Procédé de réalisation d'une poutre à armature rigide, préfléchie ou prétirée et/ou prétirée et préfléchie à la fois

Abstract

 Procédé de réalisation d'une poutre constituée d'au moins une armature métallique rigide (1), fabriquée généralement par laminage et/ou soudage que l'on soumet avant enrobage à une préflexion ou une prétraction, ou conjointement à une prétraction et une préflexion, pour obtenir une déformation dans le même sens que celle qu'elle subira sous l'effet des sollicitations en service, en enrobant ensuite de béton au moins une partie des fibres tendues de cette armature ainsi préfléchie ou prétirée, ou conjointement prétirée et préfléchie à la fois, et armature qui, relâchée après durcissement du béton, ne peut reprendre sa forme initiale sous l'effet de son élasticité.

Description

[0001] La présente invention est relative à un procédé de réalisation d'une poutre présolicitée, soit préfléchie, soit prétirée, soit à la fois prétirée et préfléchie, et poutre constituée d'au moins une armature métallique rigide, fabriquée généralement par laminage et/ou soudage que l'on soumet avant enrobage à une préflexion ou une prétraction, ou conjointement à une prétraction et une préflexion, pour obtenir une déformation dans le même sens que celle qu'elle subira sous l'effet des sollicitations en service, en enrobant ensuite de béton au moins une partie des fibres tendues de cette armature ainsi préfléchie ou prétirée, ou conjointement prétirée et préfléchie à la fois, et armature qui, relâchée après durcissement du béton, ne peut reprendre sa forme initiale sous l'effet de son élasticité.

[0002] La présente invention concerne en particulier une poutre préfléchie ou prétirée ou prétirée et préfléchie à la fois destinée à être utilisée en construction. On connaît par les brevets belges no. 495 318, no. 501 610 et no. 509 629 des procédés permettant de réaliser une poutre à armature rigide préfléchie et par le brevet belge no. 777 891 un procédé permettant de réaliser une poutre à armature rigide prétirée ou prétirée et préfléchie à la fois.

[0003] Toutefois, la mise en oeuvre, telle quelle, du procédé décrit dans lesdits brevets, ne permet pas d'éviter que le béton d'enrobage appliqué au moins sur une partie des fibres tendues de la poutre, ne se fissure sous l'action des sollicitations ultérieures, lors de l'application des charges prévues en servic-e, et ce par défaut de précompression.

[0004] Ce défaut de précompression résulte du fait que, dans la pratique, l'armature métallique rigide constituée éventuellement d'un profil renforcé ou composé n'est pas entièrement élastique eu égard aux contraintes internes provoquées entre autre par le laminage, le refroidissement, le dressage et/ou le soudage.

[0005] Cette fissuration réduit la rigidité de la poutre et, en outre, favorise la corrosion de l'acier.

[0006] En raison du relâchement, il n'est donc pas possible, par une simple préflexion ou prétraction ou une simple prétraction et préflexion à la fois, de tirer complètement parti de tous les avantages que la présollici- tation devrait procurer, étant donné que la suppression de la sollicitation appliquée à l'armature laisse subsister une déformation rémanente à déduire de celle qui est nécessaire pour obtenir une précompression adéquate du béton.

[0007] Or l'insuffisance de précompression du béton peut provoquer lors de la mise en charge de la poutre, du moins aux charges prévues initialement en service, l'apparition de contraintes de traction dans le béton et donc la formation de fissures dans celui-ci.

[0008] Le but de la présente invention est d'éliminer les contraintes internes de l'armature métallique rigide et ce par un procédé particulièrement économique, avant de soumettre cette dernière à sollicitation, selon un des procédés connus et décrit dans les brevets susmentionnés.

[0009] Le procédé suivant l'invention se caractérise essentiellement en ce que l'on soumet ladite armature métallique; outre aux opérations décrites ci-dessus, en plus et préalablement, à au moins une sollicitation d'élastification au moyen d'efforts déterminés en valeur et position de telle façon que le diagramme des moments ou contraintes normales engendrés soit proche de l'enveloppe de tous les moments ou contraintes normales à atteindre sous les charges en service, de telle sorte que l'on supprime quasi totalement, dans l'armature métallique rigide, les contraintes internes nées au cours de sa fabrication.

[0010] Comme on peut prévoir de soumettre l'armature métallique rigide uniquement à une prétraction ou une préflexion ou encore à la fois à une prétraction et une préflexion, les efforts pour obtenir une sollicitation d'élastification pourront être respectivement uniquement des efforts sensiblement parallèles à l'axe longitudinal de l'armature métallique rigide ou des efforts sensiblement perpendiculaires à l'axe longitudinal de l'armature métallique rigide ou encore des efforts à la fois dans les deux directions.

[0011] Suivant une particularité de l'invention, on soumet l'armature métallique rigide à au moins une sollicitation d'élastification telle que les contraintes qu'elle engendre, ajoutées aux contraintes internes déjà existantes, atteignent la limite d'élasticité dans toutes les zones où cela aurait été possible sous charges en service si l'on n'avait pas appliqué préalablement la (les) sollicitation(s) d'élastification supprimant les contraintes internes nées au cours de la fabrication de l'armature métallique rigide.

[0012] Dans un mode de réalisation particulier, on applique, éventuellement en plusieurs phases, chaque sollicitation d'élastification à l'armature rigide susdite et l'on utilise avantageusement le montage que le fabricant est de toute façon obligé de prévoir pour réaliser ladite prétraction ou lesdites prétraction et préflexion à la fois, ou la préflexion seule, conformément aux brevets susmentionnés.

[0013] D'autres particularités et détails de l'invention ressortiront de la description suivant les dessins annexés au présent mémoire.

[0014] Dans ces dessins :

- la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation de l'invention, dans lequel on soumet un profilé, constituant l'armature d'une poutre, à une sollicitation préalable d'élastification, au moyen d'efforts verticaux extérieurs P;

- la figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de l'armature métallique rigide montrée aux figures 1, 4 et 5;

- la figure 3 montre le diagramme des moments ou contraintes normales engendrés dans l'armature métallique rigide par les efforts verticaux extérieurs P.

- la figure 4 représente schématiquement un autre mode de réalisation conforme à l'invention, dans lequel on soumet un profilé, constituant l'armature d'une poutre, à une solicitation préalable d'élastification, au moyen d'efforts extérieurs NI et N₂ horizontaux, ainsi que le diagramme des moments ou contraintes normales engendrés dans l'armature métallique rigide, par les efforts horizontaux appliqués;

- la figure 5 représente encore un autre mode de réalisation conforme à l'invention, dans lequel on soumet un profilé, constituant l'armature rigide d'une poutre, à une solicitation préalable d'élastification, au moyen d'efforts extérieurs à la fois verticaux P et horizontaux N, ainsi que le diagramme des moments ou contraintes normales engendrés dans l'armature métallique rigide, par les efforts extérieurs P et N.

[0015] La figure 1 illustre un mode de réalisation du procédé suivant l'invention, par lequel on applique, sur une armature métallique (1) d'une poutre disposée horizontalement, deux efforts verticaux (P₁ et P ₂).

[0016] Les efforts verticaux (P et P₂) sont appliqués de telle façon que le diagramme des moments (M₁) ou contraintes normales (σ₁) obtenu enveloppe tous les moments ou contraintes normales engendrés par les charges en service.

[0017] On procède en une ou plusieurs phases et, à chaque phase, on mesure les efforts (P₁ et P₂) exercés ainsi que la déformation (f) qui en résulte.

[0018] Après avoir atteint les efforts nominaux et prévus au calcul, on les maintient le temps nécessaire pour que les molécules de l'acier se mettent définitivement en place.

[0019] Ce temps écoulé, on réduit les efforts appliqués pour atteindre la valeur zéro. A la décharge, on mesure également tant les efforts que les déformations.

[0020] On fait ensuite le bilan, c'est-à-dire la différence entre la déformation initiale obtenue lors de l'application des efforts et la déformation rémanente mesurée après le relâchement total des efforts appliqués. Si cette différence correspond à la déformation de calcul, l'armature métallique rigide est devenue virtuellement élastique et le but recherché est atteint. Dans le cas contraire, il faut répéter l'opération de mise en charge/décharge, autant de fois qu'il sera nécessaire, pour que cette différence corresponde quasiment à la déformation de calcul. Cependant, il est généralement possible d'atteindre le but en une seule opération.

[0021] Pour être certain que l'armature est rendue suffisamment élastique, on doit mesurer avec une précision adéquate, soit l'intensité des forces appliquées au moyen de cellules dynamométriques, ou tout autre appareillage qui permet de mesurer un effort et que l'on place notamment au droit des efforts appliqués et/ou au droit des appuis (2); soit la valeur des contraintes, au moyen d'extensomètres que l'on place aux endroits de contraintes maximales et donnant la valeur des allongements unitaires, dont on déduit les contraintes.

[0022] On doit également mesurer la déformation au moyen d'appareils tels qu'un niveau à lunette de géomètre, un théodolite ou des fleximètres, de telle sorte qu'à chaque phase de mise en charge, puis décharge, il soit possible de mesurer la déformation correspondante.

[0023] La figure 4 illustre un deuxième mode de réalisation dans lequel on applique, à l'armature métallique rigide (1) d'une poutre disposée quasi horizontalement, deux efforts égaux et opposés, plus ou moins parallèles à son axe longitudinal, (N₁ et N₂). Mais il pourrait s'agir d'une composante d'efforts inclinés par rapport à l'axe longitudinal et, d'autre part, de groupes d'efforts mais dont les résultantes, plus ou moins parallèles à l'axe longitudinal de l'armature rigide, seront égales et opposées.

[0024] Ces efforts (N et N₂) sont situés en dessous du centre de gravité et provoquent une traction sur au moins une partie de la section transversale de l'armature métallique rigide (1), et efforts (N₁ et N₂) qui sont appliqués de telle façon que le diagramme des moments (M₂) ou contraintes normales (σ₂), obtenu enveloppe tous les moments ou contraintes normales engendrés par les charges en service sur au moins une partie de la portée (ℓ) de l'armature métallique rigide. On procède en une ou plusieurs phases et, à chaque phase, on mesure les efforts.(N ₁ ou N₂) exercés, ainsi que la déformation qui en résulte.

[0025] Après avoir atteint les efforts nominaux prévus au calcul, on les maintient le temps nécessaire pour que les molécules de l'acier se mettent définitivement en place.

[0026] Ce temps écoulé, on réduit les efforts appliqués pour atteindre la valeur zéro. En relâchant la traction, on mesure également tant les efforts que les déformations.

[0027] On fait ensuite le bilan, comme indiqué ci-avant.

[0028] Pour être certain que l'armature est rendue suffisamment élastique, on doit mesurer avec une précision adéquate, d'une part l'intensité des forces appliquées, au moyen de cellules dynamométriques, à l'aide de manomètres dûment tarés, ou encore tout autre appareillage qui permet de mesurer un effort de traction, et d'autre part la valeur des allongements induits par la solicitation d'élastification et mesurés au moyen d'extensomètres que l'on place aux endroits adéquats, de telle sorte qu'à chaque phase de mise en traction, puis relâchement, il soit possible de confronter les efforts appliqués et la déformation correspondante.

[0029] La figure 5 illustre un troisième mode de réalisation dans lequel on applique, à l'armature métallique rigide (1) d'une poutre disposée plus ou moins horizontalement (selon son axe longitudinal), outre, comme dans le second mode de réalisation, deux efforts (N₁, N₂) appliqués dans les mêmes conditions et variantes possibles, également des efforts (P₁, P_2' P₃) verticaux (perpendiculaires à l'axe longitudinal) et ensemble d'efforts (N₁, N₂, P_1' P_2' P₃) qui sont appliqués de telle façon que le diagramme des moments (M₃) ou contraintes normales (σ₃) obtenu soit quasi entièrement l'enveloppe de tous les moments ou contraintes normales engendrés par les charges en service sur au moins une partie de la portée (ℓ) de l'armature métallique rigide.

[0030] Par ailleurs, on procède, de même que pour les autres modes de réalisation, en une ou plusieurs phases, et l'on établit le bilan global, des mesures des efforts globaux et des déformations; on répète si nécessaire, l'opération de mise en traction et en charge / relâchement et décharge jusqu'à élastification quasi complète de l'armature rigide.

[0031] Pour mesurer les efforts verticaux (P₁, P_2' P₃) et horizontaux (N,, N₂) on utilise tout appareillage qui permet de mesurer un effort vertical et que l'on place notamment au droit des efforts verticaux appliqués et/ou au droit des appuis. On doit également, dans ce mode de réalisation, mesurer la modification de la courbure de l'armature métallique rigide au moyen d'appareils de mesure tels qu'un niveau à lunette de géomètre, théodolite et/ou fléximètres, de telle sorte qu'à chaque phase de mise en tension et en charge, puis de relâchement et décharge, il soit possible de confronter les efforts appliqués et la déformation correspondante de l'armature métallique rigide.

[0032] Il est évident que la présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus et l'on ne sortirait pas de son cadre en y apportant des modifications, par exemple en appliquant la ou les ré- sultan tes des efforts ou groupes d'efforts horizontaux ou sensiblement horizontaux, à deux ou plusieurs armatures métalliques rigides, par exemple, reliées entre elles et dans le prolongement les unes des autres.

Revendications

1. Procédé de réalisation d'une poutre présollicitée, soit préfléchie, soit prétirée, soit à la fois prétirée et préfléchie, et poutre constituée d'au moins une armature métallique rigide, fabriquée généralement par laminage et/ou soudage que l'on soumet avant enrobage à une préflexion ou une prétraction, ou conjointement à une prétraction et une préflexion pour obtenir une déformation dans le même sens que celle qu'elle subira sous l'effet des sollicitations en service, en enrobant ensuite de béton au moins une partie des fibres tendues de cette armature ainsi préfléchie ou prétirée, ou à la fois prétirée et préfléchie, et armature qui, relâchée après durcissement du béton, ne peut reprendre sa forme initiale sous l'effet de son élasticité, caractérisé en ce que, préalablement, l'on soumet en plus l'armature métallique rigide, à au moins une sollicitation d'élastification, au moyen d'efforts déterminés en valeur et position de telle façon que le diagramme des moments ou contraintes normales engendrés soit proche de l'enveloppe de tous les moments ou contraintes normales à atteindre sous les charges en service, de telle sorte que l'on supprime quasi totalement, dans l'armature métallique rigide, les contraintes internes nées au cours de sa fabrication.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les efforts pour obtenir une sollicitation d'élastification de l'armature métallique rigide, sont deux efforts ou groupes d'efforts horizontaux parallèles ou inclinés, selon son axe longitudinal, dont les résultantes sont égales et opposées.

3. Procédé selon une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les efforts poutpbtenir une sollicitation d'élastification de l'armature rigide, sont seulement ou en plus un ou plusieurs efforts sensiblement perpendiculaires par rapport à son axe longitudinal.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on soumet l'armature métallique rigide à au moins une sollicitation d'élastification telle que les contraintes qu'elle engendre, ajoutée aux contraintes internes déjà existantes, atteignent la limite d'élasticité dans toutesles zones où cela aurait été possible sous charges en service si l'on n'avait pas appliqué préalablement la (les) sollicitation(s) d'élastification supprimant quasiment les contraintes internes nées au cours de la fabrication de l'armature métallique rigide.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on maintient la (les) sollicitation(s) d'élastification appliquée(s) à l'armature métallique rigide durant le temps nécessaire pour que les déformations provoquées par le dépassement de la limite élastique puissent se développer quasi complètement.

6. Procédé selon l'une quelconques des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on applique chaque sollicitation d'élastification, éventuellement en plusieurs phases, à l'armature rigide susdite.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'on applique et relâche successivement la sollicitation d'élastification, jusqu'au moment où la flèche résiduelle (Δf), due à celle-ci devient insignifiante.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'on utilise le montage que le fabricant est de toute façon obligé de prévoir pour réaliser ladite préflexion ou ladite prétraction et/ou à la fois ladite prétraction et ladite préflexion.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 4 à 8, caractérisé en ce que l'on mesure avec une précision adéquate, l'intensité des efforts horizontaux appliqués au moyen de cellules dynamométriques, de manomètres dûment tarés, ou encore de tout autre appareillage qui permet de mesurer un effort de traction.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que l'on mesure la déformation de l'armature métallique rigide, due à la sollicitation d'élastification, par la modification de sa courbure.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'on mesure la valeur des allongements induits par la sollicitation d'élastification au moyen d'extensomètres placés aux endroits adéquats.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 11, caractérisé en ce que l'on mesure avec une précision adéquate l'intensité des efforts verticaux constituant la sollicitation d'élastification, avec des cellules dynamométriques que l'on place notamment au droit de ces efforts et/ou au droit des appuis.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 12, caractérisé en ce que l'on mesure les déformations de l'armature métallique rigide au moyen d'appareils de mesure tels que niveau à lunette de géomètre, théodolite et/ou fleximètre.

14. Poutre réalisée par le procédé décrit selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.

Dessins