WO1998000611A1 - Dispositif d'assemblage de structures en beton arme prefabrique - Google Patents

Dispositif d'assemblage de structures en beton arme prefabrique Download PDF

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WO1998000611A1
WO1998000611A1 PCT/CH1997/000256 CH9700256W WO9800611A1 WO 1998000611 A1 WO1998000611 A1 WO 1998000611A1 CH 9700256 W CH9700256 W CH 9700256W WO 9800611 A1 WO9800611 A1 WO 9800611A1
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Philippe Menetrey
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Philippe Menetrey
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/01—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings
    • E04C5/06—Reinforcing elements of metal, e.g. with non-structural coatings of high bending resistance, i.e. of essentially three-dimensional extent, e.g. lattice girders
    • E04C5/0645—Shear reinforcements, e.g. shearheads for floor slabs
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/02—Structures consisting primarily of load-supporting, block-shaped, or slab-shaped elements
    • E04B1/04—Structures consisting primarily of load-supporting, block-shaped, or slab-shaped elements the elements consisting of concrete, e.g. reinforced concrete, or other stone-like material
    • E04B1/043—Connections specially adapted therefor

Definitions

  • the present invention relates to a device for assembling prefabricated reinforced concrete structures.
  • precast reinforced concrete structures are fast, efficient and inexpensive.
  • a decisive part of this method of construction is the assembly on site of the various elements constituting the supporting structure.
  • the assembly of structures made up of beams, slabs or shells is based on the principle shown diagrammatically in FIG. 2 and characterized as follows: a concrete element (B) stressed by a load (G) -is supported on a concrete support element (A) via a contact piece (P).
  • This contact piece is compressed by means of the fictitious compression rod (O) (according to the analogy of the Morsch lattice).
  • This assembly is characterized by two sheared zones (U) and (V) which must transmit the load over half the thickness of the concrete elements resulting in two zones of weakness forcing the concrete elements to thicken. This thickening results in an increase in self-weight and an increase in cost.
  • FIG. 1 shows an embodiment of the device according to the invention
  • FIG. 2 shows an existing system for assembling reinforced concrete elements
  • FIG. 3 shows an example of application of the device to a slab
  • FIG. 4 shows an example of application of the device to a console beam
  • FIG. 5 shows an example of application of the device to a beam.
  • FIG. 1 An embodiment of the device according to the invention is illustrated in FIG. 1 for the assembly of two prefabricated reinforced concrete elements each characterized by an upper face, a lower face and an end face.
  • the first concrete element is called the support element (A); its lower face rests on a support (H) and it has an inclined end face such that its lower face is set back with respect to its upper face (a cantilever cut).
  • the second element called the charged element (B) is stressed by a load (G); it has an end face inclined inversely with respect to the first element such that its upper face is set back with respect to its lower face (a front nozzle cut at an angle).
  • the end faces of the support element and of the loaded element are inclined and their surfaces can be flat, composed of several facets or even curves.
  • the concrete elements are fixed by applying their end faces against each other using a fixing piece (C) made of metal, composite material or the like.
  • This fastening piece is composed of a rod terminated at these two ends by anchoring plates (E) and (F) and has a fastening system (D) of bolting, key or other type.
  • This fixing piece allows the loaded element to be suspended from the support element.
  • This device allows the load (G) to be transmitted by a fictitious compression link (0) resting on the anchor plate (F) (located in the lower part of the loaded element), then taken up by traction in the rod of the part (C) and retransmitted by the anchor plate ( E) (located in the upper part of the support element) in the form of a compression rod (N) in the direction of the support (H).
  • the device shown in FIG. 1 also allows the flexion to be transmitted from one element to the other by decoupling traction and compression.
  • the traction stressing the reinforcements (L) and (M) close to their upper faces is transmitted by a coupler (K) from one concrete element to another.
  • the compression located in the lower part of the concrete elements is transmitted by a contact zone (J).
  • the two concrete elements (A) and (B) as well as the part (C) are characterized by an injection network allowing the circulation of an injection grout.
  • FIG. 3 An embodiment of the device according to the invention is illustrated in FIG. 3 for a slab (B) suspended on a column surmounted by a mushroom (A) whose inclined end face is cut in steps on one side and flat on the other.
  • These elements are assembled by one or two fixing pieces (C) per section which are fitted at each end with a fastening system. The bending is transmitted from one element to the other via the coupler (K) and the contact zone (J).
  • FIG. -4 Another embodiment of the device according to the invention is illustrated in FIG. -4 for a beam (B) suspended on a console (A) by a fixing part (C).
  • This assembly transmits only the shearing force thus reproducing a ball joint.
  • This ball joint as well as the installation of an insulating material (T) between the end faces of the elements make it possible to limit the transmission from one element to the other of heat (X) or / and vibration of the charges (G ).
  • FIG. 5 Another embodiment of the device according to the invention is illustrated in FIG. 5 for a beam (B) suspended from two support elements (A) by means of fixing parts (C); to the left of the beam, the inclined end face is curved and the fixing piece is also inclined.
  • the compression due to bending is transmitted by the contact zones (J) without interrupting the arc effect symbolized by the curve (W).
  • the traction due to bending is transmitted to the left by the coupler (K) and to the right by means of a support element characterized by a hook (Q) fitting into a jaw (R) arranged on the element loaded so as to transmit the tensile force due to the bending by compression of a contact zone (S).
  • the device for assembling precast concrete elements by suspension according to the invention offers the following advantages compared to the standard system presented in FIG. 2.
  • the thickness of the concrete elements may be reduced because the zones of weakness due to shearing over half the thickness of the elements no longer exist.
  • the transmission of vibrations and / or heat from one element to another can be limited to that transmitted by the fixing part.
  • Construction is simplified since it is done from below (without having to pass the loaded element over the support element using a crane). This implementation can be carried out using jacks resting on the support element which hoist the loaded element (disposed below its final position) by means of cables.

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Abstract

Ce dispositif a pour but l'assemblage de poutres, de dalles et de coques en béton armé préfabriqué composé d'un élément d'appui (A) caractérisé par une face de bout inclinée et d'un élément chargé (B) caractérisé par une face de bout inclinée de manière inverse relativement à l'élément d'appui (A). L'assemblage s'effectue à l'aide d'une pièce de fixation (C) suspendant l'élément chargé (B) à l'élément d'appui (A). Ce dispositif permet de transmettre la charge (G) par une bielle de compression (O) s'appuyant sur la plaque d'ancrage (F), reprise par traction de la tige de la pièce (C) puis retransmise par la plaque d'ancrage (F) sous forme de bielle de compression (N) en direction de l'appui (H). De plus, le dispositif permet de transmettre la flexion d'un élément à l'autre à l'aide d'un coupleur (K) permettant de lier l'armature supérieure de traction (L) et (M) ainsi que d'une zone de contact comprimée (J). Les deux éléments (A et B) ainsi que la pièce (C) sont caractérisés par un réseau d'injection permettant la circulation d'un coulis d'injection (I) et le remplissage des vides.

Description

Dispositif d'assemblage de structures en béton armé préfabriqué
La présente invention a pour objet un dispositif d'assemblage de structures en béton armé préfabriqué.
La construction de structures en béton armé préfabriqué est rapide, performant et peu coûteux. Une partie déterminante de ce mode de construction est l'assemblage sur le chantier des divers éléments constituant la structure porteuse. L'assemblage de structures constituées de poutres, de dalles ou de coques est basé sur le principe schématisé à la Fig. 2 et caractérisé comme suit: un élément en béton (B) sollicité par une charge (G) -est appuyé sur un élément d'appui en béton (A) par l'intermédiaire d'une pièce de contact (P). Cette pièce de contact est comprimée par l'intermédiaire de la bielle de compression fictive (O) (selon l'analogie du treillis de Morsch). Cet assemblage est caractérisé par deux zones cisaillées (U) et (V) qui doivent transmettre la charge sur la moitié de l'épaisseur des éléments en béton résultant en deux zones de faiblesse obligeant à épaissir les éléments de béton. Cet épaississement résulte en une augmentation de poids propre et une augmentation de coût.
Pour palier à ce désavantage, un système d'assemblage d'éléments en béton a été développé. Il est basé sur l'observation que la rupture par cisaillement est due à une rupture par traction du béton selon un plan incliné (Thèse de Ph. Menétrey EPFL 1994). L'invention est basée sur la substitution de la partie où le béton peut se rompre à la traction suivant une fissure inclinée par des pièces métalliques sollicitées à la traction. L'invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description de forme d'exécution donnée à titre d'exemple en regard des dessins sur lesquels: la Fig. 1 représente un mode de réalisation du dispositif selon l'invention, la Fig. 2 représente un système existant d'assemblage d'éléments en béton armé, la Fig. 3 représente un exemple d'application du dispositif à une dalle, la Fig. 4 représente un exemple d'application du dispositif à une poutre console, la Fig. 5 représente un exemple d'application du dispositif à une poutre.
Une forme d'exécution du dispositif selon l'invention est illustrée àla Fig. 1 pour l'assemblage de deux éléments en béton armé préfabriqués chacun caractérisé par une face supérieure, une face inférieure et une face de bout. Le premier élément en béton est dénommé élément d'appui (A ); sa face inférieure repose sur un appui (H) et il a une face de bout inclinée tel que sa face inférieure est en retrait par rapport à sa face supérieure (un porte à faux taillé de biais). Le deuxième élément dénommé élément chargé (B) est sollicité par une charge (G); il a une face de bout inclinée de manière inverse relativement au premier élément tel que sa face supérieure est en retrait par rapport à sa face inférieure (un avant-bec taillé de biais). Les faces de bout de l'élément d'appui et de l'élément chargé sont inclinées et leurs surfaces peuvent être planes, composées de plusieurs facettes ou même courbes. Les éléments en béton sont fixés en appliquant leurs faces de bout l'une contre l'autre à l'aide d'une pièce de fixation (C) en métal, de matière composite ou autre. Cette pièce de fixation est composée d'une tige terminée à ces deux extrémités par des plaques d'ancrage (E) et (F) et dispose d'un système d'attache (D) de type boulonnage, à clavette ou autre. Cette pièce de fixation permet de suspendre l'élément chargé à l'élément d'appui. Ce dispositif permet de transmettre la charge (G) par une bielle de compression fictive (0) s'appuyant sur la plaque d'ancrage (F) (située dans la partie inférieure de l'élément chargé), puis reprise par traction dans la tige de la pièce (C) et retransmise par la plaque d'ancrage (E) (située dans la partie supérieure de l'élément d'appui) sous forme de bielle de compression (N) en direction de l'appui (H).
Le dispositif présenté à la Fig. 1 permet de plus de transmettre la flexion d'un élément à l'autre en découplant la traction et la compression. La traction sollicitant les armatures (L) et (M) proche de leurs faces supérieures est transmisse par un coupleur (K) d'un élément de béton à l'autre. La compression située dans la partie inférieure des éléments de béton est transmise par une zone de contact (J). Finalement, les deux éléments en béton (A) et (B) ainsi que la pièce (C) sont caractérisés par un réseau d'injection permettant la circulation d'un coulis d'injection
(1) et le remplissage des vides.
Une forme d'exécution du dispositif selon l'invention est illustrée à la Fig. 3 pour une dalle (B) suspendue sur une colonne surmontée d'un champignon (A) dont la face de bout inclinée est découpée en escalier d'un côté et plane de l'autre. Ces éléments sont assemblés par une ou deux pièces de fixation (C) par section qui sont munies à chaque extrémité d'un système d'attache. La flexion est transmise d'un élément à l'autre par l'intermédiaire du coupleur (K) et de la zone de contact (J).
Une autre forme d'exécution du dispositif selon l'invention est illustrée à la Fig. -4 pour une poutre (B) suspendue sur une console (A) par une pièce de fixation (C). Cet assemblage ne transmet que l'effort tranchant reproduisant donc une rotule. Celte rotule ainsi que la mise en place d'une matière isolante (T) entre les faces de bout des éléments permettent de limiter la transmission d'un élément à l'autre de chaleur (X) ou/et de vibrations des charges (G).
Une autre forme d'exécution du dispositif selon l'invention est illustrée à la Fig. 5 pour une poutre (B) suspendue à deux éléments d'appui (A) par l'intermédiaire de pièces de fixation (C); à gauche de la poutre, la face de bout inclinée est courbe et la pièce de fixation est également inclinée. La compression duc à la flexion est transmise par les zones de contact ( J ) sans interruption de l'effet d'arc symbolisé par la courbe (W). La traction due à la flexion est transmise à gauche par le coupleur (K) et à droite par l'intermédiaire d"uιι élément d'appui caractérisé par un crochet (Q) s'emboîtant dans une mâchoire (R) disposée sur l'élément chargé de manière à transmettre la force de traction due à la flexion par compression d'une zone de contact (S).
Le dispositif d'assemblage d'éléments en béton préfabriqué par suspension selon l'invention offre les avantages suivants par rapport au système standard présenté à la Fig. 2. (1) L'épaisseur des éléments de béton peut-être réduite car les zones de faiblesse dues a un cisaillement sur une demi épaisseur des éléments n'existent plus. (2) La transmission des vibrations et/ou de la chaleur d'un élément à l'autre peut être limitée à celle transmisse par la pièce de fixation. (3) La construction est simplifiée puisqu'elle se fait par dessous (sans avoir à passer l'élément chargé par dessus l'élément d'appui à l'aide d'une grue). Cette mise en oeuvre peut être effectuée à l'aide de vérins reposant sur l'élément d'appui qui hissent l'élément chargé (disposé en dessous de sa position définitive) par l'intermédiaire de câbles.

Claims

Revendications
1. Dispositif d'assemblage de deux éléments en béton armé préfabriqué, comportant chacun une face supérieure, une face inférieure et au moins une face de bout; la face inférieure du premier élément étant destinée à reposer sur un appui; ce premier élément est caractérisé en ce que l'extrémité de sa face inférieure est en retrait relativement à l'extrémité de sa face supérieure de manière à ce que sa face de bout soit inclinée; le second élément destiné à recevoir les charges comporte une face de bout inclinée de manière inverse relativement au premier élément, c'est-à-dire que l'extrémité de sa face supérieure est en retrait relativement à l'extrémité de sa face inférieure; les faces de bout des deux éléments sont caractérisées de manière à pouvoir être appliquées Tune contre l'autre et être liées par au moins une pièce de fixation suspendant ledit second élément audit premier élément.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux éléments en béton sont des poutres, des dalles ou des coques.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que les éléments comportent des armatures proche de leurs faces supérieures: ces armatures étant liées d'un élément à l'autre de manière à assurer une transmission continue des efforts.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le premier élément comprend un crochet; ce crochet est lié à une armature proche de la face supérieure du premier élément et s'emboîte dans le deuxième élément comportant une mâchoire; cette mâchoire est liée à une armature proche de la face supérieure du deuxième élément de manière à assurer une transmission continue des efforts.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par une zone de contact sur les faces de bout au voisinage des faces inférieures des éléments en béton.
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5 caractérisé par un réseau d'injection à l'intérieur des éléments en béton et/ou des pièces de fixation permettant la circulation d'un coulis d'injection et le remplissage de vides.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé par ce qu'entre les faces de bout des éléments en béton est disposé une matière isolante réduisant la transmission d'un élément à l'autre de chaleur et/ou de vibrations.
8. Procédé d'assemblage d'éléments en béton armé préfabriqué au moyen d'au moins un dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on place le premier élément sur ses appuis; on dispose le second élément en dessous de sa position définitive; on soulève le second élément à l'aide de vérins reliés par des câbles au second élément pour sa mise en place sous le premier élément; finalement les deux éléments sont liés par les pièces de fixation.
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CH690827A5 (fr) 2001-01-31
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