FR2627526A1 - Method for making mixed concrete metal structure - has metal I=beam supporting tensioning members and concrete slab supporting compression member with top covered in at least two zones - Google Patents
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Abstract
Description
L'invention a pour objet un procédé de fabrication d'une structure mixte comprenant d'une part une partie métallique utilisée essentiellement pour supporter des contraintes de traction, d'autre part une partie en béton solidarisée etroitement avec ta partie métallique et utilisée essentielLement pour supporter des contraintes de compression et etant en état de précontrainte dans sa dimension longitudinale. The subject of the invention is a method of manufacturing a mixed structure comprising on the one hand a metal part used essentially to withstand tensile stresses, on the other hand a concrete part which is tightly secured to the metal part and used essentially for withstand compression stresses and being in a prestressed state in its longitudinal dimension.
On sait que les métaux, et principalement
L'acier largement utilisé dans de nombreuses constructions et dans de nombreux ouvrages (planchers de bâtiment, pont...) ont une résistance élevée à La traction et à la compression.We know that metals, and mainly
The steel widely used in many constructions and in many works (building floors, bridge ...) have a high resistance to traction and compression.
Mais, en pratique, L'acier est employé dans les constructions sous forme de tôles minces ou de profils élancés qui supportent mal Les efforts de compression.However, in practice, steel is used in constructions in the form of thin sheets or slender profiles which do not withstand compression forces.
Le béton a une bonne résistance à la compression et une résistance faible à la traction. Concrete has good compressive strength and low tensile strength.
On a donc été conduit à réaliser des structures mixtes comprenant des poutres métalliques ayant une membrane destinée à être tendue, c'est-à-dire à travailler à la traction, et une autre membrane qui est étroitement solidaire d'une dalle en béton faisant aussi partie de la structure et destinée à etre comprimée, c'est-à-dire à travaitler à la compression. Classiquement, jusqu'à présent, la sol i- darisation de La partie en béton avec la partie métallique resulte de d'adhérence du béton au métal, étant donné que la première est coulée directement sur La seconde apres adjonction du coffrage habituel là ou il est nécessaire. We have therefore been led to produce mixed structures comprising metal beams having a membrane intended to be tensioned, that is to say to work in traction, and another membrane which is closely secured to a concrete slab making also part of the structure and intended to be compressed, that is to say to work with compression. Conventionally, up to now, the soil of the concrete part with the metal part results from adhesion of the concrete to the metal, since the first is poured directly on the second after adding the usual formwork where it is necessary.
Mais, selon Le signe des moments fléchissants, en particulier pour les poutres continues, il arrive que certaines parties de la dalle en beton soient soumises à des contraintes de traction ; -il en résulte des risques de fissuration. On élimine habituellement ce risque en mettant la dalle en béton en état de précontrainte, apres son durcissement et, par conséquent, apres sa coulée directement sur la partie métallique de la structure, c'est-à-dire lorsque l'adhérence s'est établie entre Les deux parties. But, according to the sign of the bending moments, in particular for the continuous beams, it happens that certain parts of the concrete slab are subjected to tensile stresses; -There is a risk of cracking. This risk is usually eliminated by putting the concrete slab in a prestressed state, after it has hardened and, therefore, after it has been poured directly onto the metal part of the structure, that is to say when the adhesion has established between the two parties.
La précontrainte imposée à la dalle en bêton est faite dans sa dimension longitudinale selon une technique bien connue qu'il n'est pas nécessaire de décrire. Du fait de l'adhérence du bêton avec l'acier, une fraction importante de la précontrainte est communiquée à la partie en acier. Quand
cette dernière est composée de poutres en I, ou en caisson, comme c'est généralement le cas, Les membrures supérieures qui adhèrent au bêton supportent cette précontrainte transmise mais les âmes des poutres ont tendance à se voiler ou à se plisser.The prestress imposed on the concrete slab is made in its longitudinal dimension according to a well-known technique which it is not necessary to describe. Due to the adhesion of the concrete to the steel, a significant fraction of the prestress is communicated to the steel part. When
the latter is made up of I-beams, or in a box, as is generally the case. The upper members which adhere to the concrete support this transmitted prestress, but the webs of the beams tend to veil or crease.
L'invention a pour but principal d'apporter un procédé de fabrication d'une structure mixte bêton-métal qui élimine totalement toute transmission de la précontrainte de la partie en bêton à la partie en métal et, en conséquence, tout risque de déformation indésirable de cette partie en métal. The main object of the invention is to provide a method of manufacturing a mixed concrete-metal structure which completely eliminates any transmission of the prestressing from the concrete part to the metal part and, consequently, any risk of undesirable deformation. of this metal part.
Pour fabriquer une structure mixte telle que définie plus haut,- on réalise la partie métallique de la structure avec une face supérieure qui supportera la poutre en béton, on ajoute le coffrage nécessaire et, selon un premier aspect de l'invention, on enduit ladite face supérieure d'une couche de matière d'anti-adhérence, on coule la partie en béton, et on la laisse se solidifier, on met cette partie en état de précontrainte dans le sens désiré selon la technique connue en soi, puis on ancre solidement la partie en béton à la partie métallique. To manufacture a mixed structure as defined above, - the metal part of the structure is produced with an upper face which will support the concrete beam, the necessary formwork is added and, according to a first aspect of the invention, the said coating is coated upper face of a layer of non-stick material, pour the concrete part, and let it solidify, put this part in a prestressed state in the desired direction according to the technique known per se, then anchor securely the concrete part to the metal part.
La matière d'anti-adhérence utilisée est constituée par toute matière compatible avec le béton et avec le métal, capable de s'opposer au contact direct entre le métal et le béton jusqu'à la solidification de ce dernier. A titre d'exemple, on peut citer la graisse, la peinture, une feuille de matière plastique, une couche de revêtement en matière plastique. The non-stick material used consists of any material compatible with concrete and with metal, capable of opposing direct contact between metal and concrete until the latter solidifies. By way of example, mention may be made of grease, paint, a sheet of plastic material, a coating layer of plastic material.
L'ancrage de la partie en béton à la partie métallique peut être réalisé à l'aide de boulons traversant à la fois la partie en béton et une zone de la partie métallique, ou de goujons fixés à la partie métallique et noyés dans une région à remplissage différé de la partie en béton, ou à l'aide de plaques fixées à la face inférieure de la partie en béton et soudées ensuite à la partie métallique. The anchoring of the concrete part to the metal part can be carried out using bolts crossing both the concrete part and an area of the metal part, or studs fixed to the metal part and embedded in a region delayed filling of the concrete part, or using plates fixed to the underside of the concrete part and then welded to the metal part.
Selon un second aspect de L'invention, on coule la partie en béton indépendamment et séparément de La partie métallique, soit en totalité, soit par tronçons et on laisse solidifier ; ensuite, on met en place La partie en béton sur
La face supérieure de la partie métallique, on met cette partie en béton en état de précontrainte puis on L'ancre solidement à ta partie métallique.According to a second aspect of the invention, the concrete part is poured independently and separately from the metal part, either entirely or by sections and allowed to solidify; then we put the concrete part on
The upper face of the metal part, put this concrete part in a prestressed state and then anchor it securely to your metal part.
Les mêmes moyens d'ancrage que ceux mentionnés ci-dessus peuvent être utilisés. The same anchoring means as those mentioned above can be used.
Le second aspect du procédé de l'invention admet une variante de mise en oeuvre selon Laquelle avant la mise en place de la partie en béton sur la face supérieure de La partie métallique, on dépose sur cette face supérieure une couche d'une résine à polymérisation lente, on met en place la partie en béton sur cette couche de résine, on met cette partie en béton en état de précontrainte, on laisse la résine se polymériser en totalité. Avec cette variante la résine pplymérisée sert de moyen d'ancrage de la partie en béton à la partie métallique. On entend donc ici par polymérisation Lente une durée de polymérisation suffisamment longue pour que la solidarisation de la partie en béton et de la partie métallique ne se produise pas avant que la mise en état de précontrainte de la partie en béton soit terminée. The second aspect of the process of the invention admits a variant of implementation according to which before the placing of the concrete part on the upper face of the metal part, a layer of a resin is deposited on this upper face. slow polymerization, the concrete part is placed on this layer of resin, this concrete part is put in a prestressed state, the resin is allowed to polymerize entirely. With this variant, the polymerized resin serves as a means of anchoring the concrete part to the metal part. Here, therefore, the term “slow polymerization” is understood to mean a sufficiently long polymerization period so that the joining of the concrete part and the metal part does not occur before the prestressing of the concrete part has been completed.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de La des ration détaillée qui suit, donnée en référence aux dessins annexés, à titre d'exemple indicatif et non limitatif. Dans ces dessins :
- la figure 1 est une vue schématique partielle d'une structure mixte réalisée selon le procédé de l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique en coupe longitudinale selon 2-2 de ta figure 1 d'une structure mixte réalisée par coulage en place selon le premier aspect de l'in vention ;
- la figure 3 montre une vue schématique d'un mode d'ancrage d'une dalle précontrainte en bêton à une poutre métallique, selon L'invention ;
- la figure 4 montre une variante du mode d'ancrage d'une dalle en bêton précontraint à une poutre métallique ;;
- la figure 5 montre une autre variante de réalisation de l'ancrage d'une dalle en béton précontraint à une poutre métallique.The invention will be better understood with the aid of the detailed ration which follows, given with reference to the accompanying drawings, by way of indicative and nonlimiting example. In these drawings:
FIG. 1 is a partial schematic view of a mixed structure produced according to the method of the invention,
- Figure 2 is a schematic view in longitudinal section on 2-2 of Figure 1 of a mixed structure produced by casting in place according to the first aspect of the invention;
- Figure 3 shows a schematic view of an anchoring method of a prestressed concrete slab to a metal beam, according to the invention;
- Figure 4 shows a variant of the method of anchoring a pre-stressed concrete slab to a metal beam;
- Figure 5 shows another alternative embodiment of the anchoring of a prestressed concrete slab to a metal beam.
En se référant tout d'abord à la figure 1, on voit une structure mixte en béton et en métal désignée par la référence générale 1 qui peut faire partie d'un pont ou d'un plancher d'un bâtiment. Cette structure mixte 1 réalisée selon le procédé de I' invention comprend d'une part une partie métallique 2 ayant des poutres 3 et d'autre part une dalle 4 en béton précontraint qui est disposée sur Les poutres 3 et auxquelles elle est solidement ancrée par des moyens d'ancrage que l'on décrira plus loin. Referring first to Figure 1, we see a mixed concrete and metal structure designated by the general reference 1 which can be part of a bridge or a floor of a building. This mixed structure 1 produced according to the method of the invention comprises on the one hand a metal part 2 having beams 3 and on the other hand a slab 4 of prestressed concrete which is placed on the beams 3 and to which it is firmly anchored by anchoring means which will be described later.
Dans l'exemple décrit ici, les poutres 3 sont des poutres profilées du commerce du type IPE ou IPN ayant une membrure supérieure 5 et une face supérieure pante 6. In the example described here, the beams 3 are commercially profiled beams of the IPE or IPN type having an upper chord 5 and an upper dovetail face 6.
La figure 2 illustre le premier aspect de l'invention selon lequel la dalle 4 est réalisée directement sur la partie-métallique 2 préalablement mise à sa place définitive. FIG. 2 illustrates the first aspect of the invention according to which the slab 4 is produced directly on the metal part 2 previously placed in its final place.
Après exécution du coffrage nécessaire, de façon connue en soi, on enduit selon le procédé de l'invention la face supérieure 6 des membrures 5 d'une couche de graisse 8 dont le rôle est d'empêcher L'adhérence du béton avec le métal des poutres. La couche de graisse 8 a une épaisseur suffisante pour que pendant la coulée du béton frais qui a lieu ensuite, ce béton ne vienne pas en contact avec les poutres 3. Ainsi qu'il est habituel, des gaines 9 sont noyées dans l'épais- seur de la dalle 4 pour le passage des câbles de précontrainte 10. After completion of the necessary formwork, in a manner known per se, the upper face 6 of the members 5 is coated with a layer of grease 8 according to the method of the invention, the role of which is to prevent the adhesion of the concrete with the metal. beams. The layer of grease 8 has a sufficient thickness so that during the pouring of the fresh concrete which then takes place, this concrete does not come into contact with the beams 3. As is usual, sheaths 9 are embedded in the thick - floor slab 4 for the passage of the prestressing cables 10.
Après un durcissement suffisant du béton, la dalle 4 est mise en état de précontrainte à l'aide des câbles 10, de la façon habituelle, et c'est ensuite que, selon l'invention, la dalle 4 est ancrée à La partie métallique 2. After sufficient hardening of the concrete, the slab 4 is put into a prestressed state using the cables 10, in the usual way, and it is then that, according to the invention, the slab 4 is anchored to the metal part. 2.
La figure 3 montre que l'ancrage est réalisé à l'aide de boulons 11 traversant les ailes supérieures 3A des poutres 3 et la totalité de l'épaisseur de La dalle 4 précontrainte. A cet effet des trous 12 sont percés dans les ailes 3A et des trous 13 correspondant sont ménagés dans la dalle 4 pendant la coulée du béton. Ces derniers trous 13 ont un élargissement 14 du côté de La face supérieure de La dalle 4 pour la réception de la tête des boulons 11. FIG. 3 shows that the anchoring is carried out using bolts 11 passing through the upper wings 3A of the beams 3 and the entire thickness of the pre-stressed slab 4. For this purpose holes 12 are drilled in the wings 3A and corresponding holes 13 are formed in the slab 4 during the pouring of the concrete. These latter holes 13 have a widening 14 on the side of the upper face of the slab 4 for receiving the head of the bolts 11.
La figure 4 montre une variante de réalisation de
L'ancrage de la daLle 4 précontrainte à la partie métallique 2. Des goujons 15 sont préalablement soudés à la face supérieure 6 des ailes 3A, de loin en loin, avec un pas prédéterminé ; ces goujons 15 ont une hauteur au plus égale et de préférence inférieure à L'épaisseur envisagée de La dalLe 4.Figure 4 shows an alternative embodiment of
The anchoring of the pre-stressed daLle 4 to the metal part 2. Studs 15 are previously welded to the upper face 6 of the wings 3A, from time to time, with a predetermined pitch; these studs 15 have a height at most equal and preferably less than the envisaged thickness of the slab 4.
Au moment de La coulée du béton composant cette dernière une cavité 16 exempte de béton est réservée à L'emplacement de chaque paire de goujons 15 à une dimension suffisante en sens transversal pour que, pendant la mise de la dalle en état de précontrainte, cette dalle ne vienne pas en contact avec les goujons 15. Après exécution de L'opération de précontrainte, on remplit de béton frais ISA chaque cavité 16, de telle sorte que les goujons 15-sont noyés dans l'épaisseur de La dalle 4.At the time of the pouring of the concrete composing the latter, a concrete-free cavity 16 is reserved for the location of each pair of studs 15 of sufficient dimension in the transverse direction so that, during the placing of the slab in the prestressed state, slab does not come into contact with the studs 15. After execution of the prestressing operation, each cavity 16 is filled with fresh ISA concrete, so that the studs 15 are embedded in the thickness of slab 4.
Bien évidemment les gaines 9 de passage des câbles 10 sont prévues en dehors de la situation des goujons 15 et des cavités 16.Obviously the sheaths 9 for the passage of the cables 10 are provided outside the position of the studs 15 and the cavities 16.
La figure 5 montre une autre variante selon laqueLle les goujons15 ne sont pas fixés directement aux poutres métalliques 3 mais à une plaque intermédiaire métallique 17 qui repose sur la face supérieure 6 de La partie métallique 2 de la structure mixte. Par conséquent les goujons 15 sont fixés à la face de la plaque intermédiaire 17 qui est tournée vers La dalle 4. On peut concevoir, en relation avec chaque poutre 3, une plaque 17 qui s'étend sur toute la longueur de la face supérieure 6 de chaque poutre d'où il résulte que la dalle 4 n'est nulle part en contact avec cette face supérieure 6. On peut concevoir aussi que chaque plaque intermédiaire 17 a une longueur limitée et qu'il existe de nombreuses plaques intermédiaires 17 porteuses chacune d'au moins un goujon 15 et espacées d'un pas déterminé dans le sens de la longueur des poutres 3.Dans ce cas, la dalle 4 est en contact avec la face supérieure 6 de chaque poutre 3 dans les zones de séparation entre les plaques espacées 17. Dans ces zones de séparation, La face supérieure 6 est enduite de matière d'antiadhérence avant la coulée du beton directement sur la partie métallique 2 comme expliqué plus haut. FIG. 5 shows another variant according to laqueLle the studs 15 are not fixed directly to the metal beams 3 but to a metal intermediate plate 17 which rests on the upper face 6 of the metal part 2 of the mixed structure. Consequently, the studs 15 are fixed to the face of the intermediate plate 17 which faces the slab 4. It is possible, in relation to each beam 3, to design a plate 17 which extends over the entire length of the upper face 6 of each beam from which it follows that the slab 4 is nowhere in contact with this upper face 6. It is also conceivable that each intermediate plate 17 has a limited length and that there are numerous intermediate plates 17 each carrying at least one stud 15 and spaced apart by a determined pitch in the length direction of the beams 3. In this case, the slab 4 is in contact with the upper face 6 of each beam 3 in the zones of separation between the spaced plates 17. In these separation zones, the upper face 6 is coated with non-stick material before pouring the concrete directly onto the metal part 2 as explained above.
Au contraire, dans Le cas évoqué ci-dessus, quand chaque plaque intermédiaire 17 couvre toute la face supérieure 6 d'une poutre 3 correspondante, il n'est plus nécessaire d'utiliser une matière d'anti-adhérence. On the contrary, in the case mentioned above, when each intermediate plate 17 covers the entire upper face 6 of a corresponding beam 3, it is no longer necessary to use an anti-adhesion material.
En sens transversal, chaque plaque intermédiaire 17 a une largeur au moins égale, et de préférence, supérieure comme sur la figure 5, à La largeur des ailes supérieures 3A sur lesquelles elle repose. Après mise en état de précontrainte de la dalle 4, chaque plaque intermédiaire 17 est réunie à la poutre 3 qui la supporte, de préférence par des cordons de soudure 18 ou par des moyens de fixation équivalents comme des boulons. In the transverse direction, each intermediate plate 17 has a width at least equal to, and preferably greater than, as in FIG. 5, the width of the upper wings 3A on which it rests. After pre-stressing the slab 4, each intermediate plate 17 is joined to the beam 3 which supports it, preferably by weld beads 18 or by equivalent fixing means such as bolts.
Selon un second aspect de l'invention, ainsi qu'on l'a déjà dit, la dalle 4 peut être réalisée en dehors de la partie métallique 2, soit en une seule pièce, soit en plusieurs tronçons à assemblér ensuite après leur mise en place sur la partie métallique 2.Quand la dalle 4 est réalisée en une seule pièce, elle peut être mise en place sur la partie métallique 2 par une opération de glissement. L'opération de précontrainte de cette dalle peut avoir lieu soit avant, soit après sa mise en place sur la partie métallique 2. Quand la dalle 4 est réalisée en tronçons successifs dans le sens de sa Longueur, il est préférable que L'opération de précontrainte ait Lieu après ta mise de ces tronçons sur La partie métallique 2, la précontrainte servant aussi à les tenir assemblés. According to a second aspect of the invention, as has already been said, the slab 4 can be produced outside the metal part 2, either in a single piece, or in several sections to be assembled then after they have been put in place. place on the metal part 2.When the slab 4 is made in one piece, it can be placed on the metal part 2 by a sliding operation. The prestressing operation of this slab can take place either before or after its installation on the metal part 2. When the slab 4 is made in successive sections in the direction of its length, it is preferable that the operation of prestressing takes place after you put these sections on the metal part 2, the prestressing also serving to keep them assembled.
Selon ce second aspect de L'invention, L'emploi d'une matiére d'anti-adhérence n'est plus nécessaire. Les moyens d'ancrage restent nécessaires. On remarquera que tous les exemples de moyens d'ancrage des figures 3 à 5 sont applicables aussi pour ancrer à La partie métallique 2 la partie en bêton précontraint réalisée séparément, en totalité ou par tronçons, en dehors de la partie métallique 2. Bien entendu, de nombreux moyens d'ancrage équivalents à ceux qui ont été décrits ci-dessus, peuvent être utilisés sans que l'on sorte pour autant du cadre de L'invention. According to this second aspect of the invention, the use of an anti-adhesion material is no longer necessary. The anchoring means are still necessary. It will be noted that all the examples of anchoring means in FIGS. 3 to 5 are also applicable for anchoring to the metal part 2 the prestressed concrete part produced separately, in whole or in sections, outside the metal part 2. Of course , many anchoring means equivalent to those which have been described above, can be used without departing from the scope of the invention.
Quand on met en oeuvre l'un ou L'autre des deux aspects de L'invention toute adhérence de La datte en béton avec la partie métallique 2 de la structure mixte 1 est supprimée pendant L'opération de mise en état de précontrainte de cette dalle ; par conséquent il n'existe plus aucun risque de transmission indésirable de l'une à L'autre des effets de la précontrainte. When one or the other of the two aspects of the invention is implemented, any adhesion of the concrete date with the metal part 2 of the mixed structure 1 is removed during the operation of prestressing this slab ; consequently there is no longer any risk of undesirable transmission from one to the other of the effects of prestressing.
L'invention couvre aussi toute structure mixte obtenue par la mise en oeuvre du procédé décrit plus haut ; elLe couvre également toute partie métallique 2 préparée en vue de la mise en oeuvre du procédé de l'invention et de la réalisation d'une structure mixte conforme à l'invention, par exemple avec une face supérieure 6 munie de moyens d'ancrage tels que des goujons 15, ou couverte d'une couche de matière d'anti-adhérence, ou d'une couche de matière plastique à polymérisation lente destinée à servir de moyen d'ancrage. The invention also covers any mixed structure obtained by implementing the method described above; It also covers any metal part 2 prepared for the implementation of the method of the invention and the production of a mixed structure in accordance with the invention, for example with an upper face 6 provided with anchoring means such as studs 15, or covered with a layer of non-stick material, or with a layer of slow-curing plastic material intended to serve as an anchoring means.
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| FR8802008A FR2627526A1 (en) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | Method for making mixed concrete metal structure - has metal I=beam supporting tensioning members and concrete slab supporting compression member with top covered in at least two zones |
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| FR8802008A FR2627526A1 (en) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | Method for making mixed concrete metal structure - has metal I=beam supporting tensioning members and concrete slab supporting compression member with top covered in at least two zones |
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| FR8802008A Pending FR2627526A1 (en) | 1988-02-19 | 1988-02-19 | Method for making mixed concrete metal structure - has metal I=beam supporting tensioning members and concrete slab supporting compression member with top covered in at least two zones |
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