FR3018298A1 - Barrette de renfort pour element de structure - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une barrette de renfort (1) pour élément de structure (10), qui comporte : - un corps déformable élastiquement, - un moyen de déformation adapté à déformer élastiquement ledit corps, - des moyens d'ancrage dudit moyen de déformation audit corps, qui sont adaptés à retenir ledit moyen de déformation en position de déformation élastique dudit corps et qui sont démontables pour permettre l'extraction dudit moyen de déformation par rapport audit corps (après intégration du corps dans l'élément de structure).

Description

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale la fabrication d'éléments de structure (tels que des poutres et des dalles en béton), notamment d'éléments de structure en béton, en béton armé, en béton précontraint, en matériau mixte béton-acier, en matériau composite, ou plus généralement en tout type de matériau utilisé dans le domaine de la construction. Elle concerne plus particulièrement une barrette de renfort pour élément de structure. Elle concerne également un procédé de fabrication d'un élément de structure intégrant une telle barrette de renfort. L'invention s'applique à tout type de bâti, par exemple à des planchers, à des poteaux, à des murs de soutènement, à des radiers ou semelles de fondation et plus généralement à tout type d'élément de structure (préfabriqué ou fabriqué in situ). Elle peut être utilisée dans tout type d'ouvrage, par exemple dans des ponts, dans des bâtiments, dans des barrages... Elle peut également être utilisée dans tout composant de structure en matériau composite.

ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Il est courant, lors de la construction d'un bâtiment ou d'un ouvrage routier ou de tout type d'infrastructure (routière, pétrolière, ... ), d'utiliser des poutres et des dalles en béton. Un problème bien connu du béton est que, s'il résiste bien aux efforts de compression, il se fissure vite lorsqu'il est soumis à des efforts de traction, même de faibles intensités. Il est alors connu de renforcer le béton par des armatures métalliques. On parle de béton armé. Toutefois, si le béton armé présente certains avantages, son utilisation devient contre productive lorsque les contraintes exercées sur les poutres deviennent importantes, du fait de l'alourdissement de la section de béton armé. La solution alors envisagée est d'utiliser du béton dit précontraint. L'idée est alors de s'assurer que le béton travaille toujours en compression et jamais (ou peu) en traction. Pour cela, on exerce une traction initiale sur l'armature métallique de telle sorte qu'au repos, la poutre en béton soit comprimée. De cette manière, lorsque le béton subit des efforts de traction, il se décomprime mais ne travaille jamais en traction, ce qui évite l'apparition de fissures. L'armature métallique utilisée est généralement formée de câbles ou de barres d'acier. On connaît deux procédés de fabrication de poutres en béton. Le premier procédé, dit de pré-tension, consiste à appliquer une tension à l'armature métallique avant la prise complète du béton. L'armature est ensuite libérée, mettant ainsi le béton en compression par simple effet d'adhérence. Le second procédé, dit de post-tension, consiste à disposer des câbles au travers de gaines incorporées au béton. Après la prise du béton, les câbles sont tendus au moyen de vérins de manière à comprimer les poutres. Cette technique, relativement complexe, est généralement réservée aux grands ouvrages puisqu'elle nécessite la mise en oeuvre de machines de mise en tension encombrantes. L'inconvénient majeur d'une telle poutre précontrainte est son coût. En effet, si le béton reste un matériau peu onéreux, il n'en va pas de même de l'armature métallique. Un autre inconvénient de cette poutre est que son armature métallique reste sensible à la corrosion, ce qui risque, à terme, de faire éclater le béton et de réduire en conséquence la durée de vie des ouvrages construits. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier aux inconvénients précités de l'état de la technique, la présente invention propose un élément de structure dans lequel s'exerce des forces internes mais qui soit est dépourvu d'armature métallique, soit comporte peu d'armatures métalliques. Plus particulièrement, on propose selon l'invention une barrette de renfort qui comporte : - un corps déformable élastiquement, - un moyen de déformation adapté à déformer élastiquement ledit corps, - des moyens d'ancrage dudit moyen de déformation audit corps, qui sont adaptés à retenir ledit moyen de déformation en position de déformation élastique dudit corps et qui sont démontables (par exemple dévissable, sécable, fusible, ... ) pour permettre l'extraction dudit moyen de déformation par rapport audit corps. On propose également selon l'invention un élément de structure comportant un bâti (poutre, dalle, ... ) et au moins une barrette de renfort telle que précitée, dont le corps est fixé audit bâti et dont les moyens d'ancrage sont accessibles depuis l'extérieur dudit bâti. La barrette de renfort, une fois fixée au bâti alors qu'elle est déformée (grâce au moyen de déformation), est alors à même de restituer sa précontrainte 10 au bâti après que son moyen de déformation a été extrait de son corps. Dans le cas où le moyen de déformation exerce un effort de compression sur le corps, dès que ce moyen de déformation est extrait du corps, le corps exerce sur le bâti un effort de traction. Alors, lorsque la barrette de renfort est placée d'un côté du bâti, elle permet de générer une compression de l'autre côté 15 de ce bâti (par rapport à la fibre neutre de ce bâti). En pratique, lorsqu'elle est placée du côté du bâti où s'exercent des efforts de compression, la barrette de renfort permet de limiter ces efforts de compression et de réduire, voire annuler, les efforts de traction s'exerçant de l'autre côté du bâti. 20 D'autres cas peuvent être envisagés. Ainsi, le moyen de déformation peut exercer un effort de traction sur le corps de manière que, dès que le moyen de déformation est extrait du corps, le corps exerce sur le bâti un effort de compression. Le moyen de déformation peut également exercer un effort de flexion ou 25 de torsion sur le corps de manière que, dès que le moyen de déformation est extrait du corps, le corps exerce sur le bâti un effort de flexion ou de torsion de sens opposé. Cette barrette de renfort présentant une taille inférieure à celle du bâti, elle pourra en outre être judicieusement installée aux seuls endroits du bâti auprès 30 desquels s'exerceront des efforts d'intensités importantes. D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de la barrette de renfort conforme à l'invention sont les suivantes : - ledit corps présente une forme allongée et est traversé longitudinalement par un conduit de passage dudit moyen de déformation ; - ledit moyen de déformation est une tige ou un câble métallique monté coulissant au travers dudit conduit de passage ; et - ledit corps est formé d'une seule pièce en béton. En variante, il pourrait s'agir d'époxy, de mortier, ou de tout autre matériau élastiquement déformable.

D'autres caractéristiques avantageuses et non limitatives de l'élément de structure conforme à l'invention sont les suivantes : - le corps de ladite barrette de renfort est fixé à l'intérieur dudit bâti ; - ledit bâti comporte en outre une armature métallique précontrainte, distincte de chaque barrette de renfort ; et - ledit bâti est formé d'une seule pièce en béton. L'invention propose également un procédé de fabrication d'un élément de structure comportant des étapes consistant à: - rapporter un moyen de déformation sur un corps d'une barrette de renfort, - mettre en tension ledit moyen de déformation et l'ancrer audit corps à l'aide de moyens d'ancrage, - fixer le corps de ladite barrette de renfort à un bâti d'un élément de structure dans une position telle que lesdits moyens d'ancrage restent accessibles à l'extérieur dudit bâti, et - démonter ou casser lesdits moyens d'ancrage afin d'extraire ledit moyen de déformation par rapport au corps de ladite barrette de renfort. Avantageusement, l'étape de fixation dudit corps audit bâti consiste à mouler ledit bâti autour dudit corps. DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 est une vue schématique en perspective éclatée d'une barrette de renfort selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique en perspective d'un élément de structure intégrant plusieurs barrettes de renfort du type de celle représentée sur la figure 1 ; - la figure 3 est une vue schématique de côté d'une poutre encastrée à ses extrémités, soumis à un effort transversal ; - les figures 4 et 5 sont des vues schématiques de côté et de dessus de l'élément de structure de la figure 2 ; - la figure 6 est une vue de détail de la zone VI de la figure 2; - la figure 7 est une vue schématique de côté d'une structure en arcades ; - la figure 8 est une vue schématique d'une section transversale d'une variante de réalisation de l'élément de structure de la figure 2 ; - la figure 9 est un diagramme des efforts s'exerçant sur l'élément de structure de la figure 8; - la figure 10 est une vue en coupe d'un caisson intégrant une barrette de renfort du type de celle de la figure 1 ; - la figure 11 est une vue d'une section d'un conduit de pipeline intégrant deux barrettes de renfort ; - la figure 12 est une vue en coupe d'un panneau de contrefort intégrant une barrette de renfort du type de celle de la figure 1 ; et - la figure 13 est une vue en coupe d'un caisson intégrant deux barrettes de renfort. Les ouvrages de grandes tailles (immeubles, ponts) sont généralement réalisés à l'aide d'éléments de structure assemblés les uns avec les autres. Sur la figure 1, on a représenté une barrette de renfort 1 (ou « barrette à forces internes ») pouvant être utilisée sur un tel élément de structure. Cette barrette de renfort 1 pourra ainsi par exemple être utilisée pour renforcer une dalle ou, comme cela sera détaillé dans la suite de cet exposé, pour renforcer une poutre. Pour bien comprendre l'invention, sur la figure 3, on a représenté une poutre 12' en béton (dépourvue d'armature métallique), qui est encastrée à ses extrémités, qui est positionnée horizontalement, et qui est soumis à son propre poids P et à un effort F transversal à son axe longitudinal.

Du fait de son poids P et de l'effort F qui s'exerce sur elle, cette poutre 12' a alors naturellement tendance à se déformer. On a hachuré sur la figure 3 les zones Z1, Z2 dans lesquelles le béton est alors soumis à des efforts de traction, c'est-à-dire les zones dans lesquelles le béton est susceptible de se fissurer. Pour éviter l'apparition de telles fissures, selon l'invention, on utilise une ou plusieurs barrettes de renfort 1 qui permettent d'exercer sur la poutre des efforts compensant ces efforts de traction. Comme cela sera bien expliqué dans les exemples décrits dans la suite de cet exposé, le nombre, la forme et la position de ces barrettes de renfort pourront être ajustés au mieux pour compenser ces efforts de traction, en fonction de la forme de la poutre, de sa position (verticale, horizontale ou inclinée) et de ses points de fixation au reste de la structure de l'ouvrage (encastrement aux extrémités, appui simple en son centre, ... ). Selon une caractéristique particulièrement avantageuse de l'invention, la barrette de renfort 1 comporte (voir figure 1) : - un corps 2 déformable élastiquement, - un moyen de déformation 3 adapté à déformer élastiquement ledit corps 2, et - des moyens d'ancrage 4 dudit moyen de déformation 3 audit corps 2, qui sont adaptés à retenir ledit moyen de déformation 3 en position de déformation élastique dudit corps 2 et qui sont démontables pour permettre l'extraction dudit moyen de déformation 3 par rapport audit corps 2. Dans les exemples représentés sur les figures, le moyen de déformation 3 sera adapté à déformer élastiquement ledit corps 2 en compression et/ou en 20 flexion. En variante, on pourrait envisager qu'il soit adapté à déformer le corps en traction ou en torsion. Le corps 2 présente ici une forme de parallélépipède rectangle, allongé selon un axe principal Al. Bien entendu, en variante, il pourrait présenter une 25 forme différente, par exemple une forme cylindrique de révolution. Il sera toutefois préférentiellement allongé selon un axe droit ou suivant un arc parabolique. On définit alors la fibre neutre de ce corps 2 comme la ligne passant par le centre de gravité de ses sections transversales. Ici, cette fibre neutre est confondue avec l'axe principal Al. 30 Dans le cas où le corps 2 sera placé horizontalement (ce qui sera le cas considéré dans l'exemple de la figure 2), on définira la fibre supérieure du corps 2 comme la ligne située sur la face supérieure 2A du corps 2 (voir figure 1), et qui s'étend à égale distance des deux arêtes longitudinales de la face supérieure 2A du corps 2. On définira la fibre inférieure comme la ligne située sur la face inférieure 2B du corps 2, et qui s'étend à égale distance des deux arêtes longitudinales de la face inférieure du corps 2. Sur la figure 1, les faces latérales, supérieure 2A et inférieure 2B sont ici représentées lisses. On préférera toutefois qu'elles soient rugueuses. On pourra également prévoir qu'elles soient crantées, pour assurer une meilleure prise du corps 2 sur la poutre. Le corps 2 est ici réalisé en béton à hautes, très hautes ou ultra hautes performance. En variante, il pourra être formé dans un matériau autre, par exemple en matière plastique, en mortier, en époxy, ou encore en matériau composite. Ce corps 2 est ici traversé longitudinalement par un conduit de passage 5. Ce conduit de passage 5 présente ici une forme cylindrique de révolution autour d'un axe parallèle à l'axe principal Al. Cet axe est ici coplanaire avec les fibres supérieure et inférieure du corps 2. Il est préférentiellement situé parallèlement et à distance de la fibre neutre du corps 2, pour une raison qui sera expliquée en détail dans la suite de cet exposé. Une gaine est ici prévue à l'intérieur de ce conduit de passage 5, pour faciliter la fabrication du corps 2 (le corps 2 étant coulé dans un moule autour de cette gaine). Le moyen de déformation 3 du corps 2 est ici prévu pour être engagé au travers de ce conduit de passage 5, de manière à déboucher aux deux extrémités de ce conduit de passage 5. Il s'agit ici d'un câble métallique 3 à torons, dont la longueur au repos (c'est-à-dire lorsqu'aucun effort n'est exercé dessus) est supérieure à celle du corps 2. En variante, il pourrait s'agir d'une tige métallique ou encore d'un fil en fibres de carbone. Ici, le câble métallique 3 est enfilé au travers du conduit de passage 5, de telle manière qu'il peut coulisser dans ce conduit de passage 5. Les moyens d'ancrage 4 sont alors prévus aux extrémités de ce câble métallique 3. Ils sont prévus pour s'appuyer contre les extrémités du corps 2. Ils doivent ainsi permettre de s'appuyer contre ces extrémités du corps 2 afin de maintenir le câble métallique 3 en tension, de façon à comprimer axialement le corps 2. Ces moyens d'ancrage 4 peuvent ainsi comporter des rondelles permettant de répartir les efforts sur une grande partie de la section de chaque extrémité du corps 2.

Ces moyens d'ancrage 4 doivent également être démontables sans détérioration du corps 2, pour libérer le câble métallique 3. Ils pourraient ainsi par exemple comporter des moyens de vissage dévissables, ou une partie sécable à l'aide d'un outil ad hoc, ou encore un partie fusible à haute température. Le corps 2 pourra par exemple présenter les dimensions suivantes : - longueur : entre 1 et 3 mètres, - largeur : 50 mm, - hauteur : 50 mm. Le câble métallique 3 pourra quant à lui présenter un diamètre de 12 ou 15 mm, de manière à pouvoir résister à un effort de traction de l'ordre de 50 kN et à être réutilisable. Ces dimensions sont bien entendu données à titre d'exemples non limitatifs, et pourront être adaptées selon les besoins. La barrette de renfort 1 sera ici fabriquée de la manière suivante. Le fabriquant engagera tout d'abord la gaine dans le moule du corps 2. Il coulera ensuite du béton dans le moule, autour de la gaine et il attendra la prise complète du béton afin d'obtenir le corps 2. Il enfilera ensuite le câble métallique 3 au travers de la gaine. Puis, il appliquera une tension de 50 kN aux extrémités du câble métallique 3. Il ancrera ensuite les extrémités du câble métallique 3 aux extrémités du corps 2, de manière à comprimer longitudinalement le corps 2. Ainsi la barrette de renfort 1 sera-t-elle prête à l'emploi. En variante, la barrette de renfort 1 pourrait être fabriquée autrement. On pourrait ainsi commencer par engager le câble métallique 3 dans le moule. On pourrait ensuite couler le béton dans le moule, autour du câble métallique 3. Alors, pendant la prise du béton, on fera pivoter le câble métallique 3 autour de son axe, de manière qu'il n'adhère pas au béton et qu'il creuse de lui-même un conduit de passage 5 dans le corps 2. Le câble métallique 3 sera ensuite mis en tension et ancré aux extrémités du corps 2. On pourrait encore en variante envisager d'appliquer un retardateur de prise sur le câble métallique 3. On pourrait alors ensuite couler le béton dans le moule, autour du câble métallique 3. Puis, après la prise du béton, on fera pivoter le câble métallique 3 autour de son axe, de manière qu'il n'adhère pas au béton et qu'il creuse de lui-même un conduit de passage 5 dans le corps 2. Le câble métallique 3 sera ensuite mis en tension et ancré aux extrémités du corps 2.

Comme le montre la figure 2, la barrette de renfort 1 est ainsi prête à être utilisée en combinaison avec une poutre 12 (ou avec une autre sorte de bâti, par exemple avec une dalle) pour former avec celle-ci un élément de structure 10 pour la construction d'un quelconque ouvrage. Cette poutre 12 sera ici formée d'une seule pièce en béton coulé. En variante, il pourrait s'agir d'un tout autre matériau, par exemple d'un matériau plastique ou de bois. Dans l'exemple considéré, la poutre 12 présente une section rectangulaire ou carrée. Elle pourrait bien entendu présenter une section différente, par exemple en T ou en I.

Les dimensions de la poutre 12 sont ici les suivantes : - longueur : 5 m, - largeur : 200 mm, - hauteur : 200 mm. Comme cela apparaît sur les figures 2, 4 et 5, on pourra utiliser plusieurs barrettes de renfort 1 pour renfoncer la poutre 12. Le corps 2 de chaque barrette de renfort 1 devra alors être fixé à la poutre 12 de telle manière que les moyens d'ancrage 4 de chaque barrette de renfort 1 restent accessibles à l'usager depuis l'extérieur de la poutre 12. L'objectif est en effet de démonter ces moyens d'ancrage 3 afin de relâcher la compression du corps 2 de la barrette de renfort 1 (en extrayant le câble métallique 3), de manière à libérer des forces internes dans la poutre 12 (afin de générer un effort de traction dans la poutre 12, dans la zone qui enveloppe chaque barrette de renfort 1). On pourra ainsi prévoir de fixer les barrettes de renfort sur les faces externes de la poutre. Toutefois, on préférera fixer chaque barrette de renfort 1 à l'intérieur de la poutre 12, pour des raisons de facilité d'emploi de la poutre 12 et de meilleure transmission des efforts depuis le corps 2 de chaque barrette de renfort 1 vers la poutre 12.

En pratique, la poutre 12 sera coulée autour des barrettes de renfort 1, de manière à assurer une bonne adhérence du corps 2 à la poutre 12. Ici, pour assurer une efficacité maximale aux barrettes de renfort 1, ces dernières seront placées à affleurement de la face supérieure ou de la face inférieure de la poutre 12. De cette manière, l'une des faces supérieure et inférieure du corps 2 de chaque barrette de renfort 1 restera visible depuis l'extérieur de la poutre 12. En variante, on pourrait placer les barrettes de renfort dans la poutre de telle manière qu'elles émergent en partie de la face supérieure ou de la face inférieure de la poutre. Dans le cas ici exposé d'une poutre 12 encastrée à ses extrémités, on placera préférentiellement les barrettes de renfort 1 de telle manière que leurs axes principaux Al s'étendent parallèlement à l'axe de la poutre 12. On placera plus précisément ces barrettes de renfort 1 aux extrémités de la face inférieure de la poutre 12 et au centre de la face supérieure de la poutre 12. Ici, on utilisera les barrettes de renfort 1 par paires. On placera ainsi deux barrettes de renfort 1 au centre de la face supérieure de la poutre 12, de part et d'autre de la fibre supérieure de la poutre 12, à 25 mm de celle-ci.

On placera également deux barrettes de renfort 1 à chaque extrémité de la face inférieure de la poutre 12, de part et d'autre de la fibre inférieure de la poutre 12, à 25 mm de celle-ci. En variante, on aurait pu n'utiliser que trois barrettes de renfort, l'une située au centre de la poutre (le long de la fibre supérieure), et les deux autres situées aux extrémités de la poutre (le long de la fibre inférieure). Comme le montre la figure 6, pour que les moyens d'ancrage 4 des barrettes de renfort 1 restent accessibles à l'usager, des cavités 14 seront alors ménagées dans la poutre 12, aux extrémités du corps 2 de chaque barrette de renfort 1. Ces cavités 14 seront préférentiellement formées au moment du moulage de la poutre 12. Pour fabriquer l'élément de structure 10, on commence par installer les six barrettes de renfort 1 dans un coffrage dont la forme correspond à la forme souhaitée pour la poutre 12. A ce stade, les barrettes de renfort 1 sont fixées dans le coffrage avec leurs câbles métalliques 3 sous tension. Elles sont maintenues dans le coffrage par leurs extrémités, au moyen de noyaux qui formeront lesdites cavités 14. Puis, le béton est coulé dans le coffrage, de manière à s'engager autour des barrettes de renfort 1. On attend alors que le béton prenne complètement.

Une fois que le béton a pris, l'élément de structure 10 formé de la poutre et des six barrettes de renfort 1 est prêt à l'emploi. On pourra alors démonter les moyens d'ancrage 4 des barrettes de renfort 1 en usine, ou plus tard, lorsque l'élément de structure 10 sera mise en place dans l'ouvrage pour lequel il a été fabriqué.

Dans ce dernier cas, on pourra prévoir d'extraire les câbles métalliques 3 hors des corps 2 des barrettes de renfort 1 dans un ordre déterminé selon le phasage de construction de l'ouvrage (et notamment selon le phasage d'application des charges). Quoi qu'il en soit, après avoir démonté les moyens d'ancrage 4, on retirera les câbles métalliques 3 de manière à pouvoir les réutiliser, ce qui diminuera sensiblement le coût de l'élément de structure 10. Alors, l'élément de structure 10 ne sera plus formé que de béton. Il sera pourtant alors précontraint pour les raisons suivantes. On peut pour cela commencer par se référer à la figure 3, sur laquelle on 20 a représenté une poutre 12' dépourvue d'armature métallique et de barrette de renfort. Si on considère la fibre supérieure de cette poutre 12', du fait de sa déformation sous son propre poids P et sous l'effort F qui s'exerce sur elle, on constate qu'elle est soumise à des efforts de traction aux extrémités de cette fibre 25 supérieure et à des efforts de compression au centre de cette fibre supérieure. On constate également qu'elle est soumise à des efforts de compression aux extrémités de la fibre inférieure et à des efforts de traction au centre de cette fibre inférieure. Dans l'exemple illustré sur les figures 2, 4 et 5, on a donc placé les 30 barrettes de renfort 1 dans les zones où les efforts de compression seraient les plus grands si la poutre 12 était dépourvue de barrette de renfort. De cette manière, lorsque les câbles métalliques 3 des barrettes de renfort 1 sont extraits des corps 2 des barrettes de renfort 1, les corps 2 qui étaient comprimés ont tendance à se détendre partiellement, en exerçant dans la poutre 12 un effort de traction. Cet effort de traction est maximal au niveau du milieu du corps 2 et il diminue progressivement vers les extrémités du corps 2. Pour assurer une bonne répartition des efforts, on utilisera alors de préférence des corps 2 de longueurs importantes (préférentiellement supérieures à 1 mètre). L'effort de traction exercé dans la poutre 12, d'un côté de la fibre neutre de cette poutre 12, va alors générer un effort de compression de l'autre côté de la fibre neutre de cette poutre 12. Cet effort de compression vient alors compenser, au moins partiellement voire complètement, l'effort de traction qui s'exerce dans les zones Z1, Z2 de la poutre 12. Les barrettes de renfort 1 génèrent par ailleurs un autre effet : l'effort de traction exercé par chaque barrette de renfort 1 va générer des efforts de compression dans le prolongement des extrémités de cette barrette. Pour mieux comprendre cet effet, considérons les barrettes de renfort 1 situées sur la face supérieure de la poutre 12, au milieu de celle-ci. Ces barrettes de renfort 1 vont générer des contraintes de compression non seulement au milieu de la face inférieure de la poutre 12, mais également aux extrémités de la face supérieure de la poutre 12. Considérons maintenant les barrettes de renfort 1 situées sur la face inférieure de la poutre 12, aux extrémités de celle-ci. Ces barrettes de renfort 1 vont générer des contraintes de compression non seulement aux extrémités de la face supérieure de la poutre 12, mais également au milieu de la face inférieure de la poutre 12. L'ensemble de ces contraintes va alors créer un moment fléchissant sur la poutre 12, en sens inverse de celui créé sous l'effet du poids propre de la poutre 12. Lorsque l'élément de structure 10 sera dimensionné pour recevoir un effort F maximal (noté Fmax), on cherchera ainsi à compenser complètement les efforts de traction auxquels la poutre 12 sera soumise, à l'aide des seules barrettes de renfort 1. De manière plus générale, l'équilibre des efforts sera obtenu par un placement et un dimensionnement judicieux des barrettes de renfort 1 dans la poutre 12 de telle sorte que les sections transversales de béton restent (quasiment) entièrement comprimées même sous l'effet du poids P et de l'effort F maximal. Ainsi, on pourra constater à vide que les forces internes restituées par les barrettes de renfort 1 pourront créer une contre-flèche, c'est-à-dire une déformation de la poutre 12 vers le haut. On pourra également constater qu'en charge, la poutre 12 ne présentera pas ou moins de flèche.

Comme cela a été exposé supra en référence à la figure 1, le conduit de passage 5 prévu dans le corps 2 de chaque barrette de renfort 1 s'étend selon un axe distinct et parallèle de l'axe principal Al du corps 2. De cette manière, lorsque le câble métallique 3 est mis en tension, il génère une déformation en flexion du corps 2, qui prend alors une forme d'arc-de- cercle. Le corps 2 présente ainsi une flèche. Lorsque le câble métallique 3 sera extrait du corps 2, le corps 2 aura tendance à revenir dans sa forme initiale rectiligne. Comme on l'a vu sur la figure 3, la poutre 12' présente également une flèche, en ce sens qu'elle présente une courbure au niveau de ses extrémités et de son centre. Alors, en orientant correctement les barrettes de renfort 1 dans la poutre 12, lorsqu'on extraira leurs câbles métalliques 3 et que leurs corps 2 auront tendance à revenir dans leurs formes initiales rectilignes, les barrettes de renfort 1 pourront exercer un effort allant à l'encontre des courbures de la poutre 12. Cet effort permettra ainsi également de compenser les efforts de traction s'exerçant dans la poutre 12. Pour cela, les barrettes de renfort 1 situées sur le dessus de la poutre 12 seront orientées de telle manière que leurs conduits de passage 5 s'étendent du côté de la fibre supérieure de leurs corps 2, tandis que les barrettes de renfort 1 situées sur le dessous de la poutre 12 seront orientées de telle manière que leurs conduits de passage 5 s'étendent du côté de la fibre inférieure de leurs corps 2. Un autre avantage des barrettes de renfort 1 est qu'en cas de fissure de la poutre 12, ces barrettes (qui restent partiellement comprimées après extraction des câbles métalliques 3) limitent la propagation des fissures et participent à la résistance globale de la poutre, à la manière d'un simple ferraillage. La présente invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté sur les figures 1 à 6, mais l'homme du métier saura y apporter toute variante conforme à son esprit. Ainsi, dans le cas où les extrémités de la poutre seront non pas encastrées mais simplement posées sur des appuis glissants, on pourra n'utiliser des barrettes de renfort qu'au centre de la face supérieure de la poutre. Dans la variante de réalisation de l'invention représentée sur la figure 7, où la structure présente une forme d'arcade formée de plusieurs colonnes verticales 20A, 20B, 20C et d'un élément de structure horizontal 21, on pourra utiliser les barrettes de renfort de diverses manières. Dans ce type de structure à arcades, on sait que si l'élément de structure horizontal 21 était formée d'une poutre en béton, les zones de cette poutre où s'exerceraient les plus grands efforts internes de traction seraient celles hachurées sur la figure 7. Ici, l'élément de structure horizontal 21 sera formé d'une poutre 23 et de barrettes de renfort 1, 1' permettant de compenser ces efforts internes de traction. Comme le montre la figure 7, on placera alors des barrettes de renfort 1, 1' au niveau de chaque liaison entre la poutre 23 et les colonnes verticales 20A, 20B, 20C, de manière à réduire voire annuler les efforts de traction s'exerçant dans les zones hachurées. Comme cela apparait sur la partie gauche de la figure 7, on pourra utiliser une barrette de renfort 1 du type de celle représentée sur la figure 1, qui sera intégrée dans la poutre 23, qui s'étendra parallèlement à l'axe de cette poutre 23, à affleurement de la face inférieure de cette poutre 23, de manière à déboucher de part et d'autre de la colonne verticale 20A. Comme cela apparait sur la partie centrale de la figure 7, on pourra en variante utiliser une barrette de renfort 1' courbée en arc-de-cercle, qui sera intégrée dans la poutre 23 de telle manière que ses extrémités débouchent sur la 25 face supérieure de la poutre 23. Comme cela apparait sur la partie droite de la figure 7, on pourra encore en variante utiliser deux barrettes de renfort 1 du type de celle représentée sur la figure 1, qui seront intégrées au travers de la poutre 23 et de la colonne verticale 20C, qui s'étendront selon des axes inclinés par rapport à l'axe de cette poutre 23 30 et par rapport à l'axe de cette colonne verticale 20C. Dans cette variante, de longues cavités seront pratiquées dans la poutre 23 et dans la colonne verticale 20C pour permettre à l'usager d'accéder aux moyens d'ancrage 4 de ces barrettes de renfort 1. On pourra également intégrer des barrettes de renfort dans la poutre 23, entre les colonnes verticales 20A, 20B, 20C. Ainsi, comme le montre la figure 7, on pourra placer entre deux colonnes verticales 20A, 20B, une barrette de renfort 1' courbée en arc parabolique, qui sera intégrée dans la poutre 23 de telle manière que ses extrémités débouchent sur la face inférieure de la poutre 23. On pourra en variante placer entre deux colonnes verticales 20B, 20C, une barrette de renfort 1 du type de celle représentée sur la figure 1. Celle-ci pourra être intégrée dans la poutre 23 de telle manière que sa face supérieure s'étende à affleurement de la face supérieure de la poutre 23.

Selon une autre variante de l'invention, on pourra utiliser les barrettes de renfort 1 dans une poutre équipée par ailleurs d'une armature métallique (c'est-à-dire dans une poutre en béton armé ou en béton précontraint). Sur la figure 8, on a ainsi représenté une section d'une poutre 22 qui présente, à affleurement de sa face supérieure, deux barrettes de renfort 1 parallèles, et, à proximité de sa face inférieure, une armature métallique précontrainte 14. L'armature métallique précontrainte 14 pourra être constituée de câbles métalliques parallèles mis sous tension. Dans cette variante, les barrettes de renfort 1 et l'armature métallique précontrainte 14 se combinent avantageusement pour générer sur la poutre 22 des efforts qui éviteront que la poutre ne subisse des efforts internes de traction. En effet, si on se réfère à la figure 9, on constate qu'en son centre, une poutre du type de celle représentée sur la figure 3 subit un premier moment positif P1 dû à son poids propre P et un second moment positif Fi dû à l'effort F qui s'exerce sur elle. Ces deux moments positifs s'additionnent et génèrent alors des efforts de traction dans la zone hachurée Z1 sur la figure 3. Une poutre du type de celle représentée sur la figure 2 subit quant à elle, outre le premier moment positif P1 et le second moment positif Fi, un effort de traction Ti dû aux barrettes de renfort 1 et un premier moment négatif M1 dû à la position des barrettes de renfort 1 au centre de la face supérieure de la poutre 12.

Ce premier moment négatif M1 vient donc contrer les deux moments positifs Pi, Fi. On constate toutefois dans certains cas qu'il peut alors s'avérer difficile de dimensionner l'élément de structure 10 pour obtenir des efforts interne de compression dans toute la poutre 12, quelle que soit l'intensité de l'effort F (compris entre 0 et Fmax).

L'avantage d'utiliser en outre une armature métallique précontrainte 14 permet alors, comme le montre la figure 9, de soumettre la poutre 22 à un effort de compression Cl et à un second moment négatif M2. L'effort de compression Cl va en effet pouvoir venir compenser l'effort de traction Ti induit par les barrettes de renfort 1, ce qui facilitera le dimensionnement de la poutre 22. Dans le cas où on utilisera des barrettes de renfort dans une poutre en béton armé, de nouvelles formes d'équilibre pourront être atteintes, selon le pivot où on se trouve. Ceci permet ainsi d'augmenter la capacité de charge de la section concernée, ou de diminuer la quantité d'armature métallique dans le béton. Selon une autre variante de l'invention non représentée sur les figures, on pourra utiliser des barrettes de renfort du type de celle représentée sur la figure 1 dans une dalle en béton, par exemple en répartissant ces barrettes de renfort sur la face supérieure de cette dalle en béton.

Encore en variante, on pourra diminuer le fluage du corps de la barrette de renfort, en appliquant à ce corps des efforts de compression et de décompression (ou relâchement) selon des cycles alternés, de façon à accroître son élasticité avant préalablement à son utilisation. Selon une autre variante, on pourra utiliser des barrettes de renfort du type de celle représentée sur la figure 1 pour diminuer la torsion d'une poutre, en plaçant cette barrette de renfort non pas parallèlement à la fibre moyenne de la poutre, mais de manière inclinée par rapport à cette fibre moyenne. D'autres exemples d'application des barrettes de renfort sont les suivants.

Comme le montre la figure 10, on pourra utiliser une barrette de renfort du type de celle représentée sur la figure 1 dans un caisson 30. Sur cette figure 10, on a représenté une section transversale de ce caisson 30, sur laquelle apparaissent les deux parois latérales, la paroi supérieure et la paroi inférieure du caisson 30.

Alors, si des efforts de traction risquent d'apparaître dans la paroi supérieure du caisson 30, on pourra placer une barrette de renfort 1 dans la paroi inférieure. Si le caisson 30 s'étend sur une longueur importante, on pourra placer plusieurs barrettes de renfort 1 dans la paroi inférieure, en parallèle les unes des autres. Comme le montre la figure 11, on pourra utiliser des barrettes de renfort 1 du type de celle représentée sur la figure 1 dans la paroi cylindrique d'un tuyau 40 de pipeline.

Sur cette figure 11, on a représenté une section d'un tel tuyau 40. Ce tuyau 40 en béton peut être soumis à différents types d'efforts. Il pourra notamment être soumis à de fortes contraintes de traction sur certaines portions du parcours du pipeline. Alors, pour s'assurer que le béton travaille toujours en compression et 10 jamais en traction, on pourra placer des barrettes de renfort 1 dans la paroi de ce tuyau 40. Dans l'exemple représenté, ces barrettes de renfort 1 (ici au nombre de deux) s'étendront alors chacune dans la paroi du tuyau 40, en parallèle de l'axe de ce tuyau 40, du côté opposé du tuyau 40 où s'exerceront les fortes contraintes de 15 traction. Comme le montre la figure 12, on pourra utiliser une barrette de renfort du type de celle représentée sur la figure 1 dans un panneau de contrefort 50. Sur cette figure 12, on a représenté une section transversale de ce panneau de contrefort 50, de chaque côté duquel apparaissent une matière 20 quelconque (par exemple de la terre). La terre s'étend ici à une hauteur plus importante d'un côté que de l'autre du panneau de contrefort 50. Alors, puisque des efforts de traction risquent d'apparaître du côté du panneau où la terre est la plus haute, on pourra placer une ou plusieurs barrettes de renfort 1 dans le panneau de contrefort 50, du côté opposé.

25 Comme le montre la figure 13, on pourra utiliser des barrettes de renfort 1" en guise de parois d'un caisson 60. Sur cette figure 13, on a représenté une section transversale de ce caisson 60, sur laquelle apparaissent les deux parois latérales, la paroi supérieure, la paroi inférieure et les cloisons intérieures du caisson 60.

30 Alors, les parois latérales de ce caisson 60 pourront former des barrettes de renfort, en ce sens qu'elles comporteront chacune un corps en forme de plaque plane percé d'une pluralité de conduits parallèles (dans lesquels seront initialement placés des câbles métalliques 3). Selon d'autres variantes non représentée, on pourra utiliser une barrette de renfort du type de celle représentée sur la figure 1 dans des dalles alvéolées (de manière à ce qu'elles puissent supporter davantage de poids), ou dans des consoles courtes.5

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Barrette de renfort (1) pour élément de structure (10), caractérisée en ce qu'elle comporte : - un corps (2) déformable élastiquement, - un moyen de déformation (3) adapté à déformer élastiquement ledit corps (2), et - des moyens d'ancrage (4) dudit moyen de déformation (3) audit corps (2), qui sont adaptés à retenir ledit moyen de déformation (3) en position de déformation élastique dudit corps (2) et qui sont démontables pour permettre l'extraction dudit moyen de déformation (3) par rapport audit corps (2).
2. 2. Barrette de renfort (1) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit corps (2) présente une forme allongée et est traversé longitudinalement par un conduit de passage (5) dudit moyen de déformation (3).
3. 3. Barrette de renfort (1) selon la revendication précédente, dans laquelle ledit moyen de déformation (3) est une tige ou un câble métallique monté coulissant au travers dudit conduit de passage (5).
4. 4. Barrette de renfort (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit corps (2) est formé d'une seule pièce en béton.
5. 5. Élément de structure (10) comportant : - un bâti (12) tel qu'une poutre ou une dalle, et - au moins une barrette de renfort (1) conforme à l'une des revendications précédentes, dont le corps (2) est fixé audit bâti (12) et dont les moyens d'ancrage (4) sont accessibles depuis l'extérieur dudit bâti (12).
6. 6. Élément de structure (10) selon la revendication précédente, dans lequel le corps (2) de ladite barrette de renfort (1) est fixé à l'intérieur dudit bâti (12).
7. 7. Elément de structure (10) selon l'une des deux revendications précédentes, dans lequel ledit bâti (12) comporte en outre une armature métallique précontrainte (14), distincte de chaque barrette de renfort (1).
8. 8. Elément de structure (10) selon l'une des trois revendications précédentes, dans lequel ledit bâti (12) est formé d'une seule pièce en béton.
9. 9. Procédé de fabrication d'un élément de structure (10) comportant des étapes consistant à:- rapporter un moyen de déformation (3) sur un corps (2) d'une barrette de renfort (1), - mettre en tension ledit moyen de déformation (3) et l'ancrer audit corps (2) à l'aide de moyens d'ancrage (4), - fixer le corps (2) de ladite barrette de renfort (1) à un bâti (12) d'un élément de structure (10) dans une position telle que lesdits moyens d'ancrage (4) restent accessibles à l'extérieur dudit bâti (12), et - démonter ou casser lesdits moyens d'ancrage (4) afin d'extraire ledit moyen de déformation (3) par rapport au corps (2) de ladite barrette de renfort (1).
10. 10. Procédé de fabrication selon la revendication précédente, dans lequel l'étape de fixation dudit corps (2) audit bâti (12) consiste à mouler ledit bâti (12) autour dudit corps (2).