barres plates à adhérence améliorée et les étriers sont formés également de bandes plates métalliques, soudées alternativement sur les faces en relief des verrous d'ancrage allongés ménagés sur chacune des faces larges desdites barres plates.
Mais l'invention couvre aussi un procédé de réalisation de telles barres d'armature à adhérence améliorée. Selon l'invention, on réalise tout d'abord une barre métallique en forme de bande aplatie ayant deux faces larges opposées et centrée sur un axe longitudinal, puis cette bande aplatie est soumise à une passe de laminage entre deux rouleaux tournant autour d'axes parallèles et orthogonaux à l'axe longitudinal de la bande, lesdits rouleaux étant munis, sur leur périphérie, d'empreintes écartées, pour la formation, par laminage, de verrous allongés séparés par des rainures parallèles, sur chacune des deux faces larges de la bande.
Ces deux rouleaux de laminage sont munis chacun, sur leur périphérie, d'une alternance d'empreintes et de dents destinées à former, respectivement, les verrous et les rainures sur chacune des faces larges de la bande et s'étendant entre deux parties lisses de faible largeur, pour la formation de deux méplats le long des deux côtés latéraux de la bande.
Normalement, ces empreintes de formation des verrous sont régulièrement écartées le long de la périphérie de chacun des rouleaux de laminage, de façon à former des verrous écartés d'un pas constant. Mais, dans certains cas, les empreintes pourront être réparties le long de la périphérie de chacun des rouleaux de laminage, de façon à faire varier périodiquement les écartements des verrous réalisés sur chaque face large de la bande.
Mais l'invention sera mieux comprise par la description détaillée qui va suivre de certains modes de réalisation préférentiels, donnés à titre de simples exemples et représentés sur les dessins annexés.

La Figure 1 montre schématiquement, en perspective, une barre d'armature selon l'invention, munie de verrous orthogonaux à son axe longitudinal.
La Figure 2 montre schématiquement, dans deux modes de réalisation, l'effet d'un effort de traction appliqué sur une telle barre.
La Figure 3 est une vue partielle, en perspective, d'une barre d'armature munie de verrous inclinés par rapport à son axe longitudinal.
La Figure 4 est une vue schématique d'une telle barre, en coupe par un plan orthogonal à son axe longitudinal.
La Figure 5 est une vue de dessus d'une barre munie, sur ses deux faces, de verrous inclinés en des sens opposés.
La Figure 6 est une vue d'une barre de la figure 5, en coupe par un plan orthogonal à son axe longitudinal.
La Figure 7 est une vue de détail de cette barre, en coupe par un plan parallèle à son axe longitudinal.
La Figure 8 est une vue schématique de détail d'une cage d'armature utilisant des barres longitudinales selon l'invention.
La Figure 9 montre, en vue de dessus, deux variantes de réalisation d'une barre d'armature selon l'invention.
La Figure 10 montre schématiquement les étapes de réalisation d'une barre d'armature.
La Figure 11 est une vue de détail des rouleaux de laminage, en coupe selon la ligne I-I de la Figure 10.
La figure 12 est une vue en coupe transversale d'un autre mode de réalisation d'une barre aplatie.

Sur la Figure 1 qui est une demi-vue de détail en coupe longitudinale, on a représenté, en perspective, un premier mode de réalisation d'une barre d'armature selon l'invention constituée d'une bande plate métallique 1 centrée sur un axe longitudinal x' x et ayant une section transversale rectangulaire avec deux faces larges opposées, respectivement supérieure 10 et inférieure 10', s'étendant entre deux côtés latéraux 11.
Chacune des deux faces larges 10, 10' de la bande 1 est munie d'une série de parties en saillie allongées régulièrement écartées 2,2', séparées les unes des autres par des parties creuses en forme de rainures 3,3'.
Chaque partie en saillie 2,2' forme ainsi un verrou allongé qui présente, en section transversale à sa direction, un profil sensiblement trapézoïdal avec une face en relief 21 et deux flancs inclinés 22, 23 de raccordement avec le fond rectangulaire 31 des deux rainures 32,33 s'étendant respectivement de part et d'autre du verrou 2. Ces verrous 2 s'étendent transversalement sur presque toute la largeur l de la bande 1, sensiblement jusqu'aux cotés latéraux 11 de celle-ci et sont relativement rapprochés les uns des autres, le pas c d'écartement entre deux verrous successifs étant au plus égal à la moitié de la largeur I de la bande.
Pour une barre d'armature de béton armé, le rapport de la largeur nominale à l'épaisseur nominale est, normalement compris entre 4,5 et 6. De préférence, le pas d'espacement des verrous sera, donc, compris entre une et trois fois l'épaisseur de la bande.
Les verrous 2 ainsi rapprochés, ainsi que les rainures 3 qui les encadrent, ont donc une forme de rectangle allongé, avec une face en relief 21 de largeur très faible par rapport à sa longueur.
Un tel pas réduit d'espacement des verrous permet de ménager trois ou quatre verrous parallèles sur une longueur de bande correspondant à sa largeur alors que, dans la disposition ancienne du document FR-A-765,943 , les verrous étaient écartés d'un distance de l'ordre de la largeur de la bande.
Cette multiplication du nombre de verrous permet donc, pour des efforts d'appui équivalents, de réduire considérablement la hauteur des verrous et, par conséquent, le risque de fracturation du béton d'enrobage.
En pratique, la hauteur des verrous, c'est-à-dire l'écart entre le niveau des faces en relief 21 et celui du fond 31 des rainures 3, ne devra pas dépasser le quart de l'épaisseur e de la bande et sera, de préférence, comprise entre 0,08 e et 0,25 e.
De plus, comme les verrous ont une longueur sensiblement égale à la largeur de la bande, les flancs de raccordement 22,23 ont aussi la forme de rectangles allongés, de largeur très faible par rapport à leur longueur.
Les faces d'appui ainsi constituées permettent donc, d'une part, de réduire les efforts individuels de butée appliqués par chaque verrou sur le béton d'enrobage et, d'autre part, de répartir ces efforts sur toute la largeur de la bande.
Dans le mode de réalisation illustré par les figures 1 à 3, les verrous allongés 2 sont dirigés perpendiculairement à l'axe longitudinal x' x de la bande 1 et sont régulièrement écartés du pas c, alors que les verrous 2' de la face opposée 10' sont décalées longitudinalement d'un demi-pas. Le fond 31' de chaque rainure 3' de la face inférieure 10' se trouve, ainsi, sensiblement au droit de la face en relief 21 d"un verrou 2 de la face supérieure 10.
Comme indiqué plus haut, dans la technique ancienne décrite dans le document FR-A-765,943 , on réalise, dans la partie centrale de l'une des faces larges de la barre d'armature plate, une série de cavités déterminant chacune la formation d'un bossage en saillie sur l'autre face. Les cavités et les bossages ayant une hauteur du même ordre que l'épaisseur de la barre, il en résulte un profil ondulé avec une succession de points de moindre résistance.
Dans l'invention, en revanche, du fait que les verrous 2'2' sont ménagés sur les deux faces 10,10' de la bande et qu'ils ont une très faible hauteur, l'épaisseur de la partie active résistant aux efforts de traction reste du même ordre que l'épaisseur nominale de la barre d'armature et est pratiquement conservée sur toute sa longueur, dans le sens d'application d l'effort de traction.
Il est à noter que, pour plus de clarté, on a donné une hauteur maximale aux verrous représentés sur les figures 2 et 3.
Comme le montre schématiquement la figure 2, lorsque la barre plate rainurée 1 noyée dans le béton est soumise à un effort de traction T, le flanc incliné avant 22 de chaque verrou 2, exerce sur le béton, dans le sens longitudinal de traction, des efforts d'appui F, répartis sur toute la longueur de la face d'appui inclinée 22 et sensiblement perpendiculaires à celle-ci. Par conséquent, si les flancs 22 sont inclinés d'un angle α par rapport au plan de la face supérieure 10 de la bande, les efforts d'appui F sont inclinés, sensiblement, de l'angle complémentaire α1.
Il est à noter que, comme le montrent les deux schémas de la Figure 2, il est possible de faire varier l'angle d'inclinaison α des flancs 22, 23 par rapport au plan moyen de la bande et, par conséquent, l'angle complémentaire α1, α'1 d'inclinaison des efforts d'appui F, F'. Cependant, cet angle d'inclinaison α1, α'1 ne doit pas dépasser 45° afin d'éviter un risquede fendage du béton par effet de coin.
Etant donné que les verrous 2 sont rectilignes et s'étendent pratiquement sur toute la largeur I de la bande 1, chacun desdits verrous 2 exerce sur le béton, par sa face antérieure 22, des efforts d'appui dirigés suivant un plan moyen P incliné de l'angle α1 par rapport à la face large 10 de la barre 1.
De même, chacun des verrous 2' de la face inférieure 10' de la bande 1 exerce sur le béton, par sa face antérieure 22', des efforts d'appui qui sont dirigés suivant un plan moyen P' incliné d'un angle α^'1 par rapport à la face inférieure 10' de la bande 1.
Ainsi, lorsqu'une barre d'armature en forme de bande 1 est soumise à un effort de traction T, l'ensemble des rainures parallèles 2, 2' ménagées respectivement sur ses deux faces larges 10, 10' de cette bande 1, exerce sur le béton d'enrobage des efforts d'appui dirigés sensiblement suivant deux séries de plans parallèles P, P' inclinés symétriquement par rapport aux deux faces 10,10' de la bande 1.
De plus, en raison du profil trapézoïdal des verrous 2 et des rainures 3, les flancs inclinés 22, 22' des rainures 2, 2' qui s'étendent pratiquement sur toute la largeur de la bande, ont une hauteur sensiblement constante, de telle sorte que les efforts appliqués par chaque verrou sur le béton, lorsque la barre est soumise à une traction, sont répartis uniformément sur toute la longueur du verrou, c'est-à-dire sur toute la largeur de la barre 1.
En outre, comme chaque barre présente, en section transversale à son axe, un profil rectangulaire de faible épaisseur par rapport à sa largeur, la projection des verrous dans le sens longitudinal de l'effort de traction, qui correspond à la contrainte transmise par la barre au béton, peut s'étendre sur au moins 75% du périmètre de la barre, calculé à partir de la section nominale de celle-ci. Il en résulte un moindre risque de cisaillement du joint.
Par ailleurs, l'écartement longitudinal des plans moyens P,P' des efforts d'appui sur le béton correspond, sur chaque face 10,10' de la bande, au pas réduit c d'espacement des verrous allongés 2,2' qui, comme indiqué plus haut, est inférieur à la moitié de la largeur de la bande 1. De ce fait, les contraintes de butée qui s'exercent suivant deux directions inclinées symétriquement de part et d'autre du plan moyen de la bande, le long des deux séries de plans parallèles P,P', peu écartés les uns des autres, se répartissent donc de façon sensiblement uniforme sur toute la largeur et toute la longueur de la barre 1.
Cette répartition uniforme des contraintes de butée dans l'ensemble de la gaine de béton entourant la barre favorise, à partir d'un effort limite de traction, la formation progressive d'un ensemble de microfissures dont l'ouverture reste acceptable et, en cas d'accroissement de l'effort de traction, le nombre de ces microfissures augmente, ce qui permet d'éviter leur localisation en macrofissures d'ouverture préjudiciable.
Cette uniformisation, le long d'une barre d'armature tendue, de la répartition des efforts d'appui sur le béton permet donc de répartir également, sur une plus grande longueur, la mise en tension du béton et, par conséquent, le risque de fissuration. De ce fait, lorsque l'effort de traction transmis au béton dépasse la résistance de celui-ci, cet effort pourra se répartir sur une certaine longueur de la barre en formant progressivement des fissures multiples de faible largeur, permettant d'éviter un élargissement excessif d'une fissure localisée.
Par ailleurs, comme indiqué plus haut, les verrous 2' de la face inférieure 10' de la barre, sont décalés d'un demi-pas par rapport aux verrous 2 de la face supérieure 10 et sont donc placés sensiblement au droit des rainures 3 entre ceux-ci. Il en résulte que la section transversale de métal sur laquelle est appliqué l'effort de traction T reste sensiblement constante sur toute la longueur de la bande qui participe donc en totalité à la résistance alors que la résistance d'une barre d'armature classique à section circulaire doit être calculée uniquement en fonction de son diamètre nominal, sans tenir compte du volume de métal correspondant aux parties d'ancrage.
Il est à noter, en outre, que la réalisation de verrous et de rainures allongés s'étendant sur toute la largeur de la bande permet de conserver tous les avantages apportés par l'utilisation d'une bande plate comme barre d'armature.
En particulier, du fait que le périmètre d'une barre plate à section rectangulaire correspond à environ 1,5 fois la circonférence d'une barre ronde de même section transversale, l'utilisation, comme armatures, de barres plates munies, selon l'invention, de verrous allongés rapprochés les uns des autres, permet d'augmenter la liaison d'adhérence sur les faces en relief 21 des verrous 2 et les fonds 31 des rainures 3.
D'autre part, il est connu que, dans une barre ronde munie de verrous circulaires en saillie, les brusques variations de section de la matière peuvent entraîner une certaine fragilité au pliage de la barre. En revanche, l'utilisation de barres d'armature selon l'invention, comportant un grand nombre de verrous peu écartés et de faible hauteur, permet de réduire ce risque de fragilisation au pliage de la barre, par exemple pour former des crosses d'ancrage aux extrémités ou bien pour adapter le profil de la barre à la forme de la pièce ou à la répartition des contraintes dans la pièce en béton.
Cependant, comme les verrous 2 et les rainures 3 s'étendent pratiquement sur toute la largeur l de la bande, leurs extrémités risquent de former des angles vifs dangereux pour la manutention de la barre et pouvant faciliter une fissuration du béton lors de la mise en tension de la barre.
C'est pourquoi, comme le montrent les dessins, les verrous 2 et les rainures 3 ne s'étendent transversalement que sur une largeur un peu inférieure à celle de la bande plate 1, de façon à laisser, le long de chacun des deux bords latéraux de celle-ci, un méplat lisse 12 ayant une faible largeur, par exemple de l'ordre de 0,2 e, e étant l'épaisseur de la bande au niveau de chacun de ses cotés 11.
Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, les verrous allongés 2,2', ménagés, respectivement, sur les deux faces 10,10' de la bande et séparés les uns des autres par les rainures 3,3', sont dirigés perpendiculairement à l'axe longitudinal x',x de la barre. Il est, cependant, plus avantageux, dans un autre mode de réalisation de l'invention, représenté en perspective sur la Figure 3, que les verrous allongés 2,2', des deux faces 10,10' de la bande, soient inclinés d'un certain angle β par rapport à l'axe longitudinal x',x de la bande 1.
Il en est donc de même des plans P,P' dans lesquels sont situés, comme précédemment, les efforts d'appui exercés par l'ensemble des verrous 2,2' sur le béton d'enrobage.
De la sorte, comme le montrent les Figures 3 et 4, chacune des deux faces 10,10' de la barre 1 présente, suivant une direction perpendiculaire à l'effort longitudinal de traction T, une alternance de parties en saillie et de parties en creux correspondant à plusieurs verrous inclinés 2a, 2b, 2c dont les faces d'appui 22 croisent le plan de section transversale. Il en résulte une meilleure uniformisation, le long de l'axe longitudinal x' x, des efforts d'appui exercés sur le béton par les deux faces rainurées 10,10' de la barre 1, lorsque celle-ci est soumise à un effort longitudinal de traction.
L'angle d'inclinaison β des verrous peut être le même sur les deux faces 10, 10' qui sont alors munies de verrous parallèles 2, 2'qui, comme précédemment, peuvent être décalés d'un demi-pas, de façon que chaque verrou sur une face corresponde à une rainure sur l'autre face.
Cependant, dans un autre mode de réalisation encore plus avantageux et représenté en vue de dessus sur la Figure 5, les deux séries de verrous ménagées respectivement sur les deux faces larges 10, 10' de la bande sont inclinées symétriquement, d'un angle β sur la face supérieure 10 et de l'angle opposé β' sur la face inférieure 10'. De ce fait, les effets éventuels de décalage latéral se compensent et la barre 1 reste mieux centrée sur l'axe longitudinal x',x d'application de l'effort de traction T. De plus, comme chacune des deux faces 10, 10' comporte, en section transversale, une alternance de parties en saillie 2 et de parties en creux 2' décalés d'une faible hauteur par rapport à l'épaisseur de la bande, la section transversale globale de celle-ci reste sensiblement constante sur toute sa longueur.
Comme précédemment, les verrous inclinés 2,2' et les rainures 3,3' sont arrêtées à une faible distance des bords latéraux de la bande 1, afin de ménager, le long de chacun des cotés et sur chaque face 10,10' de la bande 1, un méplat lisse 12,12' ayant une faible largeur, de l'ordre de 0,2 e.
Par ailleurs, comme le montre la figure 4, sur chacune des faces larges 10,10', les faces en relief 21,21' des verrous 2,2' et les fonds 31,31' des rainures 3,3' sont situés, respectivement, dans des plans parallèles s'étendant de part et d'autre d'un plan moyen de la bande et dans lesquels sont placés les méplats lisses 12,12'.
L'invention couvre également un procédé original de réalisation de telles barres plates crantées, à partir d'un fil machine du commerce ou, plus généralement, d'une barre lisse à section circulaire.
Dans ce procédé, comme le montre schématiquement la Figure 10, une telle barre ronde 4 peut être tout d'abord soumise à une première passe de laminage entre deux rouleaux 41 tournant autour d'axes horizontaux 40, afin de lui donner l'épaisseur voulue e, puis à une seconde passe de laminage entre deux rouleaux 42 tournant autour d'axes verticaux, afin de régler sa largeur l. On obtient ainsi une bande plate 1 à section rectangulaire qui est alors soumise à une troisième passe de laminage entre deux rouleaux opposés 5, 5' tournant autour d'axes horizontaux 50, 50' parallèles aux faces larges 10, 10' et munis chacun sur sa périphérie, d'une alternance d'empreintes en creux 51, 51' destinées à former les verrous 2,2' et de dents 52, 52' destinées à former les rainures 3,3', de la façon représentée schématiquement sur la Figure 11 qui est une vue de détail en coupe par un plan l,l passant par les axes 50, 50' des rouleaux 5, 5'.
De préférence, les empreintes 51 et les dents 52 ménagées sur la périphérie de chacun des rouleaux 5, 5' ne s'étendent pas sur la totalité de la largeur de ceux-ci, afin de laisser, à leurs extrémités, des parties lisses 53, 53' pour la formation des méplats 12,12' le long des bords latéraux de chacune des deux faces 10,10' de la bande 1.
Par ailleurs, pour faciliter la mise en place du béton dans les rainures 3 et éviter des angles vifs aux extrémités des verrous 2, les empreintes 51 et les dents 52 ménagées sur la périphérie des rouleaux de laminage 5,5', ont une section trapézoïdale, en long comme en travers, de façon que, sur chacune des faces 10,10' de la bande 1, les verrous 2 se raccordent, à chaque extrémité, au méplat 12 correspondant, par une face inclinée 24, de même que les rainures 3 qui se terminent, à chaque extrémité, par une face inclinée 34 (Fig.3).
De telles barres d'armature crantées munies, sur leurs faces larges, de verrous et de rainures parallèles à profil en travers trapézoïdal, permettent de conserver tous les avantages apportés par l'utilisation de barres d'armature plates pour la réalisation d'une cage de ferraillage, par exemple de la façon décrite dans le document FR-A- 2 814 480 .
La figure 8, par exemple, est une vue de détail schématique, en coupe longitudinale, d'une pièce en béton 6 telle qu'une poutre ou une dalle soumise à des efforts de flexion, ayant deux faces de parement parallèles, respectivement une face tendue 61 sous l'effet des efforts appliqués et une face comprimée 62, et dans laquelle est noyée une cage de ferraillage 7 comportant deux nappes de barres longitudinales 71,72 se croisant avec des barres transversales 71',72', qui s'étendent à une faible distance d'enrobage, respectivement, des deux faces de parement 61,62 et sont reliées par des étriers 73. Comme cela est décrit dans le document FR-A-2 814 480 , les barres longitudinales et transversales sont avantageusement constituées de bandes plates, ainsi que les étriers transversaux qui peuvent être constitués d'une bande ondulée soudée alternativement, par ses sommets, sur les deux nappes de barres ou bien d'une série de languettes plates façonnées de façon à ménager, à leurs extrémités, deux faces planes de soudage, respectivement, sur les barres des deux nappes.
Selon l'invention, les barres longitudinales 71 s'étendant le long de la face tendue 61, sont constituées de bandes plates crantées du type décrit précédemment, comportant, sur chaque face large, une série de verrous d'ancrage parallèles séparés par des rainures. Toutefois, les fers plats transversaux 71' ainsi que les étriers en forme de bande ondulée 73 peuvent encore être facilement soudés sur les faces en relief planes 21 des verrous allongés 2, en raison du profil trapézoïdal et de la faible largeur de ces derniers.
D'ailleurs, la disposition des figures 3 et 4, comportant, sur chaque face large, une série de verrous parallèles, inclinés d'un même angle par rapport à l'axe longitudinal x' x de la barre 1, permet d'appliquer et de souder chaque fer transversal 71' sur les faces en relief 21 de plusieurs verrous voisins, et il en est de même pour les étriers 73, au sommet des ondulations.
Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-dessus à titre de simples exemples mais couvre également toutes les variantes utilisant des moyens équivalents et restant dans le même cadre de protection.
En particulier, s'il est avantageux que les verrous 2,2' soient écartés d'un pas constant c, le long de chaque face 10,10' d'une barre 1, il serait possible, dans certains cas, de régler la répartition des empreintes 51 et des dents 52 sur la périphérie des rouleaux de laminage 5,5' afin de faire varier périodiquement les écartements des verrous d'ancrage. Par exemple, on pourrait ainsi réaliser, sur chaque face 10, 10' de la bande 1, une alternance de zones de blocage munies de verrous et de zones laissées lisses, de la façon décrite en détail dans le document WO 2010/067023 A1 , afin de répartir le risque de fissuration sur la longueur de la pièce, en diminuant l'ouverture des fissures sous une certaine charge.
D'autre part, les verrous allongés 2,2' ménagés sur les deux faces de la bande, ne s'étendent pas nécessairement en ligne droite entre les deux cotés 11 a,11 b de la bande 1.
La figure 9, par exemple, montre deux variantes de l'invention. La partie supérieure montre, en vue de dessus, une barre plate 1 munie, sur sa face supérieure 10, de verrous d'ancrage 2 en forme de chevrons imbriqués, centrés sur l'axe longitudinal x',x de la bande. La face opposée 10' est également munie de verrous en chevrons imbriqués qui peuvent être tournés dans le même sens ou bien dans le sens opposé, afin de mieux résister à des efforts de traction alternés.
La partie inférieure de la figure 9 montre une autre variante dans laquelle les verrous 2a,2b, sont disposés en deux rangées ne s'étendant que sur la moitié de la largeur de la bande 1 et sont inclinés alternativement vers la droite et vers la gauche de l'axe longitudinal x',x.
Par ailleurs, il est plus avantageux que les flancs des verrous soient rectilignes, de façon que les efforts d'appui s'exercent suivant une succession de plans parallèles, mais on pourrait aussi réaliser des verrous ondulés.
En outre, s'il est préférable de soumettre un fer rond à deux passes de laminage successives, de la façon représentée sur la figure 10, afin de régler avec précision l'épaisseur et la largeur de la bande plate, il n'est cependant pas indispensable que celle-ci ait une section rigoureusement rectangulaire. En effet, dans un mode de réalisation plus simple, il serait possible de soumettre la barre ronde à une seule passe de laminage pour obtenir une bande à section oblongue, de la façon représentée sur la figure 12, une telle bande pouvant encore être munie de verrous allongés sur chacune de ses faces larges.
Enfin, le rainurage des faces larges de la bande pourrait être supprimé à certains endroits et sur une faible longueur, par exemple pour le marquage de la barre.

Claims

Barre d'armature à adhérence améliorée pour une pièce en béton armé, constituée d'un profilé métallique (1) s'étendant suivant une direction longitudinale, ayant la forme d'une bande aplatie à section transversale sensiblement rectangulaire, avec deux faces larges opposées (10,10') s'étendant entre deux cotés latéraux (11,11') et comportant une pluralité de parties d'ancrage en saillie écartées longitudinalement les unes des autres et prenant appui sur le béton dans un sens opposé à un effort de traction appliqué sur la barre (1), de manière en ce que chacune des deux faces larges (10,10') de la bande (1) est munie d'une série de parties d'ancrage en forme de verrous allongés (2,2') séparés les uns des autres par des parties creuses (3,3') en forme de rainures et s'étendant transversalement sur toute la largeur de la bande (1), sensiblement jusqu'aux cotés latéraux (11,11') de celle-ci, que chacun desdits verrous allongés(2) s'étend en saillie sur une faible hauteur, ne dépassant pas un quart de l'épaisseur de la bande (1) et présente, en section transversale, un profil sensiblement trapézoïdal, avec une face en relief (21) de faible largeur par rapport à sa longueur et deux flancs inclinés (22,23) de raccordement avec le fond allongé (31,31') des rainures adjacentes (3,3'), qui constituent, pour chaque verrou (2), deux faces inclinées (22,23) d'appui, chacune dans un sens, sur le béton d'enrobage, lesdites faces inclinées (22,23) ayant chacune une forme allongée s'étendant entre les deux côtés de la bande (1), de façon à répartir les efforts d'appui sur toute la largeur de celle-ci, caractérisée par le fait que, sur chaque face large (10, 10') de la bande (1), les verrous d'ancrage allongés (2, 2') s'étendent jusqu'à une faible distance de chacun des bords latéraux (11a, 11b) de la bande (1), de façon à laisser un méplat lisse (12) de faible largeur le long de chacun desdits bords (11, 11').
Barre d'armature selon la revendication 1, caractérisée par le fait que, sur chaque face (10,10') de la bande (1), les verrous allongés (2,2') sont écartés l'un de l'autre d'un pas constant (c) ne dépassant pas la moitié de la largeur (l) de la bande (1).
Barre d'armature selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que, sur chaque face (10,10') de la bande (1), les faces en relief (21,21') des verrous allongés (2,2') ont une largeur inférieure à la moitié de la largeur (l) de la bande (1).
Barre d'armature selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les verrous allongés (2,2') s'étendent transversalement suivant des directions inclinées d'un angle non nul par rapport à un axe longitudinal de chaque face (10,10') de la bande (1).
Barre d'armature selon la revendication 4, caractérisée par le fait que les verrous allongés (2,2') ménagés, respectivement, sur les deux faces (10,10') de la bande (1) sont inclinés symétriquement, en des sens opposés, par rapport à l'axe longitudinal X', X, de la bande (1).
Barre d'armature selon l'une des revendications 4 et 5, caractérisée par le fait que, sur chaque face (10,10') de la bande(1), les verrous allongés (2,2') sont parallèles et inclinés d'un angle β compris entre 35° et 75°.
Barre d'armature selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les verrous d'ancrage (2, 2') ménagés sur chaque face large (10, 10') de la bande (1) ont la forme de chevrons en V imbriqués, avec deux parties rectilignes inclinées symétriquement de part et d'autre d'un axe longitudinal (X', X) de la bande (1).
Barre d'armature selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisée par le fait que les verrous d'ancrage (2, 2') ménagés sur chaque face large (10, 10') de la bande (1) ont une forme ondulée, symétrique par rapport à l'axe longitudinal (X', X) de la bande (1). par le fait que, sur chaque face large (10, 10') de la bande (1), les verrous d'ancrage allongés (2, 2') s'étendent jusqu'à une faible distance de chacun des bords latéraux (11a, 11b) de la bande (1), de façon à laisser un méplat lisse (12) de faible largeur le long de chacun desdits bords (11, 11').
Barre d'armature selon l'une des revendications1 à 8, caractérisée en ce que les méplats (12) ménagés, respectivement, le long des deux bords latéraux (11, 11') de la bande (1), sur chacune de ses faces larges (10, 10'), ont une largeur de l'ordre de 0,2 e, e étant l'épaisseur moyenne de la bande.
Barre d'armature selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que, sur chaque face large (10, 10') de la bande (1), les faces en relief (21) des verrous (2) et les fonds (31) des rainures (3) sont situés, respectivement, dans deux plans parallèles s'étendant de part et d'autre d'un plan moyen Q de la face large (10), dans lequel sont placés les deux méplats (12a, 12b) s'étendant, respectivement, le long des deux bords latéraux (11a, 11b) de la bande (1).
Barre d'armature selon la revendication 10, caractérisée en ce que les deux plans dans lesquels sont situés, respectivement, les faces en relief (21) des verrous (2) et les fonds (31) des nervures (3), sont écartés d'une hauteur h pouvant aller de 0,08 e à 0,24 e, e étant l'épaisseur moyenne de la bande (1).
Barre d'armature selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les flancs (22, 23) de raccordement entre les faces en relief (21) des verrous et le fond (31) des rainures (3) correspondantes, sont inclinés d'un angle α d'au moins 45°, par rapport à un plan dans lequel sont placées lesdites faces en relief (21).
Barre d'armature selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les verrous d'ancrage (2) sont espacés longitudinalement d'un pas (c) compris entre une et trois fois l'épaisseur moyenne e de la bande (1).
Cage de ferraillage (7) pour une pièce en béton armé (6) comportant deux nappes de barres d'armature reliées par des étriers et s'étendant à une faible distance d'enrobage, respectivement, de deux faces (61, 62) de parement écartées de la pièce (6), caractérisée par le fait qu'au moins l'une des deux nappes de la cage est constituée de barres (71) à adhérence améliorée selon l'une des revendications précédentes, et que les étriers sont formés de bandes plates métalliques (73), soudées alternativement sur les faces en relief (21) des verrous d'ancrage (2) desdites barres (71) à adhérence améliorée.
Procédé de réalisation d'une barre d'armature selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce que l'on réalise tout d'abord une barre métallique (1) en forme de bande aplatie ayant deux faces larges opposées (10, 10') et centrée sur un axe longitudinal (x' x) et que ladite bande (1) est soumise à une passe de laminage entre deux rouleaux (5, 5') tournant autour d'axes parallèles (50, 50') et orthogonaux à l'axe longitudinal (x' x) de la bande (1), lesdits rouleaux (5, 5') étant munis, sur leur périphérie, d'empreintes écartées (51), pour la formation, par laminage, de verrous allongés (2) séparés par des rainures parallèles (3), sur chacune des deux faces larges (10, 10') de la bande (1).
Procédé selon la revendication 15, caractérisé en ce que les deux rouleaux de laminage (5, 5') sont munis chacun, sur leur périphérie, d'une alternance d'empreintes (51) et de dents (52) destinées à former, respectivement, les verrous (2) et les rainures (3) sur chacune des faces larges (10, 10') de la bande (1) et s'étendant entre deux parties lisses (53) pour la formation de deux méplats (12) le long des deux côtés latéraux (11a, 11b) de la bande (1).
Procédé selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que les empreintes (51) de formation des verrous (2) sont régulièrement écartées le long de la périphérie de chacun des rouleaux de laminage (5, 5').
Procédé selon d'une des revendications 15 et 16, caractérisé en ce que les empreintes (51) sont réparties le long de la périphérie de chacun des rouleaux de laminage (5, 5') de façon à faire varier périodiquement les écartements des verrous (2) obtenus sur chaque face large (10, 10') de la bande (1).