FR3140387A1 - Organe de liaison renforcée entre un connecteur et une paroi de béton et panneau de construction associé - Google Patents
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Abstract
Organe de liaison renforcée entre un connecteur et une paroi de béton et panneau de construction associé
L’invention porte principalement sur un organe de liaison renforcée (1) entre une paroi de béton (2) et un connecteur (3), lequel organe (1) est prévu pour être noyé dans la paroi de béton (2), présente un axe principal de symétrie (X) et comprend :
- une plaque d’ancrage (24) présentant une face externe (9) prévue pour être en regard de la face extérieure de la paroi de béton (2), et
- un corps de logement (4) faisant saillie de la plaque d’ancrage (24) du côté opposé de sa face externe (9), lequel corps de logement (4) comprend un logement traversant de réception d’une portion extrémale du connecteur (6) qui s’étend selon l’axe principal de symétrie (X) de l’organe de liaison (1), et des moyens de fixation de ladite portion extrémale de connecteur (12) dans ledit logement traversant (5).
Figure à publier avec l’abrégé : Figure 3
Description
L'invention s’inscrit dans le domaine de la construction, et porte plus particulièrement sur les éléments de liaisons au sein des panneaux de constructions.
Dans le domaine de la construction et du bâtiment, il est bien connu des panneaux de construction à double parois dits panneau sandwich, comprenant deux parois en béton en vis-à-vis et séparées par un espace dans lequel des matériaux isolants thermiques sont intégrés pour éviter les déperditions de chaleur. La liaison entre les parois en béton de ces panneaux sandwichs est assurés par des connecteurs en partie pris dans le béton des deux parois. Ces connecteurs sont des armatures métalliques ou en matériau composite ayant généralement une forme ondulée et dont les crêtes ou sommets sont noyés dans le béton.
De manière à réduire le poids et l’épaisseur des panneaux sandwich, la paroi externe ou extérieure, c’est-à-dire la paroi qui sera à l’extérieur du bâtiment avec de tels panneaux, est réalisée dans un béton haute performance fibré ou armé caractérisé par une très forte résistance à la compression, c’est-à-dire supérieure à 100 MPa. Un tel béton permet de réduire l’épaisseur de cette paroi externe à quelques centimètres.
Néanmoins, à cause de la faible épaisseur de la paroi externe, seule la partie extrémale des connecteurs est prise dans le béton. Ainsi, la résistance à l’arrachement ou au cisaillement des connecteurs est moindre, ce qui implique l’utilisation d’un nombre importants de connecteurs pour assurer une liaison suffisamment solide entre les deux parois du panneau sandwich.
Pour pallier les différents inconvénients évoqués plus haut, l’invention a pour objet de proposer un système permettant d’assurer la résistance structurelle d’un panneau sandwich et ce, quel que soit le type de béton utilisé pour ses parois.
À cet effet, l’invention vise un organe de liaison renforcée entre une paroi de béton et un connecteur, lequel organe est prévu pour être noyé dans la paroi de béton, présente un axe principal et comprend :
- une plaque d’ancrage présentant une face externe prévue pour être en regard de la face extérieure de la paroi de béton, et
- un corps de logement faisant saillie de la plaque d’ancrage du côté opposé de sa face externe, lequel corps de logement comprend un logement traversant de réception d’une portion extrémale du connecteur qui s’étend selon l’axe principal de l’organe de liaison, et des moyens de fixation de ladite portion extrémale de connecteur dans ledit logement traversant .
L‘organe de liaison de l’invention présente ainsi une double fonction : fixer une portion extrémale du connecteur audit organe, et augmenter la surface de contact avec la paroi de béton, ce qui renforce la résistance aux force de cisaillement et à l’arrachement.
L’organe de liaison renforcée peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles :
- L’axe principal forme axe principal de symétrie de l’organe de liaison renforcée.
- La face externe de la plaque d’ancrage est plane.
- L’organe de liaison renforcée comprend des éléments de maintien à distance de la plaque d’ancrage de la face extérieure de la paroi de béton, lesquels éléments de maintien à distance font saillie de la face externe de ladite plaque d’ancrage.
- La plaque d’ancrage comprend deux ailes qui s’étendent de part et d’autre du corps de logement et de l’axe de symétrie principal, et en ce que la plus petite largeur de chaque aile est au moins égale à la largeur du logement traversant.
- La plaque d’ancrage comprend au moins deux pattes symétriques qui s’étendent de part et d’autre du corps de logement depuis ledit corps de logement.
- La plaque d’ancrage comprend quatre pattes réparties deux à deux symétriquement de part et d’autre du corps de logement.
- Chaque patte présente au moins un évidement traversant.
- Le logement présente une courbure convexe prévue pour épouser la courbure de la portion de connecteur.
- Le corps de logement présente en section une forme de U, et en ce que les moyens de fixation ménagés au niveau du logement traversant sont des moyens de solidarisation par engagement élastique.
L’invention vise également un dispositif de connexion renforcé pour un panneau de construction de type panneau sandwich, comprenant un connecteur de forme ondulée comportant une pluralité de crêtes et au moins un organe de liaison renforcée tel que décrit précédemment agencé au niveau d’une crête, laquelle forme portion extrémale de connecteur fixé dans le logement dudit organe de liaison.
Le dispositif de connexion renforcée peut également comporter les caractéristiques optionnelles suivantes considérées isolément ou selon toutes les combinaisons techniques possibles :
- Le connecteur est en matériau composite.
L’invention vise également un panneau de construction qui comprend une paroi intérieure en béton et une paroi extérieure en béton disposées en regard l’une de l’autre, la paroi extérieure comprenant une face intérieure en vis-à-vis de la paroi intérieure et une paroi extérieure opposée, lequel panneau comprend une couche en matériau isolant thermique disposé entre les deux parois de béton et au moins un dispositif de connexion renforcé tel que décrit précédemment reliant les deux parois en les maintenant à distance l’une de l’autre, lequel organe de liaison renforcée est noyé dans la paroi extérieure de béton, la face externe de sa plaque d’ancrage étant en regard de la face extérieure de la paroi de béton considérée.
L’invention vise également un procédé liaison d’un dispositif de connexion tel que décrit précédemment à une paroi de béton, comprenant les étapes successives de :
- Insertion d’au moins une portion extrémale formant crête du connecteur dans le logements de l’organe de liaison renforcée considéré, pour former le dispositif de connexion, chaque organe de liaison renforcée comprenant une pluralité d’éléments de positionnement de l’organe dans la paroi de béton ;
- Disposition du dispositif de connexion dans un moule pour paroi en béton, les éléments de positionnement étant au contact du fond du moule ;
- Coulage de béton dans le moule de manière à totalement recouvrir le ou les organes de liaison renforcée, et
- Séchage du béton coulé pour former une paroi de béton dans laquelle les organes de liaison du dispositif de connexion sont pris.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à la figure annexée :
Il est tout d’abord précisé que sur les figures, les mêmes références désignent les mêmes éléments quelle que soit la figure sur laquelle elles apparaissent et quelle que soit la forme de représentation de ces éléments. De même, si des éléments ne sont pas spécifiquement référencés sur l’une des figures, leurs références peuvent être aisément retrouvées en se reportant à une autre figure.
Il est également précisé que les figures représentent essentiellement un mode de réalisation de l’objet de l’invention mais qu’il peut exister d’autres modes de réalisation qui répondent à la définition de l’invention.
En référence à la , l’invention concerne un panneau de construction dit panneau sandwich 15, qui comprend deux parois de béton 2, 16 en regard l’une de l’autre et reliées entre elles via des moyens de connexion, ainsi qu’une couche d’isolant thermique 17 disposée entre les deux parois en béton 2, 16.
L’une des parois dite paroi externe ou extérieure 2, car prévue pour être orientée vers l’extérieur du bâtiment construit avec de tels panneaux sandwich 15, est réalisée en béton haute performance fibré ou armé, et qui présente une résistance à la compression de l’ordre de 100 MPa. Cette paroi externe 2 présente une épaisseur de l’ordre de 3 cm et contribue de fait à la légèreté du panneau sandwich 15.
L’autre paroi dite paroi interne ou intérieure 16, car prévue pour être orientée vers l’intérieur du bâtiment, est réalisée en béton léger d’une densité comprise entre 800 kg/m3et 1300 kg/m3, et qui présente une résistance à la compression comprise entre 12 et 20 MPa. De manière préférentielle, le béton léger a une densité de l’ordre de 1000 kg/m3et une résistance à la compression de l’ordre de 16 MPa. Cette paroi interne 16, présentant une épaisseur de l’ordre de 15 cm, assure l’intégrité structurelle du panneau sandwich 15 tout en limitant son poids.
En référence aux figures, les moyens de connexion reliant les deux parois 2, 16 entre elles comprennent une pluralité de dispositifs de connexion 11 selon l’invention.
Chaque dispositif de connexion 11 comprend un connecteur 3, qui est représenté en entier sur la . De manière non limitative, ce connecteur 3 est une armature en matériau composite comprenant des fibres de verre renforcées avec des résines polymères, par exemple des résines à base d’esters vinyliques. Par ailleurs, le connecteur 3 présente une forme périodique ondulée, préférentiellement sinusoïdale comme représenté sur la . Alternativement et sans sortir du cadre de l’invention, le connecteur ondulé 3 peut présenter une période d’une autre forme, par exemple trapézoïdale, autrement dit une sinusoïde avec des crêtes aplaties.
La période du connecteur 3 est définie par le motif entre deux crêtes 14 en regard. Par ailleurs, on définit la hauteur du connecteur 3 comme étant l’amplitude crête-à-crête du connecteur 3.
De manière à relier les deux parois de béton 2, 16 entre elles, des portions extrémales du connecteur 6 comprenant ses crêtes sont prises dans lesdites parois en béton 2, 16. De fait, la hauteur du connecteur 3 est supérieure à l’épaisseur de la couche en matériau isolant 16 du panneau sandwich 15.
Néanmoins, l’épaisseur de la paroi externe en béton haute performance 2 étant relativement fine, il est nécessaire de renforcer la liaison entre ladite paroi externe 2 et le connecteur 3.
Selon l’invention, chaque dispositif de connexion 11 comprend au moins un, et préférentiellement une pluralité d’organes de liaison renforcée 1, représentés en détail sur les figures 2 à 6. Chaque organe de liaison renforcée 1 est fixé sur la portion de connecteur 6 prise dans la paroi de béton 2 – laquelle portion de connecteur 6 comprend la crête considérée du connecteur 3 – de sorte que ledit organe de liaison 1 est noyé dans le béton de la paroi externe 2.
L’organe de liaison 1, réalisé préférentiellement dans un matériau à base de polymère préférentiellement renforcé avec des fibres de verre, est une pièce présentant deux axes de symétrie X et Y perpendiculaires entre eux, ces axes étant représentés sur les figures 3 à 6. Par ailleurs, l’organe de liaison 1 s’étend selon l’axe de symétrie X qui forme également axe longitudinal, l’axe de symétrie Y formant de fait un axe transversal.
L’organe de liaison 1 comprend un corps de logement 4, qui comporte lui-même un logement traversant 5 qui s’étend selon l’axe longitudinal X, le corps de logement 4 présentant en section transversale une forme de U : le corps de logement 4 comprend ainsi une paroi de fond et deux parois latérales. Alternativement et sans sortir du cadre de l’invention, le logement traversant 5 pourrait s’étendre selon l’axe transversal Y, l’essentiel étant que ce logement 5 s’étende selon un axe de symétrie de l’organe de liaison 1.
Les bords 20 du logement 5 sont définis par les bords des parois latérales du corps de logement 4, lequel logement 5 est destinée à recevoir une portion du connecteur 6, comportant une crête du connecteur 3. Pour une fixation améliorée de la crête considérée dans le logement 5, ce dernier présente la même section que celle du connecteur 3, et une courbure convexe qui épouse la courbure de la crête logée dans ledit logement 5.
Le positionnement symétrique du logement traversant 5 permet de répartir de manière équilibrée les forces mécaniques générées au niveau de la liaison entre le connecteur 3 et la paroi externe 2 du panneau sandwich 15, lorsque l’organe de liaison 1 est fixé au connecteur 3 et noyé dans la paroi de béton considérée 2.
Enfin, le corps de logement 4 comprend des moyens de fixation par engagement élastique 12 – ou par clippage – de la crête dans le logement 5, lesquels moyens sont ménagés au niveau des bords 20 des parois latérales du corps de logement 4.
L’organe de liaison 1 comprend en outre une plaque d’ancrage (24) qui présente une face externe 9 qui est prévue pour être en regard de la face extérieure de la paroi de béton externe 2. On entend par face externe 9 celle sur laquelle débouche le logement 5, la face interne étant la face opposée.
La plaque d’ancrage 24 présente en outre deux ailes 13 qui s’étendent de part et d’autre du logement 5 dans un plan défini par les axes de symétrie X et Y. Plus précisément, les deux ailes 13 s’étendent depuis les bords 20 des parois latérales du logement traversant 5. Le corps de logement 4 comprend en outre deux renforts 21 perpendiculaires aux ailes 13, chacun solidaire de l’une des jambes du logement en U 5 et de la face interne de l’aile considérée 13, ces renforts 21 améliorant la rigidité des ailes 13.
Le corps principal 4 a une forme globalement quadrilatérale avec des bords longitudinaux courbés 25, et la largeur minimale L1 de chaque aile 13 est au moins égale à la largeur L2 du logement traversant 5. La surface de contact entre la paroi externe de béton 2 et l’organe de liaison 1 est ainsi bien supérieure à celle entre le connecteur seul 3 et la paroi de béton externe 2, ce qui augmente la résistante à l’arrachement du dispositif de connexion 11 de ladite paroi de béton 2.
De manière à encore augmenter la surface de contact de l’organe de liaison 1 avec la paroi de béton 2, la plaque d’ancrage 24 comprend quatre pattes 7 qui s’étendent deux à deux de part et d’autre du logement traversant 5 et symétriquement par rapport aux deux axes de symétrie X et Y, toujours pour respecter la répartition des forces au niveau des liaisons entre les dispositifs de connexion 11 et la paroi de béton considérée 2. Plus précisément, les pattes s’étendent depuis les quatre coins 26 des ailes respectives 13.
Chaque patte 7 s’étend ainsi depuis le corps principal 4 jusqu’à une extrémité libre en forme de disque 23 de manière à encore augmenter la surface de contact entre l’organe de liaison 1 et la paroi de béton externe 2 béton, et de fait augmenter la résistance à l’arrachement. En outre, chaque patte 7 comprend un évidemment traversant 8 qui améliore la répartition du béton autour des pattes 7 et améliore l’ancrage de l’organe de liaison 1 dans la paroi externe de béton 2.
Enfin, chaque patte 7 comprend un renfort perpendiculaire 22 au plan défini par les axes X et Y, lequel renfort 22 est solidaire du logement traversant 5 et de la face interne de la jambe considérée 7, ces renforts 22 améliorant la rigidité des jambes 7. Comme on le voit sur les figures 2, 3 et 6, chaque évidemment 8 est délimité par le coin considéré 26 de l’aile considérée 13, la bordure du disque considéré 23, et les bords latéraux 27 de la patte 7, l’un desdits bords latéraux 27 étant solidaire du renfort considéré 22.
Selon l’invention et en référence aux figures 3 à 6, la plaque d’ancrage 24 présente une face externe plane 9 parallèle au plan défini par les axe X et Y. Ainsi, les faces externes des ailes 13 et des pattes 7 sont toutes dans le même plan. En outre et comme représentés aux figures 3 à 5, l’organe de liaison 1 comprend une pluralité d’éléments de positionnement 10 de l’organe de liaison 1 dans la paroi de béton considérée 2, lesquels éléments 10 sont des excroissances coniques faisant saillie de la face externe plane 9 de la plaque d’ancrage 24. Par ailleurs, tous ces éléments de positionnement 10 sont identiques et de même dimension.
Les éléments de positionnement 10 permettent de positionner la face externe plane 9 de la plaque d’ancrage 24 à une distance déterminée de la face extérieure de la paroi externe de béton 2, cette distance étant égale à la hauteur des cônes formant les éléments de positionnement 10. Par ailleurs, tous les cônes 10 étant identiques, la face externe plane 9 de la plaque d’ancrage 24 est parallèle à la face externe de la paroi externe de béton 2 dans laquelle l’organe de liaison 1 est noyé, ce qui équilibre la répartition des force d’arrachement et améliore la résistance à l’arrachement des dispositifs de connexion 11. La face externe de la paroi externe 2 est la face prévue pour être orientée vers l’extérieur d’un bâtiment construit avec les panneaux sandwich 15 de l’invention.
Un procédé de fabrication d’un panneau sandwich 15 selon l’invention va maintenant être décrit.
Au cours d’une première étape, au moins une partie des crêtes de chaque connecteur considéré 3 est fixée à au moins un organe de liaison renforcée 1. Plus précisément, les portions de connecteur 6 comprenant les crêtes sont insérées dans les logements des corps de logement 4 des organes de liaison considérés 1 et fixées par engagement élastique dans lesdits logements 5. A la fin de cette étape, une pluralité de dispositifs de connexion 11 a été réalisée.
Au cours d’une deuxième étape, ces dispositifs de connexion 11 sont disposés dans le fond d’un moule à béton. Plus précisément, les faces planes externes 9 des plaques d’ancrage 24 des organes de liaison 1 de chaque dispositif de connexion 11 sont en vis-à-vis du fond du moule, et les cônes de positionnement 10 sont en appui de contact contre le fond du moule.
Au cours d’une troisième étape, du béton haute performance est coulé dans le moule de manière à noyer les organes de liaison renforcée 1 dans le béton humide. Après séchage du béton, on obtient des dispositifs de connexion 11 figés dans la paroi de béton externe 2 pour former une portion extérieure du panneau de construction 18.
Au cours d’une quatrième étape, une couche isolante 16 est disposée contre la face interne de la paroi externe de béton 2. Les parties des connecteurs qui ne sont pas prises dans la paroi externe 2 sont ainsi insérées dans la couche isolante 16, mis à part les crêtes libres 14 desdits connecteurs 3.
Au cours d’une cinquième étape, la portion extérieure de panneau 18 est disposée dans un second moule, les crêtes libres 14 des connecteurs 3 étant en appui de contact contre le fond de ce second moule.
Au cours de la sixième étape, du béton léger est coulé dans ce moule pour former, après séchage, la paroi interne 16 du panneau de construction 15.
L’organe de liaison renforcée 1 et le dispositif de connexion 11 de l’invention permettent ainsi la réalisation de panneaux de construction en béton 15 type panneaux sandwich particulièrement résistants à l’arrachement et aux forces de cisaillement subis par les connecteurs 3, même lorsque la ou les parois de béton 2 du panneau 15 sont de faibles épaisseurs, typiquement de l’ordre de 3 centimètres.
Le mode de réalisation décrit ci-dessus n’est nullement limitatif, et des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre de l’invention. A titre d’exemple, l’organe de liaison renforcé ne comporte pas nécessairement d’axe de symétrie, mais simplement un axe principal formant par exemple axe longitudinal dudit organe de liaison renforcée selon l’invention.
Claims (13)
- Organe de liaison renforcée (1) entre une paroi de béton (2) et un connecteur (3),lequel organe (1) est prévu pour être noyé dans la paroi de béton (2), présente un axe principal (X) et comprend :
- une plaque d’ancrage (24) présentant une face externe (9) prévue pour être en regard de la face extérieure de la paroi de béton (2), et
- un corps de logement (4) faisant saillie de la plaque d’ancrage (24) du côté opposé de sa face externe (9), lequel corps de logement (4) comprend un logement traversant de réception d’une portion extrémale du connecteur (6) qui s’étend selon l’axe principal (X) de l’organe de liaison (1), et des moyens de fixation de ladite portion extrémale de connecteur (12) dans ledit logement traversant (5).
- Organe de liaison renforcée (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’axe principal (X) forme axe principal de symétrie de l’organe de liaison renforcée (1).
- Organe de liaison renforcée selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la face externe (9) de la plaque d’ancrage (24) est plane.
- Organe de liaison renforcée (1) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend des éléments de maintien à distance de la plaque d’ancrage de la face extérieure de la paroi de béton (10), lesquels éléments de maintien à distance (10) font saillie de la face externe (9) de ladite plaque d’ancrage (24).
- Organe de liaison renforcée (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque d’ancrage (24) comprend deux ailes (13) qui s’étendent de part et d’autre du corps de logement (4) et de l’axe de symétrie principal (X), et en ce que la plus petite largeur (L1) de chaque aile (13) est au moins égale à la largeur (L2) du logement traversant (5).
- Organe de liaison renforcée (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la plaque d’ancrage (24) comprend au moins deux pattes (7) symétriques qui s’étendent de part et d’autre du corps de logement (4) depuis ledit corps de logement (4).
- Organe de liaison renforcée (1) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la plaque d’ancrage (24) comprend quatre pattes (7) réparties deux à deux symétriquement de part et d’autre du corps de logement (4).
- Organe de liaison renforcée (1) selon les revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que chaque patte (7) présente au moins un évidement traversant (8).
- Organe de liaison renforcée (1) selon l’une quelconque des revendications précédente, caractérisé en ce que le logement (5) présente une courbure convexe prévue pour épouser la courbure de la portion de connecteur (6).
- Organe de liaison renforcée (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps de logement (4) présente en section une forme de U, et en ce que les moyens de fixation (12) ménagés au niveau du logement traversant (5) sont des moyens de solidarisation par engagement élastique.
- Dispositif de connexion renforcée (11) pour un panneau de construction de type panneau sandwich (15), comprenant un connecteur (3) de forme ondulée comportant une pluralité de crêtes et au moins un organe de liaison renforcée (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9 agencé au niveau d’une crête, laquelle forme portion extrémale de connecteur (6) fixé dans le logement (5) dudit organe de liaison (1).
- Dispositif de connexion renforcée (11) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le connecteur (3) est en matériau composite.
- Panneau de construction (15) caractérisé en ce qu’il comprend une paroi intérieure en béton (16) et une paroi extérieure en béton (2) disposées en regard l’une de l’autre, la paroi extérieure (2) comprenant une face intérieure en vis-à-vis de la paroi intérieure (16) et une paroi extérieure opposée, lequel panneau (15) comprend une couche en matériau isolant thermique (17) disposé entre les deux parois de béton (2, 16) et au moins un dispositif de connexion renforcé selon la revendication 11 ou 12 reliant les deux parois (2, 16) en les maintenant à distance l’une de l’autre, et en ce que l’organe de liaison renforcée (1) est noyé dans la paroi extérieure de béton (2), la face externe (9) de sa plaque d’ancrage (24) étant en regard de la face extérieure (28) de la paroi de béton considérée (2).
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| FR2209985A FR3140387A1 (fr) | 2022-09-30 | 2022-09-30 | Organe de liaison renforcée entre un connecteur et une paroi de béton et panneau de construction associé |
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| DE2021192A1 (de) * | 1970-04-30 | 1972-04-06 | Schuckmann Kg Werner A | Mehrschichten-Betonplatte und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| FR2219285A1 (fr) * | 1973-02-23 | 1974-09-20 | Thor Waerner & Co Gmbh | |
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2022
- 2022-09-30 FR FR2209985A patent/FR3140387A1/fr active Pending
-
2023
- 2023-09-28 WO PCT/IB2023/059683 patent/WO2024069515A1/fr unknown
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US20050108976A1 (en) * | 2003-11-26 | 2005-05-26 | Trangsrud Julian P. | Rebar spacer |
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