EP2851479B1 - Système de renforcement contre le poinconnement avec des tiges transversales ayant des têtes d'ancrage - Google Patents

Description

INTRODUCTION
• Les zones d'appui des dalles en béton armé et/ou précontraint sont soumises à des efforts de flexion et de cisaillement très importants. Elles sont ainsi souvent déterminantes pour la résistance et la capacité de déformation de la structure [1].
• Des défaillances dans les zones d'appui ont normalement lieu par poinçonnement du béton [1], c'est-à-dire, par la formation d'une fissure conique provoquant la pénétration de la surface d'appui dans la dalle (voir figure 1). Afin d'augmenter la résistance et la capacité de déformation de ces régions, différentes solutions ont été appliquées dans le passé :

1. 1. Modifier les dimensions de la surface d'appui et/ou les armatures flexionnelles de la dalle.
2. 2. Disposer une tête métallique permettant d'élargir la surface d'appui de la dalle (solution souvent adoptée pour de sollicitations très importantes).
3. 3. Plier les barres d'armature de flexion pour leur permettre de reprendre l'effort tranchant. Cette solution a été pratiquement abandonnée depuis les années 60's mais elle est encore présente dans quelques systèmes spéciales d'armature, plutôt pour l'amélioration de la capacité de déformation des dalles en béton.
4. 4. Ajouter des armatures transversales (de dimensions et propriétés comparables à l'armature à la flexion de la dalle) façonnées spécifiquement afin d'empêcher à la fissure conique de poinçonnement de s'ouvrir sans contrôle.
5. 5. Disposer de fibres dans le béton (éléments linéaires en acier ou plastique de faible diamètre et longueur et orientées de façon aléatoire).

Quand la modification des dimensions de la dalle ne s'avère pas possible pour de raisons économiques ou fonctionnelles, l'utilisation des armatures transversales est la solution la plus souvent utilisée. Elle permet l'utilisation efficace de la matière avec la disposition des éléments (en acier) à haute résistance et ductilité.

ETAT DE L'ART EN RAPPORT AVEC CETTE INVENTION

Par rapport aux systèmes d'armatures utilisés pour le renforcement de dalles en béton, plusieurs systèmes sont actuellement utilisés :

• Des étriers (barres d'armatures ordinaires) façonnés de façon a faciliter la pose de l'armature de flexion (figure 2a)
• Paniers d'armatures, avec plusieurs brins d'armature ancrées par adhérence (figure 2b)
• Barres d'armatures droites avec tête d'ancrage, disposées en vertical ou inclinées (une ou plusieurs barres de montage pouvant être présent dans un côté afin de faciliter la pose des éléments, figure 2c,d)
• Barres d'armatures droites avec tête d'ancrage d'un côté et soudés sur un rail de l'autre (figure 2e)

D'autres solutions ou de combinaisons des solutions précédentes sont toujours possibles [2]. En outre, de systèmes composés par de tiges scellées ou traversantes et ancrées aux extrémités au moyen de plaques ou d'éléments mécaniques sont également utilisés, mais leur emploi est restreinte au renforcement de dalles existantes (figure 2f).

La performance des différents systèmes dépend fortement de la qualité de l'ancrage (têtes forgées ou soudées, ancrage par adhérence) et des règles constructives appliquées au système (espacement des armatures transversales, quantité d'armature à disposition (figure 3 [2,3]).

DESCRIPTION DE L'INVENTION

Afin d'augmenter la résistance à l'effort tranchant et au poinçonnement, il a été observé expérimentalement que de barres inclinées montrent une meilleure performance que des pièces verticales (figure 3). Cependant, une inclinaison excessive des tiges peut induire des problèmes d'ancrage dans la zone comprimée de la dalle (intrados). Cette solution a également révélé de difficultés pour la pose des armatures transversales, particulièrement quand elles ne sont pas parallèles aux directions de l'armature flexionnelle.

EP 1 630 315 A1 divulgue un système de renforcement contre le poinçonnement d'une dalle en béton selon le préambule de la revendication 1.

L'invention prévoit un système de renforcement contre le poinçonnement d'une dalle en béton selon la revendication 1. Dans un mode de réalisation selon l'invention, une combinaison de tiges verticales et courbes avec tête d'ancrage est proposée, voir figure 4.

Les tiges sont composées de barres en acier ordinaire ou à haute résistance avec deux têtes d'ancrage (une à chaque extrémité de la barre, figure 4). Les barres peuvent être droites ou bien courbes. Pour les pièces courbes, la courbure peut être obtenue par une succession de pliages ponctuels ou bien par un rayon de pliage constant, et de zones droites peuvent également être envisagées selon le comportement statique du système et la méthode de fabrication des pièces.

Les tiges courbes, plus performantes du point de vu statique, sont disposées à proximité de la région d'appui (où les efforts sont maximaux) tandis que les pièces droites sont disposées dans de régions plus éloignées soumises à des efforts moins importants, voir figure 4.

Les tiges sont disposées en rayons à partir du bord de la colonne (figure 5) avec nombre variable selon le degré de sollicitation. Dans les rayons parallèles aux armatures flexionnelles, la combinaison de pièces courbes et droites est envisagée. En revanche, pour d'autres rayons, de pièces droites verticales sont envisagées afin de faciliter la pose des armatures (voir figure 5).

Cette disposition de tiges permet :

• D'accroitre les performances statiques par rapport à des armatures avec têtes d'ancrage verticales (voir figure 3). Ceci est justifié par la présence des éléments courbes inclinés dans la zone où ils sont interceptés par la fissure de poinçonnement
• De profiter des avantages de pose de tiges verticales pour les zones avec armature flexionelle non parallèle aux tiges ou loin de la zone de rupture (voir figure 5)

Ce système cible aussi une optimisation du coût du produit avec de pièces spéciales (courbes) dans la région où les sollicitations sont plus importantes et de pièces droites (plus économiques et simples à disposer) dans les régions moins sollicitées ou avec difficultés accrues de pose. Voir aussi figures 6A à 6B.

APPLICATIONS

L'invention a pour objectif de permettre le renforcement contre le poinçonnement de dalles en béton soumises à de charges concentrées très élevées. Le but en termes de résistance est de dépasser celles des produits similaires (systèmes d'armature contre le poinçonnement) actuellement dans le marché.

Ce produit pourrait être utilisé ainsi en remplacement de produits plus performants (et plus coûteus) comme par exemple les têtes métalliques contre le poinçonnement.

Un autre objectif de ce produit est d'améliorer la capacité de déformation des dalles, de façon similaire aux barres relevées. Ceci permettra l'utilisation de ce système en tant qu'armature d'intégrité (armature pour prévenir l'effondrement d'une dalle après un poinçonnement accidentel).

BIBLOGRAPHIE

1. [1] Muttoni, A. Punching shear strength of reinforced concrete slabs without transverse reinforcement, ACI Structural Journal, Farmington Hills, Mich., Vol. 105, No. 4, 2008, pp. 440-450
2. [2] Fernández Ruiz, M., Muttoni, A. Punching shear strength of reinforced concrete slabs with transverse reinforcement, ACI Structural Journal, Farmington Hills, Mich., Vol. 106, No. 4, 2009, pp. 485-494
3. [3] Fernández Ruiz, M., Muttoni, A., Performance and design of punching shear reinforcing systems, 3rd International fib congress, Washington, USA, 2010, 15 p.

DESCRIPTION DES FIGURES

A

ETAT DE L'ART

Figure 1:

Fissure de poinçonnement se développant dans une zone d'appui d'une dalle sans armature transversale.

Figure 2:

Exemples de systèmes d'armature de poinçonnement existants: (a) étriers; (b) cages d'étriers; (c) goujons verticaux; (d) goujons inclinés ; (e) goujons soudés sur un rail ; et (f) armature collée.

Figure 3:

Performance de systèmes d'armatures contre le poinçonnement en fonction de leur ancrage et type d'armature (adapté de [3]).

B

INVENTION

Figure 4:

Section transversale d'une dalle renforcée avec l'invention proposée : plusieurs goujons courbes sont disposés à proximité de la colonne (zone de sollicitations maximales) tandis que de goujons droites sont disposés dans les régions moins sollicitées.

Figure 5:

Vue en plan de la disposition des pièces et de l'armature de flexion de la dalle.

Figure 6A:

Ancre avec 2 pliages dans deux directions opposées en forme de «S».

Figure 6B:

Ancre avec une succession de pliages ponctuels et une partie droite entre les pliages ou ancres avec deux ou plusieurs pliages ponctuels et une partie droite entre les pliages.

Figure 7A:

Ancre avec pieds agrandi par une augmentation de volume.

Figure 7B:

Ancre avec au minimum une tête non perpendiculaire à la tige.

Figure 7C:

Ancre avec une tête agrandie pour améliorer l'introduction des efforts dans le béton.

Les systèmes des figures 7A à 7C ne comprennent pas de barre courbée. Ces systèmes ne font pas partie de l'invention.

Claims (12)

1. Système de renforcement contre le poinçonnement d'une dalle en béton comprenant des tiges, qui s'étendent, lorsque le système est installé dans la dalle, transversalement par rapport à la dalle, lesdites tiges sont composées d'une barre avec une tête d'ancrage transversales à chaque extrémité de ladite barre, lesdites têtes d'ancrage ayant un diamètre plus large que le diamètre de la barre, lesdites tiges ayant, lorsque le système est installé dans la dalle, une tête d'ancrage située à proximité de la surface supèrieure de la dalle et une tête d'ancrage située à proximité de la surface inférieure de la dalle, caractérisé en ce que la barre desdites tiges est courbée entre lesdites têtes d'ancrage.
2. Système selon revendication 1, caractérisée en ce que les barres courbées ont au moins une région droite.
3. Système selon revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les barres courbées ont au moins une région verticale en relation de la dalle en béton.
4. Système selon un des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les barres courbées ont au moins deux pliages dans directions égales ou différentes.
5. Système selon un des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les barres courbées composent conjointes une forme a voute.
6. Système selon un des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que au moins un des tètes ancrage est positionnée à angle non-droit en relation d'extrémité corrélative du barre courbées.
7. Système selon un des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que au moins un des tètes ancrage est positionnée à angle droit en relation d'extrémité corrélative des barres courbées.
8. Système selon un des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les barres courbées ont pour tète ancrage inferieure un pied agrandi en relation du chevet d'ancrage.
9. Système selon un des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les barres courbées ont pour leur extrémité inferieure une zone agrandie en relation du reste des barres courbées ou droites.
10. Système selon un des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'il contient une combinaison des tiges avec des barres courbées et des tiges avec des barres droites.
11. Système selon revendication 10, caractérisée en ce que les tiges avec des barres courbées sont disposées a proximité de la région d'appui tandis que les tiges avec des barres droites sont disposées dans de région plus éloignées.
12. Système selon un des revendications 1 a 11, caractérisée en ce que les barres courbées ou droites sont inclinées dans la zone d'une dalle en béton ou ils sont interceptes far des fissure de poinçonnement éventuelles.

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