LU83723A1

LU83723A1 - PROCESS FOR THE MANUFACTURE OF STRESSED STRUCTURES, SUCH AS BEAMS, PROFILES AND MESH, AS WELL AS THE STRUCTURES THUS PRODUCED

Info

Publication number: LU83723A1
Application number: LU83723A
Authority: LU
Inventors: Antoon Pillaert; Edmond Nolmans
Original assignee: Antoon Pillaert; Edmond Nolmans
Priority date: 1981-10-29
Filing date: 1981-10-29
Publication date: 1983-06-07

Description

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La présente invention concerne un procédé de fabrication de structures mises sous contrainte telles que des poutres, des profilés et des treillis et elle s'étend à des structures fabriquées par l'application de ce procédé.The present invention relates to a method for manufacturing stressed structures such as beams, profiles and lattices and it extends to structures manufactured by the application of this method.

Les structures précontraintes en béton sont de plus 5 en plus utilisées, car elles offrent des avantages bien connus.Pre-stressed concrete structures are being used more and more, as they offer well-known advantages.

En règle générale, ces structures sont fabriquées dans des chantiers spécialement équipés disposant de l'infrastructure " de production, des masses d'ancrage et des vérins nécessaires.As a general rule, these structures are manufactured in specially equipped sites with the "production infrastructure", the anchoring masses and the necessary jacks.

Toutefois, il est encore nécessaire de trouver des 10 procédés simples pour la fabrication de structures précontraintes en béton en utilisant des dispositifs de fabrication également simples rendant notamment superflue l'utilisation de vérins spéciaux et analogues. Conformément au procédé décrit ci-après, les structures précitées peuvent être réalisées 15 aisément sur le chantier où elles sont utilisées.However, it is still necessary to find simple methods for the production of prestressed concrete structures using also simple manufacturing devices making in particular the use of special cylinders and the like superfluous. In accordance with the process described below, the aforementioned structures can be produced easily on the site where they are used.

La présente invention a pour but de fournir un procédé permettant d'éviter les inconvénients des méthodes de travail connues selon l'état actuel de la technique.The object of the present invention is to provide a method which makes it possible to avoid the drawbacks of the working methods known according to the current state of the art.

Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce 20 qu’on met sous contrainte un profilé dont deux pièces en bout sont inclinées sous un certain angle par rapport à la longueur de ce profilé, à l’aide de câbles de contrainte .adaptés-aux deux pièces en bout du profilé/· le flambage du profilé mis sous pression étant empêchi grâce à. ces câbles de contrainte auto-réglant à l'aide de 25 pièces de guidage régulièrement espacées.The process according to the invention is characterized in that a profile is placed under stress, two end pieces of which are inclined at an angle relative to the length of this profile, using constrained cables. to the two end pieces of the profile / · buckling of the pressurized profile being prevented by. these self-adjusting constraint cables using 25 regularly spaced guide pieces.

Suivant une forme de réalisation de l’invention, on place dos à dos deux profilés sur la face supérieure ou sur la * face inférieure d'un élément intermédiaire de séparation, puis on leur applique une pression uniaxiale en tendant les câbles 30 de contrainte placés symétriquement dans deux plans verticaux.According to one embodiment of the invention, two sections are placed back to back on the upper face or on the * lower face of an intermediate separation element, then a uniaxial pressure is applied to them by stretching the constraint cables 30 placed symmetrically in two vertical planes.

Dans ce cas, les profilés sont généralement identiques et les câbles de contrainte de chaque profilé sont tendus individuellement ou globalement. On peut également tendre les cables, alternativement en les pinçant l’un vers l'autre et/ou • 35 en les écartant l’un de l'autre, j * Les profilés placés dos à dos l'un contre l’autre ‘4-^ sert ancrés transversalement l'un à l'autre en appliquant, Λ 2 aux extrémités des profilés, des boulons d’ancrage munis d'éléments de traction, le système d'ancrage étant enlevé des poutres fabriquées en opposition après la coulée et la prise du béton appliqué. De la sorte, la mise sous contrainte 5 interne se crée d'elle-même et l'on obtient le moment de flexion qui est égal à la force de mise sous contrainte multipliée par le bras de levier de cette force.In this case, the profiles are generally identical and the strain cables of each profile are tensioned individually or globally. The cables can also be stretched, alternately by pinching them one towards the other and / or • 35 by moving them apart from each other, j * The profiles placed back to back against each other ' 4- ^ serves anchored transversely to each other by applying, Λ 2 to the ends of the profiles, anchor bolts provided with traction elements, the anchor system being removed from the beams produced in opposition after casting and setting the applied concrete. In this way, the internal stressing 5 creates itself and the bending moment is obtained which is equal to the stressing force multiplied by the lever arm of this force.

Toutefois, suivant une autre forme de réalisation de l'invention, il peut apparaître qu'à un moment déterminé, 10 la mise dos à dos des deux profilés n'est plus indispensable car, par suite de la réduction de l'angle,, les forces d'ancrage -deviennent très faibles. La mise dos à dos n'est plus nécessaire à partir d'un certain angle suivant la rigidité à la flexion des profilés.However, according to another embodiment of the invention, it may appear that at a given moment, the back-to-back placement of the two sections is no longer essential because, owing to the reduction in the angle, the anchoring forces become very weak. Back-to-back placement is no longer necessary from a certain angle depending on the bending stiffness of the profiles.

15 Suivant une autre forme de réalisation encore de l'invention, on applique, sur un profilé, une partie des câbles de contrainte avec un angle négatif et une autre partie avec un angle positif de sorte que, en appliquant les forces de mise sous contrainte dans les câbles respectifs, on obtient, 20 dans le profilé, une force de pression et un moment de flexion dépendant de ces angles.According to yet another embodiment of the invention, part of the stress cables is applied to a profile with a negative angle and another part with a positive angle so that, by applying the stressing forces in the respective cables, a pressure force and a bending moment depending on these angles are obtained in the profile.

L'invention sera décrite ci-après plus en détail en se référant aux dessins annexés dans lesquels : la figure 1 est une vue latérale de réalisation 25 du procédé suivant l'invention selon laquelle deux profilés sont placés dos à dos l'un contre l'autre afin de fabriquer simultanément deux poutres ; la figure 2 est une coupe prise suivant la ligne A-A de la figure 1 ; 30 les figures 3 et 4 représentent chacune schématique ment les. forces s'exerçant en X et en Y en figure 1 ; la figure 5 est une vue de face illustrant la fabrication d'une poutre de charpente selon le principe de l'invention ; 35 la figure 6 est une vue correspondants par le dessus de la poutre de charpente illustrée en figure 5 ; 15 la figure 7 est un diagramme des moments se produisant 4^, dans la charpente illustrée en figure 5 ; "Λ - 3 la figure 8 est une vue latérale de la forme de réalisation du procédé de l'invention selon laquelle on fabrique séparément une seule poutre individuelle ; la figure 9 est un diagramme de la contrainte s'exerçant dan la fibre N-N de la figure 8.The invention will be described below in more detail with reference to the accompanying drawings in which: FIG. 1 is a side view of an embodiment of the method according to the invention according to which two sections are placed back to back, one against the other. 'other to simultaneously manufacture two beams; Figure 2 is a section taken on the line A-A in Figure 1; Figures 3 and 4 each schematically represent the. forces exerted in X and in Y in figure 1; Figure 5 is a front view illustrating the manufacture of a structural beam according to the principle of the invention; Figure 6 is a corresponding view from above of the structural beam illustrated in Figure 5; Figure 7 is a diagram of the moments occurring 4 ^, in the frame illustrated in Figure 5; "Λ - 3 FIG. 8 is a side view of the embodiment of the method of the invention according to which a single individual beam is manufactured separately; FIG. 9 is a diagram of the stress exerted on the NN fiber of the figure 8.

5 Dans la description ci-après, on utilise les mêmes repères de référence pour désigner des éléments identiques ou semblables des poutres.5 In the description below, the same reference marks are used to designate identical or similar elements of the beams.

Comme le montrent les figures 1 et 2, chaque profilé, généralement réalisé en métal (acier), mais également en béton 10 ou en matière plastique offrant une résistance suffisante aux forces de pression, est constitué d'une longueur 5 ou 5' s'étendant dans le sens de la longueur des poutres à réaliser, ainsi que de deux pièces en bout 6 ou 6' inclinées sous un angle a par rapport à la longueur 5 ou 5' du profilé.As shown in Figures 1 and 2, each profile, generally made of metal (steel), but also of concrete 10 or plastic offering sufficient resistance to pressure forces, consists of a length 5 or 5 's' extending in the length direction of the beams to be produced, as well as two end pieces 6 or 6 'inclined at an angle a with respect to the length 5 or 5' of the profile.

15 A l'extrémité de la pièce 6 ou 6', est fixé un boulon d'ancrage 7 ou 7'. Les boulons d'ancrage 7 et 7' placés l'un en face de l'autre (aux deux extrémités) sont également reliés l'un à l'autre par des éléments de traction 9.15 At the end of part 6 or 6 ', an anchor bolt 7 or 7' is fixed. The anchor bolts 7 and 7 'placed one opposite the other (at both ends) are also connected to one another by traction elements 9.

De plus, un ou plusieurs câbles de contrainte 11 sont 20 fixés entre les extrémités 7 et 7 du profilé supérieur 1, tandis qu'un ou plusieurs câbles de .contrainte 11' sont fixés entre les extrémités correspondantes 7'et 7' du profilé inférieur.In addition, one or more strain cables 11 are fixed between the ends 7 and 7 of the upper profile 1, while one or more stress cables 11 'are fixed between the corresponding ends 7' and 7 'of the lower profile .

Des pièces de guidage 13 et 13' sont placées à des distances régulières afin d'éviter le flambage des profilés.Guide parts 13 and 13 ′ are placed at regular distances in order to prevent the profiles from buckling.

25 Les câbles 11 et 11' peuvent être tendus individuelle ment ou globalement, ou alternativement en les pinçant l'un vers l'autre et/ou en les écartant l'un de l'autre. On peut ëgale-. ment adopter n'importe quel autre procédé, notamment un procédé dans lequel on utilise un ou plusieurs vérins.The cables 11 and 11 ′ can be stretched individually or globally, or alternatively by pinching them one towards the other and / or by moving them apart from one another. We can equal-. ment adopt any other method, in particular a method in which one or more jacks are used.

30 Les phénomènes se produisant lorsque les câbles sont tendus, seront décrits en se référant aux figures 3 et 4.The phenomena occurring when the cables are stretched, will be described with reference to FIGS. 3 and 4.

La figure 3 représente schématiquement les forces s'exerçant au point d'assemblage X entre l'extrémité 6 du profilé 1, le point de fixation du ou des câbles 11 et le point de 35 fixation du boulon d'ancrage 7.FIG. 3 schematically represents the forces exerted at the assembly point X between the end 6 of the profile 1, the fixing point of the cable (s) 11 and the fixing point of the anchor bolt 7.

La figure 4 représente les forces s'exerçant à la -"TS traction du ou des câbles 11 au point d'assemblage Y entre la 4 pièce en bout 6 et la longueur 5 du profilé 1.FIG. 4 represents the forces exerted at the - "TS traction of the cable or cables 11 at the assembly point Y between the 4 end piece 6 and the length 5 of the profile 1.

Etant donné que les câbles 11 s'étendent parallèlement à la longueur 5 du profilé 1, l'angle a formé entre la pièce en bout 6 et la longueur 5 du profilé 1 correspond à l’angle a‘formé entre cette pièce en bout 6 et les câbles 11.Since the cables 11 extend parallel to the length 5 of the profile 1, the angle formed between the end piece 6 and the length 5 of the profile 1 corresponds to the angle a 'formed between this end piece 6 and cables 11.

5 De ce fait, il est évident qu'au point X, les forces s'exerçant lorsque le ou les câbles sont tendus, sont compensés par les forces de traction T2 s'exerçant dans les boulons d'ancrage 7, ainsi que par une résultante TR. Par suite de la mise dos à dos des deux profilés 1 et 1', les 10 forces de traction s'annulent dans les boulons mutuellement opposés 7 et 7', à condition bien entendu que l'élément de traction 9 soit suffisamment stable pendant que la résultante TR exerce une réaction dans Y.5 Therefore, it is obvious that at point X, the forces exerted when the cable or cables are stretched, are compensated by the tensile forces T2 exerted in the anchor bolts 7, as well as by a resulting TR. As a result of the back-to-back positioning of the two sections 1 and 1 ′, the tensile forces cancel each other out in the mutually opposite bolts 7 and 7 ′, provided of course that the traction element 9 is sufficiently stable while the resultant TR exerts a reaction in Y.

La résultante des deux réactions et T'^ 15 s'exprime par deux forces de pression TD et T'D dans les deux profilés placés dos à dos 1 et 1'.The result of the two reactions and T '^ 15 is expressed by two pressure forces TD and T'D in the two sections placed back to back 1 and 1'.

Après avoir créé !la.. tension requise dans les profilés 1 et 1' moyennant une tension suffisante des câbles 11 et 11', on coule :un béton de remplissage 15 qui 20 entoure les profilés, les câbles et les pièces de guidage.After having created the tension required in the sections 1 and 1 ′ with sufficient tension of the cables 11 and 11 ′, a filling concrete 15 is poured which surrounds the sections, the cables and the guide parts.

Après la prise du béton, la mise sous contrainte interne se produit d'elle-même et l'on obtient le moment de flexion (qui est égal à la force de mise sous contrainte multipliée par le bras de levier de cette force) lorsqu'on enlève les 25 éléments d'ancrage des poutres fabriquées en opposition.After setting the concrete, the internal stressing occurs by itself and we obtain the bending moment (which is equal to the stressing force multiplied by the lever arm of this force) when the 25 anchor elements are removed from the beams produced in opposition.

Une autre forme de réalisation de l’invention est illustrée dans les figures 5-7. Dans ce cas, les profilés 1 et 1' qui sont placés dos à dos comme représenté en figure 1 en intercalant un élément de séparation 4 également comme 30 représenté en figure 1, sont constitués d'une longueur centrale 5 ou 5' et, à chaque extrémité, de deux pièces en bout inclinées 6 ou 6 ' formant un angle ß ou ß ' respectivement avec la longueur 5 ou 5'. Les angles ß ou ß' peuvent être égaux ou différents.Another embodiment of the invention is illustrated in Figures 5-7. In this case, the sections 1 and 1 ′ which are placed back to back as shown in FIG. 1 by interposing a separating element 4 also as shown in FIG. 1, consist of a central length 5 or 5 ′ and, at each end, of two inclined end pieces 6 or 6 'forming an angle ß or ß' respectively with the length 5 or 5 '. The angles ß or ß 'can be equal or different.

35 Comme le montrent les dessins, on place un plus grand I nombre de câbles de contrainte entre les pièces en bout inter-médiaires qu'entre les pièces en bout extérieures.As shown in the drawings, a greater number of strain cables are placed between the intermediate end pieces than between the outer end pieces.

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Dans le diagramme de moments de la figure 7, en ae référant à une ligne zéro W (axe zéro), M représente le diagramme de moments résultant de la sollicitation, tandis que 0 indique le moment pouvant être repris.In the moment diagram of FIG. 7, with ae referring to a zero line W (zero axis), M represents the moment diagram resulting from the stress, while 0 indicates the moment that can be resumed.

5 Cette forme de réalisation offre l’avantage d'assurer un meilleur rapport entre le moment qui peut être repris, et le moment qui s'exerce le plus souvent suite à la sollicitation d’une poutre.5 This embodiment offers the advantage of ensuring a better relationship between the moment which can be resumed, and the moment which is most often exercised following the stress of a beam.

Dans des conditions particulières, par exemple, pour 10 des poutres soumises à des sollicitations asymétriques, il peut être utile de placer, à une extrémité du profilé 1 ou 1', deux pièces en bout comme représenté en figure 5 tandis que, à l'autre extrémité, on prévoit une seule pièce en bout 6 ou·· 6' comme représenté en figure 1. Dans la forme de réalisation 15 des figures 1 et 2 ou des figures 5 et 6, on peut omettre la mise à dos de deux profilés si, par suite de la réduction de l'angle a ou ß , les forces d’ancrage (T2) sont très faibles et si la rigidité à la flexion des profilés (plus particulièrement de la longueur 5) est suffisante pour compenser ces 20 forces d’ancrage.Under special conditions, for example, for 10 beams subjected to asymmetric stresses, it may be useful to place, at one end of the profile 1 or 1 ', two end pieces as shown in FIG. 5 while, at the other end, a single end piece 6 or ·· 6 'is provided as shown in FIG. 1. In embodiment 15 of FIGS. 1 and 2 or of FIGS. 5 and 6, it is possible to omit the backing of two sections if, as a result of the reduction of the angle a or ß, the anchoring forces (T2) are very low and if the bending stiffness of the profiles (more particularly of length 5) is sufficient to compensate for these 20 forces anchor.

Du point de vue pratique, il n'est généralement pas souhaitable de choisir un profilé 1 offrant une résistance à la flexion suffisante pour éviter les éléments de traction 9, étant donné que l'économie de matière réalisée est très souvent 25 négligeable et que l'on réalise alors une seule poutre par opération tandis que, par la mise dos à dos des profilés, on fabrique chaque fois deux poutres par opération.From a practical point of view, it is generally not desirable to choose a profile 1 offering sufficient bending strength to avoid the traction elements 9, since the saving in material produced is very often negligible and that the 'we then realize a single beam per operation while, by back to back of the profiles, we manufacture each time two beams per operation.

La figure 8 illustre une forme de réalisation rëelle-. ment intéressante sans mise dos a dos de deux profilés. Dans 30 ce cas, on applique une partie des câbles de contrainte 11 avec un angle négatif a et une partie, avec un angle positif aA, étant cependant bien entendu qu’il n'y a qu'un seul profilé.Figure 8 illustrates a real embodiment. interesting without putting two profiles back to back. In this case, a part of the constraint cables 11 is applied with a negative angle a and a part with a positive angle aA, it being understood however that there is only one profile.

De la sorte, le profilé 1 est soumis à une flexion composite (moment de flexion et force de pression), en fonction des angles 35 ax et a , par l'application des forces de mise sous contrainte P, et P..In this way, the profile 1 is subjected to a composite bending (bending moment and pressure force), as a function of the angles 35 ax and a, by the application of the stressing forces P, and P ..

I ^ vJ Quoique , dans la description ci-dessus, il ait été fait mention de Doutres, il est évident aue les autres struc- 6 tures, notamment les profilés et les treillis, peuvent être réalisées par le procédé de l'invention. L'invention concerne • les structures ou éléments fabriqués de la sorte ou par une variante du procédé décrit ci-dessus, plus particulièrement des treillis, des poutres ou des profilés précontraints.Although, in the description above, mention was made of Doutres, it is obvious that the other structures, in particular the profiles and the trellises, can be produced by the process of the invention. The invention relates to • structures or elements manufactured in this way or by a variant of the method described above, more particularly trusses, beams or prestressed profiles.

5 L'avantage des structures mises sous contrainte suivant l’invention est illustré en figure 9 qui représente le rapport entre le domaine de tension normalement utilisable dans l'axe NN d'une poutre fabriquée suivant l'état actuel de la technique et d'une poutre réalisée suivant la présente 10 invention, ce domaine de tension utilisable' étant la somme de la tension de traction maximale permise résultant de la mise sous contrainte et la tension de pression maximale permise dans l'axe NN.5 The advantage of the structures put under stress according to the invention is illustrated in FIG. 9 which represents the relationship between the tension range normally usable in the axis NN of a beam manufactured according to the current state of the art and of a beam produced according to the present invention, this usable tension range being the sum of the maximum allowable tensile tension resulting from the stressing and the maximum allowable tension tension in the axis NN.

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Claims

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1. Method for manufacturing stressed structures such as beams, profiles and lattices, characterized in that one stresses a profile (1.1 *), the two end pieces (6.6 ') are inclined at a certain angle (a, a, 0 or ß) with respect to the length of the profile (5.5 '}, using strain cables (11.11') suitable for both end pieces (6,6 ') of the profile (1,1'), buckling of the pressurized profile being prevented by these self-adjusting strain cables (11,11 ') using guide pieces 10 (13) regularly spaced from each other, so that an internal stress setting and a bending moment are obtained after the pouring and setting of the applied concrete.

2. Method according to claim 1, characterized in that two sections 15 (1 and 1 ') are placed back to back against each other on the upper face or the lower face of intermediate separation elements (3 ), while imposing on them a uniaxial pressure by putting under stress the cables (11 and 11 ') placed symmetrically in two vertical planes.

3. Method according to claim 2, characterized in that the profiles (1 and 1 ') are identical.

4. Method according to any one of claims 2 and 3, characterized in that the cables (11 and 11 ') of each profile (1 and 1 ’) are individually stressed.

5. Method according to any one of claims 25 and 3, characterized in that the cables (11 and 11 ') of each profile (1 and 1') are generally stressed.

6. Method according to any one of claims 2 and 3, characterized in that the cables are under stress alternately by pinching them towards one another and / or by moving them apart from one another .

7. Method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the sections placed back to back against one another (1 and 1 ') are anchored transversely to each other by applying, at their ends, anchor bolts 35 (7 and 7 ') provided with traction elements (9) while, after? pouring and setting the concrete, we remove the anchoring system * 8 from the beams produced in opposition (1 and 1 ').

8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the guide parts (13) are applied between the strain cables.

9. Method according to claim 1, characterized in that the angle (a) is sufficiently reduced so that the bending rigidity of the profile (1) is sufficient to compensate for the bending moment occurring in this profile.

10. Method according to claim 1, characterized ‘10 in that one applies, â. a profile, a part of the stress cables with a negative angle (a ·). and a part with a positive angle (a ^) so that, by applying the stressing forces (P ^, P2) in the respective stress cables (11), a pressure force and a bending moment are obtained in the profile as a function of the angles (a and a).

11. Method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the profiles are made of metal, concrete and / or plastic. /