LU83723A1 - Procede de fabrication de structures mises sous contrainte,telles que des poutres,des profiles et des treillis,ainsi que les structures ainsi realisees - Google Patents

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.

Les structures précontraintes en béton sont de plus 5 en plus utilisées, car elles offrent des avantages bien connus.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

5 Dans la description ci-après, on utilise les mêmes repères de référence pour désigner des éléments identiques ou semblables des poutres.

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.

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.

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.

Des pièces de guidage 13 et 13' sont placées à des distances régulières afin d'éviter le flambage des profilés.

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.

30 Les phénomènes se produisant lorsque les câbles sont tendus, seront décrits en se référant aux figures 3 et 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.

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.

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.

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.

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'.

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.

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.

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.

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.

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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.

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.

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.

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.

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.

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..

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.

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.

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Claims (11)

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1. Procédé de fabrication de structures mises sous contrainte telles que des poutres, des profilés et des treillis, caractérisé en ce qu'on met sous contrainte un profilé (1,1*) dont les deux pièces en bout (6,6') sont inclinées sous un 5 certain angle (a , a ,0 ou ß) vis-à-vis de la longueur du profilé (5,5'}, à l'aide de câbles de contrainte (11,11') adaptés aux deux pièces en bout (6,6') du profilé (1,1'), le flambage du profilé mis sous pression étant empêché par ces câbles de contrainte (11,11') auto-rëglant à l'aide de pièces de guidage 10 (13) régulièrement espacées l'une de l'autre, de telle sorte que l'on obtienne une mise sous contrainte interne et un moment de flexion après la coulée et la prise du béton appliqué.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'on place dos à dos l'un contre l'autre deux profilés 15 (1 et 1') sur la face supérieure ou la face inférieure d'éléments intermédiaires de séparation (3) , tout en leur imposant une pression uniaxiale par la mise sous contrainte des câbles (11 et 11') posés symétriquement dans deux plans verticaux.

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé 20 en ce que les profilés (1 et 1') sont identiques.

4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les câbles (11 et 11') de chaque profilé (1 et 1’) sont mis individuellement sous contrainte.

5. Procédé suivant l’une quelconque des revendications 25. et 3, caractérise en ce que les câbles (11 et 11') de chaque profilé (1 et 1') sont mis globalement sous contrainte.

6. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce qu'on met les câbles sous contrainte alternativement en les pinçant l'un vers l'autre et/ou en les 30 écartant l'un de l'autre.

7. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que les profilés placés dos à dos l'un contre l'autre (1 et 1') sont ancrés transversalement l'un à l'aùtre en appliquant, à leurs extrémités, des boulons d’ancrage 35 (7 et 7') pourvus d'éléments de traction (9) tandis que, après ? la coulée et la prise du béton, on enlève le système d'ancrage * 8 des poutres fabriquées en opposition (1 et 1').

8. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les pièces de guidage (13) sont appliquées entre les câbles de contrainte.

9. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'angle (a) est suffisamment réduit pour que la rigidité à la flexion du profilé (1) soit suffisante pour compenser le moment de flexion survenant dans ce profilé.

10. Procédé suivant la revendication 1 , caractérisé ‘ 10 en ce que l'on applique, â. un profilé, une partie des câbles de contrainte avec un angle négatif (a· ).et une partie avec un angle positif (a^) de telle sorte que, par l'application des forces de mise sous contrainte (P^, P2) dans les câbles respectifs de contrainte (11), on obtienne, dans le profilé, une force de pression et un 1 2 15 moment de flexion en fonction des angles (a et a ).

11. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les profilés sont réalisés en métal, en béton et/ou en matière plastique. /