WO2016096592A1 - Element precontraint et procede de fabrication d'un element precontraint - Google Patents

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WO2016096592A1
WO2016096592A1 PCT/EP2015/079220 EP2015079220W WO2016096592A1 WO 2016096592 A1 WO2016096592 A1 WO 2016096592A1 EP 2015079220 W EP2015079220 W EP 2015079220W WO 2016096592 A1 WO2016096592 A1 WO 2016096592A1
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prestressed
mold
filling material
prestressed element
prestressing
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PCT/EP2015/079220
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Inventor
André De Chefdebien-Zagarriga
Nicolas GONELLE
Arnaud Schwartzentruber
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Lesage Developpement
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C3/00—Structural elongated elements designed for load-supporting
    • E04C3/02—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces
    • E04C3/20—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of concrete or other stone-like material, e.g. with reinforcements or tensioning members
    • E04C3/26—Joists; Girders, trusses, or trusslike structures, e.g. prefabricated; Lintels; Transoms; Braces of concrete or other stone-like material, e.g. with reinforcements or tensioning members prestressed
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/12—Anchoring devices

Definitions

  • the present invention relates to an elongate prestressed element defining two opposite ends, made in at least one filler material, in particular concrete, and through which at least one prestressing reinforcement extends between said two ends and is embedded in said filler material. .
  • the present invention also relates to a method of manufacturing such a prestressed element.
  • Prestressed elements such as beams, beams, lintels, etc. are generally made by molding a filler material such as concrete and are associated with prestressing reinforcements extending in their length to increase the mechanical strength properties of the concrete and in particular the flexural strength. Given their mechanical properties, these prestressed elements are particularly suitable for the realization of structures subject to significant constraints, such as bridges, buildings, and all types of structures and constructions in the field of construction. civil and building engineering. Conventionally, a prestressed element comprises prestressing reinforcements embedded in concrete to apply to this element a prestressing in the longitudinal direction of said element.
  • prestressing tendons are stretched by their respective ends, for example, by means of jacks, headers, or the like.
  • This is called prestressed element by "pre-tension", the tensioning of the reinforcements taking place before the concrete filling.
  • the tension exerted on the prestressing tendons is released, which has the effect of constraining the molded element in its length.
  • the distribution of the stress is however not uniform over the entire length of the prestressed element. More particularly, the mechanical strength is not optimal in the end zones of the prestressed element. This is explained by the fact that the prestress is transmitted gradually to the concrete.
  • CN publication 102493660 B discloses an anchor tube which is traversed by an armature and which is filled with an ultra-high performance cementitious composite material.
  • the armature is fixed in the tube by means of a first plate and a second plate parallel to each other and spaced apart from each other, which delimit between them a space containing the composite material.
  • the present invention aims at overcoming these drawbacks by proposing a prestressed element whose mechanical strength is optimized in particular at at least one of its end zones, so as to form an anchor zone which is restricted size with respect to the length of the prestressed element and which is as short as possible to reduce the length of the prestressed element to be embedded.
  • the invention relates to a prestressed element of the type indicated in the preamble, characterized in that it comprises at least one interface piece traversed by said armature and delimiting at least in part an end zone of said prestressed member by relative to a main part of said prestressed element, and in that on the one hand said end zone of said prestressed element comprises at least partly a second filling material and, on the other hand, said main part of said prestressed element comprises a first filling material, the second filling material having a higher tensile and compressive strength than the first filling material.
  • the mechanical strength in the end zone is thus increased, which makes it possible to increase the mechanical strength at the end of the prestressed element.
  • the second filling material having a tensile and compressive strength greater than that of the first filling material is thus used in a limited quantity which makes it possible to reduce the manufacturing cost of the prestressed element.
  • it comprises an interface piece in the form of a plate disposed perpendicularly to the longitudinal axis of said prestressed member and whose section corresponds to the section of said prestressed member and delimiting said end zone of said prestressed member.
  • said main portion of said prestressed member and said end portion includes said second filler material.
  • the prestressed element may have a substantially parallelepipedal shape and may comprise a plurality of prestressing reinforcements which extend between said ends of the prestressed element and which are parallel to one another.
  • Said plate may comprise a plurality of openings arranged to be traversed respectively by one of said prestressing frames.
  • Said plate may consist of a perforated plate or a grid. According to another preferred embodiment, it comprises two interface pieces in the form of a plate disposed perpendicularly to the longitudinal axis of said prestressed element whose section corresponds to the section of said element and delimiting respectively two end zones of said prestressed element. relative to said main portion and said end regions include said second filler material. In a preferred embodiment, it comprises at least one interface piece in the form of a shrink tube extending in said at least one end zone and traversed by said frame, said hooping tube comprising said second filling material, and the first filling material coats, on the one hand, said prestressing reinforcement in said main part and, on the other hand, said hooping tube in said end zone.
  • it may comprise at least one hooping frame disposed around said hooping tube.
  • the hooping tube may be a cylinder and said prestressing frame and said hooping tube may be substantially coaxial.
  • the shrink tube may comprise a vent and a filling orifice, and is closed at each of its ends by a plate.
  • the prestressed member may comprise a plurality of parallel shrinking tubes between them and arranged along the longitudinal axis of the prestressed member and said shrinking tubes may be surrounded by a plurality of hooping frames parallel to each other and perpendicular to the longitudinal axis of the prestressed member.
  • the first filling material may comprise conventional concrete and the second filling material may comprise so-called high performance concrete or so-called high performance concrete or ultra-high performance concrete.
  • the second filler material may comprise fibers or at least one hooping frame.
  • At least one interface piece arranged to be traversed by at least one prestressing reinforcement in the mold and defining at least one end zone of the mold with respect to a main part of the mold
  • At least one prestressing reinforcement is provided in the mold through the interface piece
  • a second filling material is cast at least in part into the end zone of the mold delimited by said interface piece, and a first filler material is cast at least in the main part of the mold,
  • At least one interface piece in the mold is provided in the form of a plate perpendicular to the longitudinal axis of the mold and the second filling material is cast in the zone d end of the mold defined by said plate and the first filling material is cast in the main part of the mold.
  • a plate which has a plurality of openings in the mold for delimiting an end zone of the mold relative to a main part of the mold
  • prestressing tendons are arranged in the mold through said openings of the plate,
  • a second filling material in the end zone of the mold there is at least one interface piece in the form of a shrink tube parallel to the longitudinal axis of the mold and which extends in the end zone of the mold.
  • said second filling material is cast into said shrink tube through a filling orifice and said first filling material is cast on the one hand into the end zone of the mold around said shrink tube and secondly in the main part of the mold.
  • FIG. 1 represents a perspective view of a prestressed element according to a first embodiment of the invention of which only one end zone is shown, and
  • Figure 2 is a view similar to Figure 1 of a prestressed member according to a second embodiment of the invention of which only one end zone is shown.
  • the invention relates to a prestressed element 10a, 10b according to the invention made of at least two types of filling material 2, 3 different and having at least one prestressing frame 40.
  • the prestressed element 10a, 10b may consist, for example, of a beam, a post, a slab element, a lintel.
  • An interface piece 50a, 50b makes it possible to delimit at least part of an end zone 11 of the prestressed element 10a, 10b of its main part 12, and is crossed by the prestressing armature 40.
  • the filling materials, called the first filling material 2 and the second filling material 3 may consist of different types of concrete.
  • the second filling material 3 has a mechanical strength, and in particular a higher tensile and compressive strength than that of the first filling material 2.
  • the second filling material 3 may consist of a concrete said high performance or very high performance concrete or concrete said ultra-high performance.
  • the second filling material 3 may also comprise fibers, for example, metal or polymeric fibers or a mixture of both. The addition of fibers makes it possible to further increase the tensile strength of the second filling material 3.
  • the second filling material 3 may comprise hooping frames, which will be described later, and / or fibers to increase the tensile strength.
  • the second filling material 3 may be an ultra-high performance fiber concrete comprising metal fibers.
  • the first filling material 2 may consist of a so-called conventional concrete. In general, conventional or ordinary concrete forming the first filling material 2 has a compressive strength of between 16 to 80 MPa.
  • the high performance, ultra high performance, high performance concretes which can form the second filling material 3 have a compressive strength of between 65 and 250 MPa.
  • a high performance fiber reinforced concrete having metal fibers has a compressive strength of between 150 MPa and 250 MPa.
  • the prestressing frame 40 may consist of a linear part such as a cable or a strand or a bar. It is preferably made of metal, with a high elastic limit.
  • the prestressing frame 40 is arranged to be energized, by means of tensioning, for example, by means of jacks, then to be released and transmit the tension to the filling material 2, 3. It comprises two opposite ends 41 corresponding to the ends of the prestressed member and extends parallel to the longitudinal axis of said prestressed member.
  • an element is prestressed by a plurality of prestressing tendons arranged parallel to each other and evenly distributed or not within the element according to the constraints to be supported.
  • the interface piece may consist in a first embodiment of a plate 50a.
  • the surface of the plate 50a substantially corresponds to the section of the prestressed element 10a.
  • the plate 50a has a plurality of openings 51a arranged to be traversed respectively by a preload reinforcement 40.
  • the plate 50a is made of a metal type expanded metal ® sparing openings 51a for the passage of four prestressing plates 40.
  • the plate 50a may also consist of a perforated plate or a mesh.
  • the interface piece may also consist of a hooping tube 50b which will be described below with reference to FIG. 2.
  • the prestressed element 10a has a shape substantially parallelepipedic and comprises four prestressing plates 40 which extend between the ends 13 of the prestressed element 10a and are parallel to each other.
  • the present invention may comprise one or a plurality of prestressing frames, and is not limited to this variant.
  • the plate-shaped interface piece 50a delimits an end zone 11 of the prestressed element 10a with respect to a main portion 12.
  • the plate 50a does not extend into the end zone 11 of the element prestressed. In this configuration, the end zone 11 is delimited by the end 13 of the prestressed element 10a and by the plate 50a disposed perpendicularly to the longitudinal axis of the prestressed element 10a.
  • the main part 12 is delimited by the opposite end (not shown) of the prestressed element 10a and by the plate 50a.
  • the prestressed element may also comprise a second plate disposed near the opposite end and which delimits a second end zone, the first plate delimiting a first end zone according to the previous variant.
  • the main part is also central and is delimited on the one hand by the first plate and on the other by the second plate.
  • the plate 50a has a plurality of openings 51 traversed respectively by at least one prestressing reinforcement 40.
  • the main part 12 of the prestressed element 10a comprises a first filling material 2 and the end zone 11 of the prestressed element 10a comprises a second filling material 3.
  • the quantity of the first filling material 2 is greater than the amount of second material 3 in the prestressed member 10a.
  • the prestressed element has a first and a second end zone, these each comprise the second filler material.
  • the first and second filling materials 2, 3 encase the prestressing plates 40.
  • the use of a second filling material 3 in one of the end zones 11 makes it possible to increase the mechanical strength in this zone of end 11. It also makes it possible to compensate for the decrease in the prestress occurring in this end zone 11.
  • the second filling material may comprise fibers or hooping frames as explained below.
  • the prestressed element 10a is particularly suitable for forming a pole intended to be placed in a concrete vault foundation at its reinforced end zone 11. Indeed, the high mechanical resistance the end zone 11 of the prestressed element 10a with respect to a pre-stressed element of the prior art makes it possible to reduce the embedding height of the foundation, also contributing to reducing the costs and time of implementation.
  • the prestressed element 10b also has a substantially parallelepipedal shape and comprises at least one prestressing frame 40 and in this example four, without this number being limiting, which extends between the ends 13 of the prestressed element 10b.
  • the prestressing frame 40 is provided at one of its ends 41 with an interface piece in the form of a hooping tube 50b.
  • FIG. 2 illustrates four hooping tubes 50b parallel to each other and arranged parallel to the longitudinal axis of the prestressed element 10b. These hooping tubes 50b delimit the end zone 11 of the prestressed member 10b with respect to its main portion 12. In addition, they extend and are incorporated in the end zone 11.
  • Each hooping tube 50b is closed at each of its ends by a plate 52b which has openings 51b arranged to allow the passage of a prestressing frame 40. It further comprises a vent 53b and a filling orifice 54b arranged to allow the injection of the second material 3.
  • the hooping tubes 50b are surrounded by hooping frames 55b arranged parallel to each other and perpendicular to the longitudinal axis of the element to ensure their relative positioning and their retention in the mold during the manufacture of said element.
  • the hooping tubes 50b and the hooping frames 55b combined with the second filling material 3 further increase the tensile strength in the end zone 11, so that the splitting and splitting forces associated with the Introduction of the prestressing can be taken up by the second filling material 3 and the hooping tubes 50b and the hooping frames 55b. This results in an improvement in the mechanical strength of the prestressed element 10b in the end zones 11 and a decrease in the amount of second filling material 3 necessary to obtain a reasonable manufacturing cost. Possibilities of industrial application:
  • the invention achieves the goals set, namely to provide a prestressed member whose mechanical strength is improved in at least one of its end zones.
  • the prestressed element 10a, 10b can, for example, find an application in the field of building or civil engineering.
  • a preloaded element 10a by pre-tensioning of filling material, in particular of concrete with prestressing reinforcements 40 according to the first embodiment of the present invention with reference to FIG. 1, can be obtained by implementing the following process steps:
  • At least one optional reinforcement is provided (not shown) in a mold
  • a plate 50a which has a plurality of openings 51a in the mold for delimiting an end zone of the mold with respect to a main part of the mold,
  • prestressing plates 40 are arranged in the mold through the openings 51a of the plate 50a,
  • a first filling material 2 is poured into the main part of the mold
  • the pre-stressed element 10a obtained is demolded.
  • a first plate which delimits a first end zone at a first end of the mold
  • a second plate which delimits a second zone of end at the other end of the mold.
  • the prestressed element 10b with reference to FIG. 2 can be obtained by implementing the following method steps:
  • At least one reinforcement (not shown) is arranged in a mold
  • hooping tubes 50b closed at their ends by plates 52b which has an opening 51b, at one end of the mold defining at least one end zone of the mold relative to a main portion of the mold,
  • a hooping frame is provided around the hooping tubes 50b,
  • prestressing plates 40 are arranged in the mold M through the shrinking tubes through the openings 51b of the plates 52b,
  • a second filling material 3 is poured into the shrinking tubes 50b by their filling orifices 54b,
  • a first filling material 2 is poured into the main part of the mold and around the hooping tubes 50b,
  • the tension of the prestressing reinforcements 40 is released after the first and second filling materials 2 and 3 have hardened.

Landscapes

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Abstract

La présente invention concerne un élément précontraint (10a) allongé définissant deux extrémités opposées (13), réalisé dans deux matériau de remplissage (2, 3), notamment du béton, et traversé par des armatures de précontrainte (40) s 'étendant entre les dites deux extrémités (13) noyées dans ledit matériau de remplissage (2, 3). Il comporte une pièce d'interface (50a) traversée par les armatures (40) et délimitant une zone d'extrémité (11) dudit élément précontraint (10a) par rapport à une partie principale (12) dudit élément précontraint (10a). Ladite zone d'extrémité (11) dudit élément précontraint (10a) comporte un second matériau de remplissage (3) et ladite partie principale (12) dudit élément précontraint (10a) comporte un premier matériau de remplissage (2), le second matériau de remplissage (3) présentant une résistance à la compression supérieure à celle du premier matériau de remplissage (2).

Description

ELEMENT PRECONTRAINT ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN ELEMENT PRECONTRAINT
Domaine technique :
La présente invention concerne un élément précontraint allongé définissant deux extrémités opposées, réalisé dans au moins un matériau de remplissage, notamment du béton, et traversé par au moins une armature de précontrainte s 'étendant entre les deux dites extrémités et noyée dans ledit matériau de remplissage.
La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'un tel élément précontraint.
Technique antérieure :
Les éléments précontraints, tels que poutres, poutrelles, linteaux, etc. sont généralement réalisés par moulage d'un matériau de remplissage telle que du béton et sont associés à des armatures de précontrainte s 'étendant dans leur longueur pour accroître les propriétés de résistance mécanique du béton et notamment la résistance à la flexion. Compte tenu de leurs propriétés mécaniques, ces éléments précontraints sont particulièrement adaptés à la réalisation d'ouvrages soumis à d'importantes contraintes, comme des ponts, des bâtiments, ainsi que tout type d'ouvrages d'art et de constructions dans le domaine du génie civil et du bâtiment. Classiquement, un élément précontraint comporte des armatures de précontrainte noyées dans du béton pour appliquer à cet élément une précontrainte dans la direction longitudinale dudit élément. Avant de couler le béton dans un banc de moulage, les armatures de précontrainte sont tendues par leurs extrémités respectives, par exemple, au moyen de vérins, de chevêtres, ou similaires. On parle alors d'élément précontraint par « pré-tension », la mise en tension des armatures ayant lieu avant le remplissage du béton. Après le remplissage et le durcissement du béton, on relâche la tension exercée sur les armatures de précontrainte, ce qui a pour effet de contraindre l'élément moulé dans sa longueur. La répartition de la contrainte n'est toutefois pas uniforme sur toute la longueur de l'élément précontraint. Plus particulièrement, la résistance mécanique n'est pas optimale dans les zones d'extrémité de l'élément précontraint. Ceci s'explique par le fait que la précontrainte se transmet progressivement au béton. Pour augmenter la résistance mécanique et surtout pour qu'elle soit homogène dans toute la longueur de l'élément fabriqué jusqu'à ses extrémités, il est également connu d'utiliser des bétons dits à « haute performance », en particulier, renforcés de fibres structurelles. Toutefois, du fait de leurs coûts élevés, ces bétons à haute performance fibrés peuvent difficilement être substitués à du béton classique, moins onéreux.
Il est également connu de la publication DE 1 659 131 Al un élément précontraint en béton dont une extrémité comporte un tube qui est traversé par des armatures de précontrainte et qui est rempli par un matériau de remplissage différent du matériau formant l'élément précontraint.
La publication CN 102493660 B décrit un tube d'ancrage qui est traversé par une armature et qui est rempli par un matériau composite à base de ciment ultra-haute performance. L'armature est fixée dans le tube au moyen d'une première plaque et d'une seconde plaque parallèles entre elles et espacées l'une de l'autre, qui délimitent entre elles un espace contenant le matériau composite.
Il est connu de la publication GB 707144 A un élément précontraint comportant une armature de précontrainte disposée au cœur de l'élément précontraint et dont le cœur est rempli de béton ou de ciment. La publication KR 2011 0064359 A décrit un élément précontraint comportant des armatures de précontrainte fixées dans un élément conique et dans un bloc de fixation en béton ultra-haute performance. Enfin, la publication DE 10 2007 021 690 Al décrit un élément précontraint notamment pour un pont qui comporte une extrémité en mortier ultra haute performance.
En conséquence, les solutions existantes ne permettent actuellement pas d'offrir une résistance mécanique améliorée au niveau des extrémités de l'élément précontraint tout en proposant un coût raisonnable de fabrication en phase avec le marché.
Exposé de l'invention : La présente invention vise à pallier ces inconvénients en proposant un élément précontraint dont la résistance mécanique est optimisée en particulier à l'une au moins de ses zones d'extrémité, pour former une zone d'ancrage qui soit de taille restreinte par rapport à la longueur de l'élément précontraint et qui soit la plus courte possible pour diminuer la longueur de l'élément précontraint à encastrer.
Dans ce but, l'invention concerne un élément précontraint du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une pièce d'interface traversée par ladite armature et délimitant au moins en partie une zone d'extrémité dudit élément précontraint par rapport à une partie principale dudit élément précontraint, et en ce que d'une part ladite zone d'extrémité dudit élément précontraint comporte au moins en partie un second matériau de remplissage et, d'autre part, ladite partie principale dudit élément précontraint comporte un premier matériau de remplissage, le second matériau de remplissage présentant une résistance à la traction et à la compression supérieure à celle du premier matériau de remplissage. La résistance mécanique dans la zone d'extrémité est ainsi accrue ce qui permet d'augmenter la résistance mécanique à l'extrémité de l'élément précontraint. Ce but est atteint aisément pas le simple ajout d'une pièce d'interface délimitant la zone d'extrémité qui est réduite par rapport à la partie principale. Le second matériau de remplissage présentant une résistance à la traction et à la compression supérieure à celle du premier matériau de remplissage est ainsi utilisé en quantité limitée ce qui permet de diminuer le coût de fabrication de l'élément précontraint.
Selon une variante de réalisation préférée, il comporte une pièce d'interface sous la forme de plaque disposée perpendiculairement à l'axe longitudinale dudit élément précontraint et dont la section correspond à la section dudit élément précontraint et délimitant ladite zone d'extrémité dudit élément précontraint de ladite partie principale dudit élément précontraint et ladite zone d'extrémité comporte ledit second matériau de remplissage.
L'élément précontraint peut présenter une forme sensiblement parallélépipédique et comporter une pluralité d'armatures de précontrainte qui s'étendent entre lesdites extrémités de l'élément précontraint et qui sont parallèles entre elles. Ladite plaque peut comporter une pluralité d'ouvertures agencées pour être traversées respectivement par une desdites armatures de précontrainte.
Ladite plaque peut être constituée d'une tôle perforée ou d'un grillage. Selon une autre variante de réalisation préférée, il comporte deux pièces d'interface sous la forme de plaque disposées perpendiculairement à l'axe longitudinale dudit élément précontraint dont la section correspond à la section dudit élément et délimitant respectivement deux zones d'extrémité dudit élément précontraint par rapport à ladite partie principale et en ce que lesdites zones d'extrémité comportent ledit second matériau de remplissage. Dans une variante de réalisation préférée, il comporte au moins une pièce d'interface sous la forme d'un tube de frettage s'étendant dans ladite au moins une zone d'extrémité et traversé par ladite armature, ledit tube de frettage comportant ledit second matériau de remplissage, et le premier matériau de remplissage enrobe, d'une part, ladite armature de précontrainte dans ladite partie principale et, d'autre part, ledit tube de frettage dans ladite zone d'extrémité.
Dans ce cas, il peut comporter au moins un cadre de frettage disposé autour dudit tube de frettage.
De préférence, le tube de frettage peut être un cylindre et ladite armature de précontrainte et ledit tube frettage peuvent être sensiblement coaxiaux. De préférence, le tube de frettage peut comporter un évent et un orifice de remplissage, et est fermé à chacune de ses extrémités par une plaque.
De préférence, l'élément précontraint peut comporter une pluralité de tube de frettage parallèles entre eux et disposés le long de l'axe longitudinal de l'élément précontraint et lesdits tubes de frettage peuvent être entourés par une pluralité de cadres de frettage parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe longitudinal de l'élément précontraint.
Avantageusement, le premier matériau de remplissage peut comprendre du béton classique et le second matériau de remplissage peut comprendre du béton dit hautes performances ou du béton dit à très hautes performances ou du béton dit ultra-hautes performances. Dans ce cas, le second matériau de remplissage peut comprendre des fibres ou au moins un cadre de frettage. L'invention concerne un également un procédé de fabrication du genre indiqué en préambule, caractérisé en ce que :
- l'on dispose au moins une pièce d'interface agencée pour être traversée par au moins une armature de précontrainte dans le moule et délimitant au moins une zone d'extrémité du moule par rapport à une partie principale du moule,
- l'on dispose au moins une armature de précontrainte dans le moule au travers de la pièce d'interface,
- l'on fixe les extrémités des armatures de précontrainte à des moyens de mise en tension disposés au-delà des extrémités du moule,
- l'on applique une tension aux extrémités de ladite armature de contrainte,
- l'on coule un second matériau de remplissage au moins en partie dans la zone d'extrémité du moule délimitée par ladite pièce d'interface, et l'on coule un premier matériau de remplissage au moins dans la partie principale du moule,
- l'on relâche la tension de ladite armature de précontrainte après le durcissement des premier et second matériaux de remplissage.
Selon une variante de réalisation préférée, l'on dispose au moins une pièce d'interface dans le moule sous la forme d'une plaque perpendiculaire à l'axe longitudinal du moule et l'on coule le second matériau de remplissage dans la zone d'extrémité du moule délimitée par ladite plaque et l'on coule le premier matériau de remplissage dans la partie principale du moule.
Selon une variante de réalisation préférée, l'on dispose une plaque qui comporte une pluralité d'ouvertures dans le moule pour délimiter une zone d'extrémité du moule par rapport à une partie principale du moule,
- l'on dispose plusieurs desdites armatures de précontrainte dans le moule au travers desdites ouvertures de la plaque,
- l'on coule un premier matériau de remplissage dans la partie principale du moule,
- l'on coule un second matériau de remplissage dans la zone d'extrémité du moule. Selon une variante de réalisation préférée, l'on dispose au moins une pièce d'interface sous la forme d'un tube de frettage parallèle à l'axe longitudinal du moule et qui s'étend dans la zone d'extrémité du moule. Dans ce cas, l'on coule ledit second matériau de remplissage dans ledit tube de frettage au travers d'un orifice de remplissage et l'on coule ledit premier matériau de remplissage, d'une part, dans la zone d'extrémité du moule autour dudit tube de frettage et d'autre part, dans la partie principale du moule. Description sommaire des dessins :
La présente invention et ses avantages apparaîtront mieux dans la description suivante de deux modes de réalisation donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels:
- la figure 1 représente une vue en perspective d'un élément précontraint selon une première variante de réalisation de l'invention dont seule une zone d'extrémité est représentée, et
la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 d'un élément précontraint selon une seconde variante de réalisation de l'invention dont seule une zone d'extrémité est représentée.
Illustrations de l'invention et différentes manières de la réaliser :
En référence aux figures 1 et 2, l'invention concerne un élément précontraint 10a, 10b selon l'invention réalisé en au moins deux types de matériaux de remplissage 2, 3 différents et comportant au moins une armature de précontrainte 40. L'élément précontraint 10a, 10b peut consister, par exemple, en une poutre, un poteau, un élément de dalle, un linteau. Une pièce d'interface 50a, 50b permet de délimiter au moins en partie une zone d'extrémité 11 de l'élément précontraint 10a, 10b de sa partie principale 12, et est traversée par l'armature de précontrainte 40. Les matériaux de remplissage, appelé premier matériau de remplissage 2 et second matériau de remplissage 3 peuvent consister en des bétons de types différents. Plus particulièrement, le second matériau de remplissage 3 présente une résistance mécanique, et notamment une résistance à la traction et à la compression supérieure à la celle du premier matériau de remplissage 2. Par exemple, le second matériau de remplissage 3 peut consister en un béton dit hautes performances ou un béton à très hautes performances ou un béton dit ultra-hautes performances. Le second matériau de remplissage 3 peut également comprendre des fibres, par exemple, métalliques ou polymères ou un mélange des deux. L'adjonction de fibres permet d'augmenter encore la résistance à la traction du second matériau de remplissage 3. De façon alternative, le second matériau de remplissage 3 peut comporter des cadres de frettage, qui seront décrits plus loin, et/ou des fibres pour augmenter la résistance à la traction. Il en résulte que les efforts d'éclatement et de fendage associés à l'introduction de la précontrainte peuvent être repris par le second matériau de remplissage 3 comportant des fibres ou à la fois par le second matériau de remplissage 3 comportant ou non des fibres et par des cadres de frettage 55b. Dans un exemple de réalisation, le second matériau de remplissage 3 peut être un béton fibré à ultra-hautes performances comportant des fibres métalliques. Le premier matériau de remplissage 2 peut consister en un béton dit classique. En général, le béton classique ou ordinaire formant le premier matériau de remplissage 2 présente une résistance à la compression comprise entre 16 à 80 MPa. Les bétons à hautes performances, très hautes performances et ultra-hautes performances qui peuvent former le second matériau de remplissage 3 présentent une résistance à la compression comprise entre 65 et 250 MPa. Par exemple, un béton fibré à ultrahautes performances comportant des fibres métalliques présente une résistance à la compression comprise entre 150 MPa et 250 MPa.
L'armature de précontrainte 40 peut consister en une pièce linéaire comme un câble ou un toron ou une barre. Elle est de préférence en métal, à haute limite élastique. En outre, l'armature de précontrainte 40 est agencée pour être mise sous tension, par des moyens de mise sous tension, par exemple, au moyen de vérins, puis pour être relâchée et transmettre la tension aux matériaux de remplissage 2, 3. Elle comporte deux extrémités 41 opposées correspondantes aux extrémités de l'élément précontraint et s'étend parallèlement à l'axe longitudinal dudit élément précontraint. Généralement, un élément est précontraint par une pluralité d'armatures de précontrainte disposées parallèlement entre elles et réparties uniformément ou non à l'intérieur de l'élément en fonction des contraintes à supporter. La pièce d'interface peut consister dans une première variante de réalisation en une plaque 50a. La surface de la plaque 50a correspond sensiblement à la section de l'élément précontraint 10a. En outre, la plaque 50a comporte une pluralité d'ouvertures 51a agencées pour être traversées respectivement par une armature de précontrainte 40. Dans l'exemple représenté à la figure 1, la plaque 50a est réalisée dans un métal de type métal déployé ® ménageant des ouvertures 51a pour le passage de quatre armatures de précontrainte 40. Toutefois, la plaque 50a peut également être constituée d'une tôle perforée ou d'un grillage. La pièce d'interface peut également consister en un tube de frettage 50b qui sera décrit plus loin en référence à la figure 2. Dans la première variante de réalisation de l'invention illustrée à la figure 1, l'élément précontraint 10a présente une forme sensiblement parallélépipédique et comporte quatre armatures de précontrainte 40 qui s'étendent entre les extrémités 13 de l'élément précontraint 10a et sont parallèles entre elles. Bien entendu, la présente invention peut comporter une ou une pluralité d'armatures de précontrainte, et n'est pas limitée à cette variante. La pièce d'interface en forme de plaque 50a délimite une zone d'extrémité 11 de l'élément précontraint 10a par rapport à une partie principale 12. La plaque 50a ne s'étend pas dans la zone d'extrémité 11 de l'élément précontraint. Dans cette configuration, la zone d'extrémité 11 est délimitée par l'extrémité 13 de l'élément précontraint 10a et par la plaque 50a disposée perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'élément précontraint 10a. En outre, la partie principale 12 est délimitée par l'extrémité opposée (non représentée) de l'élément précontraint 10a et par la plaque 50a. Toutefois, l'élément précontraint peut également comporter une seconde plaque disposée à proximité de l'extrémité opposé et qui délimite une seconde zone d'extrémité, la première plaque délimitant quant à elle une première zone d'extrémité conformément à la précédente variante. Dans cette configuration, la partie principale est également centrale et est délimitée d'une part par la première plaque et d'autre part par la seconde plaque. Dans tous les cas, la plaque 50a comporte une pluralité d'ouvertures 51 traversées respectivement par au moins une armature de précontrainte 40.
Comme l'illustre la figure 1, la partie principale 12 de l'élément précontraint 10a comporte un premier matériau de remplissage 2 et la zone d'extrémité 11 de l'élément précontraint 10a comporte un second matériau de remplissage 3. La quantité de premier matériau de remplissage 2 est supérieure à la quantité de second matériau 3 dans l'élément précontraint 10a. Lorsque l'élément précontraint présente une première et une seconde zones d'extrémité, celles-ci comportent chacune le second matériau de remplissage. Les premier et second matériaux de remplissage 2, 3 enrobent les armatures de précontrainte 40. Avantageusement, l'utilisation d'un second matériau de remplissage 3 dans une des zones d'extrémité 11 permet d'accroître la résistance mécanique dans cette zone d'extrémité 11. Elle permet également de compenser la diminution de la précontrainte ayant lieu dans cette zone d'extrémité 11. De plus, cette configuration évite d'utiliser le second matériau de remplissage 3 sur l'ensemble de l'élément précontraint 10a. Il en résulte une amélioration de la résistance mécanique de l'élément précontraint 10a dans les zones d'extrémités 11 et une diminution de la quantité de second matériau de remplissage 3 nécessaire permettant d'obtenir un coût de fabrication raisonnable. Le second matériau de remplissage peut comporter des fibres ou des cadres de frettage comme expliqué plus loin. L'élément précontraint 10a est particulièrement adapté pour former un poteau destiné à être disposé dans une fondation à encuvement en béton au niveau de sa zone d'extrémité 11 renforcée. En effet, la résistance mécanique élevée de la zone d'extrémité 11 de l'élément précontraint 10a par rapport à un élément précontraint de l'art antérieur permet de diminuer la hauteur d'encastrement de la fondation, contribuant également à réduire les coûts et temps de mise en œuvre. Dans la seconde variante de réalisation illustrée à la figure 2, l'élément précontraint 10b présente également une forme sensiblement parallélépipédique et comporte au moins une armature de précontrainte 40 et dans cet exemple quatre, sans que ce nombre soit limitatif, qui s'étend entre les extrémités 13 de l'élément précontraint 10b. L'armature de précontrainte 40 est munie à une de ses extrémités 41 d'une pièce d'interface se présentant sous la forme d'un tube de frettage 50b. La figure 2 illustre quatre tubes de frettage 50b parallèles entre eux et disposés parallèlement à l'axe longitudinal de l'élément précontraint 10b. Ces tubes de frettage 50b délimitent la zone d'extrémité 11 de l'élément précontraint 10b par rapport à sa partie principale 12. De plus, ils s'étendent et sont incorporés dans la zone d'extrémité 11. Chaque tube de frettage 50b est fermé à chacune de ses extrémités par une plaque 52b qui comporte des ouvertures 51b agencées pour permettre le passage d'une armature de précontrainte 40. Il comporte en outre un évent 53b et un orifice de remplissage 54b agencés pour permettre l'injection du second matériau de remplissage 3. Les tubes de frettage 50b sont entourés par des cadres de frettage 55b disposés parallèlement les uns des autres et perpendiculairement à l'axe longitudinal de l'élément pour garantir leur positionnement relatif et leur maintien dans le moule lors de la fabrication dudit élément. Les tubes de frettage 50b et les cadres de frettage 55b combinés au second matériau de remplissage 3 permettent d'augmenter encore la résistance à la traction dans la zone d'extrémité 11, de sorte que les efforts d'éclatement et de fendage associés à l'introduction de la précontrainte peuvent être repris par le second matériau de remplissage 3 et par les tubes de frettage 50b et par les cadres de frettage 55b. Il en résulte une amélioration de la résistance mécanique de l'élément précontraint 10b dans les zones d'extrémités 11 et une diminution de la quantité de second matériau de remplissage 3 nécessaire permettant d'obtenir un coût de fabrication raisonnable. Possibilités d'application industrielle :
Il ressort clairement de cette description que l'invention permet d'atteindre les buts fixés, à savoir proposer un élément précontraint dont la résistance mécanique est améliorée dans au moins une de ses zones d'extrémité.
L'élément précontraint 10a, 10b peut, par exemple, trouver une application dans le domaine du bâtiment ou du génie civil.
Un élément précontraint 10a par pré-tension en matériau de remplissage notamment en béton avec des armatures de précontrainte 40 selon le premier mode de réalisation de la présente invention en référence à la figure 1 peut être obtenu en mettant en œuvre les étapes du procédé suivantes :
- l'on dispose au moins un ferraillage de manière optionnelle (non représenté) dans un moule,
- l'on dispose une plaque 50a qui comporte une pluralité d'ouvertures 51a dans le moule pour délimiter une zone d'extrémité du moule par rapport à une partie principale du moule,
- l'on dispose plusieurs armatures de précontrainte 40 dans le moule au travers des ouvertures 51a de la plaque 50a,
- l'on fixe les extrémités des armatures de précontrainte 40 à des moyens de mise en tension disposés au-delà des extrémités du moule,
- l'on applique une tension aux armatures de précontrainte 40,
- l'on coule un premier matériau de remplissage 2 dans la partie principale du moule,
- l'on coule un second matériau de remplissage 3 dans la zone d'extrémité du moule,
- l'on relâche la tension des armatures de précontrainte 40 après le durcissement des premier et second matériaux de remplissage 2 et 3,
- l'on démoule l'élément précontraint 10a obtenu. Pour obtenir, la variante de l'élément précontraint (non représentée), l'on dispose en plus d'une première plaque qui délimite une première zone d'extrémité à une première extrémité du moule, une seconde plaque qui délimite une seconde zone d'extrémité à l'autre extrémité du moule.
Selon un second mode de réalisation de la présente invention, l'élément précontraint 10b en référence à la figure 2 peut être obtenu en mettant en œuvre les étapes du procédé suivantes :
- l'on dispose au moins un ferraillage (non représenté) dans un moule,
- l'on dispose plusieurs tubes de frettage 50b, fermés à leurs extrémités par des plaques 52b qui comporte une ouverture 51b, à une des extrémités du moule délimitant au moins une zone d'extrémité du moule par rapport à une partie principale du moule,
-l'on dispose un cadre de frettage autour des tubes de frettage 50b,
- l'on dispose plusieurs armatures de précontrainte 40 dans le moule M au travers des tubes de frettage par les ouvertures 51b des plaques 52b,
- l'on fixe les extrémités des armatures de précontrainte 40 aux extrémités du moule,
- l'on applique une tension aux extrémités des armatures de précontrainte 40,
- l'on coule un second matériau de remplissage 3 dans les tubes de frettage 50b par leurs orifices de remplissage 54b,
- l'on coule un premier matériau de remplissage 2 dans la partie principale du moule et autour des tubes de frettage 50b,
- l'on relâche la tension des armatures de précontrainte 40 après le durcissement des premier et second matériaux de remplissage 2 et 3.
La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits mais s'étend à toute modification et variante évidentes pour un homme du métier.

Claims

Revendications
1. Elément précontraint (10a, 10b) allongé définissant deux extrémités opposées (13), réalisé dans au moins un matériau de remplissage (2, 3), notamment du béton, et traversé par au moins une armature de précontrainte (40) s 'étendant entre les dites deux extrémités (13) noyées dans ledit matériau de remplissage (2, 3) caractérisé en ce qu'il comporte au moins une pièce d'interface (50a, 50b) traversée par ladite armature (40) et délimitant au moins en partie une zone d'extrémité (11) dudit élément précontraint (10a, 10b) par rapport à une partie principale (12) dudit élément précontraint (10a, 10b), et en ce que d'une part ladite zone d'extrémité (11) dudit élément précontraint (10a, 10b) comporte au moins en partie un second matériau de remplissage (3) et, d'autre part, ladite partie principale (12) dudit élément précontraint (10a, 10b) comporte un premier matériau de remplissage (2), le second matériau de remplissage (3) présentant une résistance à la traction et à la compression supérieure à celle du premier matériau de remplissage (2).
2. Elément précontraint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une pièce d'interface sous la forme d'une plaque (50a) disposée perpendiculairement à l'axe longitudinale dudit élément précontraint (10a) et dont la section correspond à la section dudit élément précontraint (10a) et délimitant ladite zone d'extrémité (11) dudit élément précontraint (10) de ladite partie principale (12) dudit élément précontraint (10a) et en ce que ladite zone d'extrémité (11) comporte ledit second matériau de remplissage (3).
3. Elément précontraint selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il présente une forme sensiblement parallélépipédique et comporte une pluralité d'armatures de précontrainte (40) qui s'étendent entre lesdites extrémités (13) de l'élément précontraint (10a) et qui sont parallèles entre elles.
4. Elément précontraint selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite plaque (50a) comporte une pluralité d'ouvertures (51a) agencées pour être traversées respectivement par une desdites armatures de précontrainte (40).
5. Elément précontraint selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite plaque (50a) est constituée d'une tôle perforée ou d'un grillage.
6. Elément précontraint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte deux pièces d'interface sous la forme de plaque disposées perpendiculairement à l'axe longitudinale dudit élément précontraint dont la section correspond à la section dudit élément et délimitant respectivement deux zones d'extrémité dudit élément précontraint par rapport à ladite partie principale et en ce que lesdites zones d'extrémité comportent ledit second matériau de remplissage.
7. Elément précontraint selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une pièce d'interface sous la forme d'un tube de frettage (50b) s'étendant dans ladite au moins une zone d'extrémité (11), parallèle à l'axe longitudinal de l'élément précontraint, et traversé par ladite armature (40), ledit tube de frettage (50b) comportant ledit second matériau de remplissage (3), et en ce que le premier matériau de remplissage (2) enrobe, d'une part, ladite armature de précontrainte (40) dans ladite partie principale (12) et, d'autre part, ledit tube de frettage (50b) dans ladite zone d'extrémité (11).
8. Elément précontraint selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un cadre de frettage (55b) disposé autour dudit tube de frettage (50b).
9. Elément précontraint selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit tube de frettage (50b) est un cylindre et en ce que ladite armature de précontrainte (40) et ledit tube frettage (50b) sont sensiblement coaxiaux.
10. Elément précontraint selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit tube de frettage (50b) comporte un évent (53b) et un orifice de remplissage (54b), et en ce qu'il est fermé à chacune de ses extrémités par une plaque (52b).
11. Elément précontraint selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de tube de frettage (50b) parallèles entre eux et disposés le long de l'axe longitudinal de l'élément précontraint (10b) et traversé chacun par au moins une armature (40), et en ce que lesdits tubes de frettage (50b) sont entourés par une pluralité de cadres de frettage (55b) parallèles entre eux et perpendiculaires à l'axe longitudinal de l'élément précontraint (10b).
12. Elément précontraint selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier matériau de remplissage (2) comprend du béton classique et en ce que le second matériau de remplissage (3) comprend du béton dit hautes performances ou du béton dit à très hautes performances ou du béton dit ultrahautes performances.
13. Elément précontraint selon la revendication 12, caractérisé en ce que le second matériau de remplissage (3) comprend des fibres ou au moins un cadre de frettage.
14. Utilisation d'un élément précontraint (10a, 10b) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit élément précontraint (10a, 10b) est utilisé pour former un poteau destiné à être disposé dans une fondation à encuvement en béton au niveau de ladite zone d'extrémité (11).
15. Procédé de fabrication d'un élément précontraint (10a, 10b) en matériau de remplissage (2, 3) notamment en béton comportant au moins une armature de précontrainte (40) s'étendant entre les deux extrémités (13) opposées dudit élément précontraint (10a, 10b) et comportant au moins un matériau de remplissage (2, 3) enrobant ladite une armature de précontrainte (40), selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que :
- l'on dispose au moins une pièce d'interface (50a, 50b) agencée pour être traversée par au moins une armature de précontrainte (40) dans le moule et délimitant au moins une zone d'extrémité du moule par rapport à une partie principale du moule,
- l'on dispose au moins une armature de précontrainte (40) dans le moule au travers de la pièce d'interface (50a, 50b),
- l'on fixe les extrémités (41) des armatures de précontrainte (40) à des moyens de mise en tension disposés au-delà des extrémités du moule,
- l'on applique une tension aux extrémités (41) de ladite armature de contrainte (40),
- l'on coule un second matériau de remplissage (3) au moins en partie dans la zone d'extrémité du moule délimitée par ladite pièce d'interface (50a, 50b), et l'on coule un premier matériau de remplissage (2) au moins dans la partie principale du moule,
- l'on relâche la tension de ladite armature de précontrainte (40) après le durcissement des premier et second matériaux de remplissage (2, 3).
16. Procédé de fabrication selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'on dispose au moins une pièce d'interface dans le moule sous la forme d'une plaque (50a) perpendiculaire à l'axe longitudinal du moule et en ce que l'on coule le second matériau de remplissage (3) dans la zone d'extrémité du moule délimitée par ladite plaque (50a) et en ce que l'on coule le premier matériau de remplissage (2) dans la partie principale du moule.
17. Procédé de fabrication selon la revendication 15, caractérisé en ce que :
- l'on dispose une plaque (50a) qui comporte une pluralité d'ouvertures (51a) dans le moule pour délimiter une zone d'extrémité du moule par rapport à une partie principale du moule,
- l'on dispose plusieurs desdites armatures de précontrainte (40) dans le moule au travers desdites ouvertures (51a) de la plaque (50a), - l'on coule un premier matériau de remplissage (2) dans la partie principale du moule,
- l'on coule un second matériau de remplissage (3) dans la zone d'extrémité du moule.
18. Procédé de fabrication selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'on dispose au moins une pièce d'interface sous la forme d'un tube de frettage (50b) parallèle à l'axe longitudinal du moule et qui s'étend dans la zone d'extrémité du moule.
19. Procédé de fabrication selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'on coule ledit second matériau de remplissage (3) dans ledit tube de frettage (50b) au travers d'un orifice de remplissage (54b) et en ce que l'on coule ledit premier matériau de remplissage (2), d'une part, dans la zone d'extrémité du moule autour dudit tube de frettage (50b) et d'autre part, dans la partie principale du moule.
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