Structures en béton armé et en acier, notamment pour réaliser des poutres et, en particulier, des poutres à usage de pannes ou des poutres à grande portée

Description

[0001] L'invention concerne une poutre en béton armé et en acier, notamment à usage de panne.

[0002] La présente invention concerne une poutre constituée d'une membrure supérieure en béton armé de section relativement faible par rapport à sa longueur et d'une membrure inférieure en acier, la membrure en béton étant au moins localement placée au-dessus de la membrure en acier, la membrure en acier étant constituée d'une carène reliée de place en place à la membrure en béton par des connecteurs métalliques disposés respectivement à droite et à gauche du plan médian vertical longitudinal de la poutre, ces connecteurs étant soudés à la carène et ayant leurs extrémités incorporées à la membrure en béton.

[0003] Une poutre de ce type est décrite dans la publication GB-A 586 394.

[0004] La présente invention a pour objet une telle poutre mais dans laquelle la transmission des efforts de compression soit essentiellement assurée par le béton de la membrure en béton.

[0005] On y parvient, selon l'invention, par le fait que les extrémités des connecteurs qui sont incorporées à la membrure en béton ne sont reliées entre elles, dans cette membrure, que par le béton de la membrure.

[0006] Dans la publication précitée, au contraire, ces extrémités sont fixées à des armatures longitudinales qui courent dans la membrure en béton.

[0007] La présente invention concerne donc des poutres ayant pour caractéristiques d'employer le béton armé dans toutes les parties comprimées et l'acier sous sa forme de profilés dans toutes les parties tendues.

[0008] De façon typique, une poutre conforme à l'invention est une structure rigide essentiellement constituée de béton armé et d'acier destinée à supporter en service des efforts de compression et des efforts de tension, où les parties destinées à supporter les efforts de compression sont essentiellement constituées par une masse de béton et les parties destinées à résister aux efforts de tension sont essentiellement constituées par un assemblage de profilés en acier sensiblement dépourvus de rigidité intrinsèque, cet assemblage étant en majeure partie extérieur au béton et étant ancré dans le béton qui lui assure sa rigidité latérale et sa résistance au flambage.

[0009] Dans une réalisation typique, la partie en acier est constituée par un assemblage de profilés de forme simple, par exemple des plats rectangulaires ou, encore mieux des ronds à béton.

[0010] On décrira ci-après des réalisations typiques de poutres conformes à l'invention, la réalisation la plus typique étant une poutre constituée d'une membrure en béton de section relativement faible par rapport à sa longueur et d'une membrure en acier constituée d'une carène qui remonte à ses extrémités dans la membrure en béton et qui est, d'autre part, reliée de place en place à la membrure en béton par des couples disposés dans des plans transversaux qui sont perpendiculaires à la membrure en béton, les extrémités de ces couples étant noyées dans la membrure en béton.

[0011] La carène est de préférence constituée par un profilé unique mais peut aussi être constituée par plusieurs profilés assemblés bout à bout et/ou par plusieurs profilés métalliques en parallèle.

[0012] En variante, la carène est constituée par un tube creux qui contient un câble de précontrainte, ce qui permet notamment de réaliser des poutres de grande portée.

[0013] La publication US-A-2 809 074 décrit une poutre acier-béton comportant un tube creux qui contient un câble de précontrainte mais ce tube fait partie d'un châssis métallique autoportant et le béton de la poutre est une dalle qui n'enrobe pas le châssis et qui est sans effet sur la résistance du châssis.

[0014] Sur les figures :

• la figure 1 est une perspective d'une poutre réalisée selon la présente invention ;
• la figure 2 est une demi-coupe longitudinale de la poutre ;
• la figure 3 est une demi-coupe longitudinale d'une variante de réalisation de la poutre ;
• la figure 4 est une coupe schématique de la poutre par un plan vertical transversal passant dans la région d'un noeud de la membrure en acier de la poutre ;
• les figures 5 et 6 sont des vues agrandies de la figure 4 respectivement dans la région de la membrure en béton et dans la région de la membrure en acier ;
• la figure 7 est un schéma de la poutre dans sa position de moulage de la membrure en béton ;
• la figure 8 est une perspective de la poutre avant coulage de la membrure en béton ;
• la figure 9 est une coupe par un plan vertical transversal du moule de fabrication de la membrure en béton avant et après mise en forme du ferraillage de la membrure ;
• la figure 1O est une coupe, par un plan vertical longitudinal, des extrémités en regard de deux poutres sur un appui commun ;
• la figure 11 est une perspective d'une extrémité d'une poutre ;
• les figures 12, 14 et 16 représentent schématiquement, en vue longitudinale, des variantes d'exécution d'une poutre ;
• la figure 13 est une coupe de la poutre de la figure 12 par un plan vertical transversal ;
• la figure 15 est une coupe de la poutre de la figure 14 par un plan vertical transversal,
• les figures 17 à 19 représentent des exemples de réalisation de jonctions dans la membrure en acier,
• la figure 20 est un schéma en long d'une poutre selon une variante de l'invention, dans
  laquelle la carène formant la membrure en acier est constituée par un tube creux qui contient un câble de précontrainte,
• la figure 21 est une coupe schématique par le plan transversal aa de la figure 20,
• la figure 22 est un schéma en long d'une poutre plus complexe portée par deux poteaux,
• la figure 23 est une coupe schématique de la poutre de la figure 22 par le plan transversal aa de la figure 22,
• la figure 24 est une coupe schématique de la poutre de la figure 22 par le plan transversal bb de la figure 22,
• la figure 25 est une coupe schématique agrandie des extrémités voisines de deux membrures en béton contigües,
• la figure 26 est une perspective schématique de l'extrémité de l'une des membrures en béton de la figure 25,
• la figure 27 est une coupe transversale d'un tube de carène, et
• la figure 28 est un schéma en long d'une structure constituée de plusieurs travées avec continuité au droit des appuis.

[0015] Les poutres de l'invention qui sont représentées sur les figures 1 à 19 sont constituées de deux membrures superposées, l'une B en béton et l'autre A en acier.

[0016] Dans les réalisations les plus courantes (figures 1 à 3 et 14), la membrure en béton se trouve systématiquement au-dessus de la membrure en acier lorsque la poutre est en service.

[0017] Il rentre cependant également dans le cadre de l'invention de réaliser des poutres telles que la membrures en béton puisse se trouver localement au-dessous de la membrure en acier (comme cela est représenté sur les figures 12 et 16 à titre d'exemple).

[0018] On comprendra que, de façon générale, la majeure partie de la membrure en béton reste au-dessus de la membrure en acier lorsque la poutre est en position de service.

[0019] La membrure B en béton est généralement constituée par un bloc allongé rectiligne en béton armé et l'on donne de préférence à ce bloc une section facile à démouler sur un chantier, comme par exemple une section droite de forme trapézoïdale (figures 4, 5 et 7).

[0020] Cette membrure est armée par un ferraillage F selon les règles de l'art pour que la membrure résiste principalement aux efforts de compression. En outre, la membrure doit avoir une inertie suffisante pour résister aux phénomènes de flambage.

[0021] La membrure A en acier est constituée par un profilé longitudinal L qui s'étend selon la longueur de la membrure en béton suivant une courbe dont la distance à la membrure en béton est maximale au milieu de la poutre et décroît progressivement vers les extrémités de la poutre, ce profilé longitudinal pénétrant dans la membrure en béton dans la région des extrémités de cette membrure et ressortant même sur les tranches d'extrémité de la membrure en béton, comme on le voit sur les figures 2, 3 et 1O.

[0022] La membrure en acier A comprend, d'autre part, des connecteurs en acier C qui relient de place en place le profilé L à la membrure en béton. De préférence, ces profilés L et ces connecteurs C ont une partie C₁ soudée au profilé L et une partie C₂ ancrée dans la membrure en béton. Dans les exemples représentés, ces connecteurs ont une forme générale en V, le sommet du V étant aplati et soudé sur sa longueur au profilé L tandis que les extrémités des ailes du V sont également aplaties et noyées dans le béton de la membrure B. En outre, dans les réalisations représentées, les connecteurs C sont disposés par paires respectivement à droite et à gauche du plan médian vertical longitudinal P de la poutre, comme on le voit le mieux sur les figures 5 et 6 qui sont des coupes (à deux échelles différentes) de la membrure en béton (figure 5) et de la membrure en acier (figure 6) par le plan médian vertical transversal de la poutre de la figure 3 (plan IV-IV) de la figure 3. On voit sur cette figure que le profilé longitudinal L de la membrure en acier est constitué par un rond en acier à béton de relativement fort diamètre tandis que les connecteurs de liaison C,C' de la membrure en acier A à la membrure en béton B sont constitués par des ronds en acier à béton de diamètre plus petit et l'on voit également sur la figure 6 que la liaison locale entre les ronds à béton des couples C et C' et le rond à béton de la carène L sont constitués par des soudures S.

[0023] A titre indicatif, on utilise pour le profilé L un rond à béton dont le diamètre est compris dans la gamme 2O à 6O mmtandis qu'on utilise pour les connecteurs un rond à béton dont le diamètre est compris dans la gamme 1O à 3O mm , ces gammes étant données à titre préféré mais non limitatif.

[0024] Le profilé longitudinal L est, de préférence, constitué par un seul profilé mais il n'est pas exclu de le constituer par plusieurs profilés assemblés. La figure 18 montre, à titre d'exemple, un assemblage de deux profilés L₁,L₂ au moyen d'un manchon d'assemblage bout à bout M dans lequel les extrémités des profilés, préalablement mises en forme de troncs de cône et filetées, sont enfoncées par vissage. Il n'est pas nécessaire de décrire en détail ce moyen d'assemblage connu en soi. Le profilé L peut, d'autre part, être constitué de plusieurs profilés disposés en parallèle au lieu d'être constitués par un seul profilé et la figure 17 montre, à titre d'exemple, une solution mixte ou le profilé L comprend un profilé L₃ suivi de deux profilés parallèles L₄,L₅, ces divers profilés étant assemblés par une plaquette p qui est traversée librement par les profilés dont les extrémités traversantes sont ensuite soudées à la plaquette. Ce type d'assemblage permet de régler facilement, à la demande, la longueur du profilé L.

[0025] Le nombre et la forme des connecteurs C est également choisi en fonction des performances demandées à la poutre, sachant que la membrure en acier A n'a essentiellement pour rôle que de supporter les efforts de traction. On notera à ce sujet que dans les exemples représentés sur les figures 1 à 3, le profilé longitudinal inférieur L de la membrure en acier suit la courbe des moments et supporte un effort de traction sensiblement constant sur toute sa longueur sous chargement symétrique, tandis que la membrure supérieure en béton B, qui assure la rigidité longitudinale, supporte un effort de compression sensiblement constant sous chargement symétrique.

[0026] La fabrication d'une poutre selon l'invention peut se faire aisément sur chantier au moyen d'un moule de conception simple dont un prototype a été représenté sur la figure 8. La position de moulage est à l'envers de la position de service en ce sens que lors du moulage la membrure en acier A se trouve au-dessus du moule Z, soutenue de place en place par des supports appropriés, comme on le voit sur la figure 8. Dans le moule, est disposé le ferraillage F qui est réalisé selon les règles de l'art. A titre d'exemple, on a représenté sur la figure 9 la section droite d'un ferraillage, les parties en traits interrompus représentant le ferraillage avant mise en forme. Les extrémités des connecteurs C sont introduites dans le moule ainsi que les extrémités du profilé longitudinal L qui passent à travers le ferraillage pour ressortir aux extrémités longitudinales du moule. A chacune des extrémités longitudinales de la membrure B en béton, est fixée une pièce métallique S en forme de L (figures 1O, 11) qui est destinée à assurer la fixation de la membrure en béton sur un appui par boulonnage. La pièce de fixation S est incorporée à la membrure en béton lors du moulage.
Cette pièce de fixation S présente un plat S₁₀ encastré dans la tranche d'extrémité de la membrure en béton et ce plat présente un orifice T₁₀ pour le passage de l'extrémité du profilé longitudinal L de la membrure en acier, l'extrémité dépassante étant ensuite soudée sur le plat, comme on le voit le mieux sur les figures 1O et 11. D'autre part, la pièce de fixation S présente un autre plat S₂₀ destiné à reposer sur l'appui de la poutre, et cet autre plat S₂₀ présente une lumière T₂₀ pour le passage d'un goujon qui servira à fixer la pièce S à l'appui de la poutre. Lorsque deux poutres sont portées en alignement sur un même appui, les plats S₂₀ et S'₂₀ des pièces de fixation S et S' sont de préférence superposés, comme on le voit sur la figure 1O, pour être traversés par un même goujon ; en variante, elles pourraient être indépendantes l'une de l'autre et traversées par des goujons respectifs.

[0027] L'appui sur lequel repose une extrémité de la poutre est un appui quelconque en soi selon les circonstances d'utilisation. Il peut s'agir par exemple d'un mur, d'un poteau ou d'une poutre transversale. Dans le cas où la poutre selon l'invention est destinée à constituer une panne dans une ferme de charpente, l'appui sera généralement une poutre disposée en arbalétrier. Dans une telle application, la membrure en béton assure la rigidité latérale et travaille très légèrement en flexion sous les charges du matériau qui constitue la couverture. Les efforts introduits par les phénomènes de flexion locale sont de second ordre par rapport aux efforts principaux.

[0028] Pour réaliser de très grandes longueurs de poutres ou pour toute autre raison, il pourra être utile de donner à la membrure en béton B un profil en long spécial autre que rectiligne et les figures 12, 14 et 16 illustrent des exemples de réalisation où la membrure en béton a un profil en long trapézoïdal (figures 12 et 14) ou convexe (figure 16). Dans le cas de la figure 12, il faut assurer une continuité entre les membrures supérieures en acier des deux poutres qui se suivent sur un même appui.

[0029] La fixation du profilé L à la pièce de fixation S peut aussi être obtenue par un moyen mécanique (boulonnage, etc.), par exemple en filetant ou en usinant l'extrémité du profilé L.

[0030] Les figures 22 à 28 concernent une variante de l'invention, plus particulièrement en vue de la réalisation de poutres de grande portée.

[0031] En effet, lorsque l'on veut réaliser des poutres de grande portée, on se heurte à deux problèmes :

• il n'existe pas, dans le commerce, de ronds à béton de très gros diamètre,
• les ronds à béton disponibles et transportables sont d'une longueur limitée.

[0032] Dans ces conditions, si on veut réaliser des poutres de grande portée, on est conduit à assembler plusieurs profilés bout à bout. Cet assemblage est onéreux et présente des difficultés.

[0033] La présente invention peut en particulier permettre la réalisation de poutres de grande portée, notamment pour réaliser des charpentes de couvertures industrielles ou sportives.

[0034] On y parvient, selon la présente invention, en constituant la carène par un tube creux en acier apte à recevoir un câble de précontrainte qui sera ultérieurement mis en tension. En particulier, le tube est constitué d'un tronçon de tube unique ou de plusieurs tronçons de tubes fixés bout à bout par des soudures ou par des pièces de fixation, par exemple par des platines boulonnées.
Plus précisément, la structure représentée sur les figures 20 et 21 comprend une poutre S constituée d'une membrure rectiligne en béton B et une membrure en acier A constituée d'une part par un tube T de forme arquée, dont la concavité est tournée vers le haut lorsque la poutre est en position de service et, d'autre part, par des diagonales, par exemple des ronds à béton, disposées par couples C dont une extrémité est soudée sur le tube et dont l'autre extrémité est noyée dans le béton de la membrure en béton B.

[0035] On peut fabriquer ces poutres suivant la technique précédemment décrite, où les poutres sont fabriquées avec la membrure en acier disposée au-dessus de la membrure en béton.

[0036] Un câble de précontrainte multitorons F est enfilé dans le tube et mis en tension suivant l'effort calculé, par des moyens quelconques connus en soi et de manière à apporter dans le tube des contraintes de compression toujours inférieures à la limite d'élasticité. Ces moyens sont schématisés sur la figure 20 par des cônes W. Ultérieurement, le tube est injecté de mortier ou autre milieu durcissable pour bloquer le câble de précontrainte et le protéger de la rouille.

[0037] On calcule la précontrainte en sorte que sous charge d'utilisation normale de la poutre, le tube reste légèrement comprimé.

[0038] Si on augmente la charge, le câble de précontrainte s'allonge d'abord de quelques centimètres,puis le tube se met à travailler à la traction : à la rupture, tout l'acier est tendu.

[0039] Ce procédé présente de grands avantages car il autorise la préfabrication précédemment décrite dans des conditions normales.

[0040] La membrure tubulaire est éventuellement constituée de plusieurs tronçons, reliés par des platines boulonnées, ou soudés bout à bout. La soudure des tubes de gros diamètre est une opération connue et simple.

[0041] Après montage, on bénéficie de l'efficacité du câble de précontrainte.

[0042] L'invention utilise ainsi les câbles de précontrainte qui sont livrés en grande longueur alors que les profilés tubulaires sont limités du fait de la difficulté de transport.

[0043] Il est à noter que cette technique ne pénalise pas la quantité de métal utilisée pour la raison suivante : si on charge une telle structure jusqu'à la rupture, les aciers du tube et de précontrainte travaillent au maximum de leur capacité compte tenu de leurs possibilités d'allongement relatif.

[0044] Or, dans le calcul à la rupture, la charge autorisée représente un pourcentage de la charge de rupture.

[0045] Le rapport entre ces deux charges - charge d'utilisation et charge de rupture - représente ce que l'on a coutume d'appeler le "coefficient de sécurité" de l'ossature concernée.

[0046] En outre, sous charge normale d'utilisation, le tube reste comprimé et ainsi la poutre se trouve dégagée du risque constitué par une mauvaise soudure dans l'assemblage des tubes bout à bout ; en notant toutefois que la capacité de résistance du tube a été testée par l'effort de traction engendré par le poids propre avant mise en tension du câble.

[0047] Dans cette réalisation, la précontrainte est réalisée après que la poutre ait été placée dans sa position de service. Il est possible d'utiliser les supports de la poutre pour réaliser la mise en tension du câble de précontrainte. Dans une variante particulières le câble est mis en tension avant que la poutre soit mise en position de service.

[0048] Une poutre telle que décrite ci-dessus convient pour des portées de 2O à 5O mètres, par exemple.

[0049] Pour des portées plus grandes, par exemple de 5O à 1OO mètres, on préfère utiliser une poutre plus complexe constituée en fait de plusieurs poutres disposées bout à bout et traversées par un câble de précontrainte commun.

[0050] Les figures 22 à 27 montrent schématiquement une réalisation d'une telle poutre.

[0051] La structure représentée sur la figure 22 comprend une poutre centrale S₁ et deux poutres d'extrémité S₂,S₃. La poutre centrale S₁ est constituée d'une membrure en béton B₁, de forme arquée, dont la concavité est tournée vers le bas lorsque la poutre est en position de service, et une membrure en acier , constituée d'une part par un tube T₁, de forme arquée, dont la concavité est tournée vers le haut lorsque la poutre est en position de service et, d'autre part, par des diagonales, disposées par couples C₁, dont une extrémité est soudée sur le tube et dont l'autre extrémité est noyée dans le béton de la membrure en béton B.

[0052] Les poutres d'extrémité S₂ et S₃ ont une structure analogue mais les courbures des membrures sont moins accentuées et les positions relatives des membrures sont inversées.

[0053] Pour mettre en place lapoutre sur deux appuis ou poteaux P, on pose d'abord les deux poutres d'extrémité S₂,S₃ que l'on fixe chacune à l'un des poteaux P , en sorte que la membrure en acier soit au-dessus de la membrure en béton, puis on place entre ces deux poutres la poutre centrale S₁ après l'avoir retournée (par rapport à sa position de fabrication) en sorte que la membrure en acier soit au-dessous de la membrure en béton et en sorte que le tube longitudinal T₁ de la poutre centrale et les tubes longitudinaux T₂,T₃ des poutres d'extrémité S₂,S₃ se trouvent en continuité. Ces tubes sont soudés bout à bout, ou reliés par des platines métalliques boulonnées entre elles, tandis que les poutres en béton sont solidarisées par un moyen quelconque approprié, par exemple : platines métalliques soudées ou boulonnées.

[0054] Les figures 25et26 illustrent un exemple de réalisation de la jonction de la poutre centrale S₁ et d'une poutre d'extrémité, par exemple la poutre S₂. Les membrures en béton des deux poutres sont munies à leurs extrémités de platines K₁,K₂ qui sont ancrées dans les membrures par des tiges (par exemple des ronds à béton) r₁,r₂ soudées aux platines et noyées dans le béton. Pour assembler les deux membrures, on applique les platines l'une contre l'autre et on les fixe provisoirement par des boulons. Les deux platines sont ensuite soudées l'une à l'autre.

[0055] La structure à ce stade est stable sous son poids propre. Sous le poids propre de la poutre, le tube se trouve tendu.

[0056] Un câble de précontrainte multitorons F est alors enfilé dans les trois tubes et dans les poteaux P, de F₁ à F₂, et mis en tension suivant l'effort calculé, par des moyens quelconques connus en soi et de manière à apporter dans le tube des contraintes de compression toujours inférieures à la limite d'élasticité. Ultérieurement, le tube est injecté de mortier ou autre milieu durcissable pour bloquer le câble de précontrainte et le protéger de la rouille.

[0057] La figure 28 est relative à une structure de très grande portée réalisée en utilisant de travée en travée la technique exposée à propos de la figure 22, les câbles de précontrainte étant mis en place par travée, de F₁ à F₂, de F₂ à F₃, de F₃ à F₄, etc...

[0058] Il va de soi que dans une poutre complexe, le nombre des membrures en béton successives est généralement de deux ou trois mais il peut également être supérieur. On comprendra également que, selon les cas, le tube de la carène en acier a ses extrémités qui sont noyées dans la membrure en béton ou qui traversent la membrure en béton.

[0059] Les poutres et les structures de cette variante de l'invention (décrite au regard des figures 20 à 28) sont notamment destinées à réaliser des charpentes de couverture, la couverture se situant dans le prolongement de la membrure en béton, c'est-à-dire suivant la surface courbe constituée par des lignes droites et horizontales s'appuyant sur les membrures en béton. Il va de soi cependant que l'invention n'est pas limitée à cette application : une autre application importante de l'invention est la réalisation de ponts.

Revendications

1. Poutre constituée d'une membrure supérieure en béton armé (B) de section relativement faible par rapport à sa longueur et d'une membrure inférieure en acier (A), la membrure en béton étant au moins localement placée au-dessus de la membrure en acier, ladite membrure en acier étant constituée d'une carène (L) reliée de place en place à la membrure en béton par des connecteurs (C) disposés respectivement à droite et à gauche du plan médian vertical longitudinal de la poutre, ces connecteurs étant soudés à la carène (L) et ayant leurs extrémités incorporées à la membrure en béton (B), caractérisée en ce que dans la membrure en béton armé, ces extrémités sont ancrées dans le béton de la membrure en sorte que dans le béton elles ne sont pas reliées entre elles ni à une autre armature de la mebrure en béton.

2. Poutre selon la revendication 1, caractérisée en ce que les connecteurs (C) situés d'un côté dudit plan médian vertical constituent avec les connecteurs situés de l'autre côté de ce plan des couples disposés dans des plans transversaux perpendiculaires à la membrure en béton..

3. Poutre selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les connecteurs (C) ont la forme d'un V, le sommet du V étant aplati et soudé sur sa longueur à la carène, tandis que les extrémités des ailes du V sont également aplaties et noyées dans le béton de la membrure en béton (B).

4. Poutre selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la carène (L) remonte à ses extrémités dans la membrure en béton.

5. Poutre selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la membrure en béton (B) a une section droite rectiligne, trapézoïdale ou convexe.

6. Poutre selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la carène (L) est constituée par un profilé longitudinal qui s'étend selon la longueur de la membrure en béton suivant une courbe dont la distance à la membrure en béton est maximale au milieu de la poutre et décroît progressivement vers les extrémités de la poutre.

7. Poutre selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la carène (L) suit la courbe des moments et supporte un effort de traction sensiblement constant sur toute sa longueur sous chargement symétrique, tandis que la membrure en béton (B), qui assure la rigidité longitudinale. supporte un effort de compression sensiblement constant sous chargement symétrique.

8. Poutre selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'à une extrémité longitudinale de la membrure (B) en béton est fixée une pièce métallique (S) en forme de L qui est destinée à assurer la fixation de la membrure en béton, sur un appui, par boulonnage.

9. Poutre selon la revendication 8, caractérisée en ce que ladite pièce de fixation (S) présente un plat (S₁₀) encastré dans la tranche d'extrémité de la membrure en béton, que ce plat présente un orifice (T₁₀) pour le passage de l'extrémité de la carène (L), et que l'extrémité dépassante de la carène est soudée sur le plat.

10. Poutre selon la revendication 9, caractérisée en ce que la pièce de fixation (S) présente un autre plat (S₂₀) destiné à reposer sur l'appui de la poutre, et cet autre plat (S₂₀) présente une lumière (T₂₀) pour le passage d'un goujon qui servira a fixer la pièce (S) à l'appui de la poutre.

11. Poutre selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la carène (L) et les connecteurs (C) sont constitués par des ronds à béton.

12. Poutre selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que la carène en acier est constituée par un tube creux (T) qui contient un câble de précontrainte (F).

13. Poutre selon la revendication 12, caractérisée en ce que le tube (T) de la carène est injectée de mortier ou autre milieu durcissable pour bloquer le câble de précontrainte après mise en précontrainte.

14. Poutre selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que la membrure en béton (B) est sensiblement rectiligne.

15. Poutre selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisée en ce que le tube (T) a ses extrémités qui passent dans la membrure en béton (B).

16. Poutre selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisée en ce que le tube (T) est constitué de plusieurs tronçons de tube fixés bout à bout par des soudures ou des pièces de fixation.

17. Poutre selon la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce qu'elle comprend une poutre centrale (S₁) entre deux poutres d'extrémité (S₂,S₃), la membrure en béton (B₁) de la poutre centrale étant placée au-dessus de la membrure en acier et étant de forme arquée avec sa concavité tournée vers le bas, et la membrure en acier de la poutre centrale étant constituée par un tube T₁ de forme arquée avec sa concavité tournée vers le haut, les poutres d'extrémité ayant des structures analogues à celle de la poutre centrale mais les courbures des membrures étant moins accentuées et les positions relatives des membrures en béton et en acier étant inversées, les membrures en béton des trois poutres étant disposées en continuité et solidarisées et les tubes des trois poutres étant traversés par un câble de précontrainte commun.

18. Application d'une poutre selon l'une des revendications 1 à 17 comme panne dans une ferme de charpente.

Claims

1. Beam consisting of an upper reinforced-concrete member (B) with a cross section which is relatively small compared with its length and a lower steel member (A), the concrete member being at least locally positioned above the steel member, the said steel member consisting of a casing (L) connected at intervals to the concrete member by connectors (C) disposed respectively to the right and left of the longitudinal vertical mid-plane of the beam, these connectors being welded to the casing (L) and having their ends incorporated in the concrete member (B), characterised in that, in the reinforced-concrete member, these ends are anchored in the concrete of the member so that in the concrete they are not connected to each other or to any other reinforcement in the concrete member.

2. Beam according to Claim 1, characterised in that the connectors (C) situated on one side of the said vertical mid-plane constitute, together with the connectors situated on the other side of this plane, ribs disposed in transverse planes perpendicular to the concrete member.

3. Beam according to one of Claims 1 and 2, characterised in that the connectors (C) are in the form of a V, the apex of the V being flattened and welded over its length to the casing, whilst the ends of the legs of the V are also flattened and embedded in the concrete of the concrete member (B).

4. Beam according to one of Claims 1 to 3, characterised in that the casing (L) goes up at its ends into the concrete member.

5. Beam according to one of Claims 1 to 4, characterised in that the concrete member (B) has a rectilinear, trapezoidal or convex cross section.

6. Beam according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the casing (L) is formed by a longitudinal profiled section which lies along the length of the concrete member in a curve, the distance of which to the concrete member is at its maximum in the middle of the beam and decreases progressively towards the ends of the beam.

7. Beam according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the casing (L) follows the moment curve and bears a substantially constant tensile force over its entire length under symmetrical loading, whilst the concrete member (B), which provides longitudinal stiffness, bears a substantially constant compression force under symmetrical loading.

8. Beam according to one of Claims 1 to 7, characterized in that an L-shaped metal piece (S), which is intended to fix the concrete member to a support by bolting, is fixed to one longitudinal end of the concrete member (B).

9. Beam according to Claim 8, characterised in that the said fixing piece (S) has a flat part (S₁₀) embedded in the end section of the concrete member, in that this flat part has an orifice (T₁₀) for the end of the casing (L) to pass through, and in that the protruding end of the casing is welded to the flat.

10. Beam according to Claim 9, characterised in that the fixing piece (S) has another flat part (S₂₀) intended to rest on the beam support, and this other flat part (S₂₀) has a slot (T₂₀) for a bolt to pass through, which will be used to fix the piece (S) to the beam support.

11. Beam according to one of Claims 1 to 10, characterised in that the casing (L) and connectors (C) are formed by reinforcement rods.

12. Beam according to one of Claims 1 to 10, characterized in that the steel casing is formed by a hollow tube (T) containing a prestressing cable (F).

13. Beam according to Claim 12, characterised in that the tube (T) of the casing is injected with mortar or other hardening medium to lock the prestressing cable in position after prestressing.

14. Beam according to Claim 12 or 13, characterized in that the concrete member (B) is substantially rectilinear.

15. Beam according to one of Claims 12 to 14, characterized in that the ends of the tube (T) pass into the concrete member (B).

16. Beam according to one of Claims 12 to 15, characterized in that the tube (T) is formed by several lengths of tube fixed end to end by welds or fixing pieces.

17. Beam according to Claim 12 or 13, characterized in that it comprises a central beam (S₁) between two end beams (S₂, S₃), the concrete member (B₁) of the central beam being placed above the steel member and being curved in shape with its concave part oriented downwards, and the steel member of the central beam consisting of a curved tube (T₁) with its concave part oriented upwards, the end beams having structures similar to that of the central beam but the curves of the members being less accentuated and the relative positions of the concrete and steel members being reversed, the concrete members of the three beams being disposed in continuity and connected together and the tubes of the three beams having a common prestressing cable passing through them.

18. Application of a beam according to one of Claims 1 to 17 as a purlin in a framework truss.

Ansprüche

1. Träger, bestehend aus einem Obergurt aus Stahlbeton (B) mit bezogen auf seine Länge vergleichsweise geringem Querschnitt und einem Untergurt aus Stahl (A), wobei sich der Betongurt wenigstens lokal oberhalb des Stahlgurts befindet und der Stahlgurt aus einem Längskörper (L) besteht, der stellenweise durch jeweils rechts und links der vertikalen Längsmittelebene des Trägers angeordnete Verbindungsglieder (C) mit dem Betongurt verbunden ist, wobei diese Verbindungsglieder mit dem Längskörper (L) verschweißt und ihre Enden in den Betongurt (B) eingefügt sind, dadurch gekennzeichnet, daß diese Enden in dem Stahlbetongurt im Beton des Gurts derart verankert sind, daß sie im Beton weder untereinander noch mit einer anderen Armierung des Betongurts verbunden sind.

2. Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer Seite der vertikalen Mittelebene gelegenen Verbindungsglieder (C) mit den auf der anderen Seite dieser Ebene gelegenen Verbindungsgliedern Paare bilden, die in zu dem Betongurt senkrechten Querebenen angeordnet sind.

3. Träger nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsglieder (C) V-förmig ausgebildet sind, wobei die Spitze des Vs abgeplattet und ihrer Länge nach an den Längskörper angeschweißt ist, während die Enden der Schenkel des Vs ebenso abgeplattet und in den Beton des Betongurts (B) eingelassen sind.

4. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskörper (L) an seinen Enden in den Betongurt hinein ansteigt.

5. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Betongurt (B) einen geradlinigen, trapezförmigen oder konvexen Querschnitt aufweist.

6. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskörper (L) durch ein Längsprofil gebildet ist, das sich entlang der Länge des Betongurts einem Bogen folgend erstreckt, dessen Abstand zum Betongurt in der Mitte des Trägers maximal ist und in Richtung der Enden des Trägers fortschreitend abnimmt.

7. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskörper (L) der Momentenlinie folgt und eine Zugkraft aufnimmt, die auf seiner ganzen Länge unter symmetrischer Belastung im, wesentlichen konstant ist, während der Betongurt (B), der die Längssteifigkeit bewirkt, eine unter symmetrischer Belastung im wesentlichen konstante Druckkraft aufnimmt.

8. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein L-förmiges Metallteil (S), das zur Bewerkstelligung der Befestigung des Betongurts an einer Stütze durch Verschraubung vorgesehen ist, an einem Längsende des Betongurts (B) angebracht ist.

9. Träger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (S) eine in die Endfläche des Betongurts eingefügte Flachseite (S₁₀) aufweist, daß diese Flachseite eine Öffnung (T₁₀) für die Durchführung des Endes des Längskörpers (L) aufweist und daß das herausragende Ende des Längskörpers an die Flachseite angeschweißt ist.

10. Träger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Befestigungsteil (S) eine weitere Flachseite (S₂₀) aufweist, die zum Auflegen auf eine Stütze des Trägers vorgesehen ist und daß diese weitere Flachseite (S₂₀) ein Langloch (T₂₀) für die Durchführung eines Bolzens aufweist, der zur Befestigung des Teils (S) an der Stütze des Trägers dient.

11. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskörper (L) und die Verbindungsglieder (C) aus Betonstahl gebildet sind.

12. Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Längskörper aus Stahl aus einer hohlen Röhre (T) besteht, die ein Vorspannkabel (F) enthält.

13. Träger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (T) des Längskörpers mit Mörtel oder einer anderen härtbaren Masse ausgespritzt ist, um das Vorspannkabel nach dem Vorspannen zu fixieren.

14. Träger nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Betongurt (B) im wesentlichen geradlinig ist.

15. Träger nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (T) Enden aufweist, die in dem Betongurt (B) aufgenommen sind.

16. Träger nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (T) aus mehreren Rohrteilstücken besteht, deren Enden jeweils durch Schweißnähte oder Befestigungsteile aneinander befestigt sind.

17. Träger nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß er einen zentralen Träger (S₁) zwischen zwei Endträgern (S₂, S₃) beinhaltet, wobei der Betongurt (B₁) des zentralen Trägers oberhalb des Stahlgurts angeordnet ist und von gebogener, konkav nach unten weisender Form ist und der Stahlgurt des zentralen Trägers aus einer Röhre (T₁) von gebogener, konkav nach oben weisender Form besteht, die Endträger analoge Strukturen wie jene des zentralen Trägers aufweisen, die Krümmungen der Gurte jedoch weniger ausgeprägt und die relativen Positionen der Gurte aus Beton und aus Stahl vertauscht sind, die Betongurte der drei Träger zusammenhängend angeordnet und fest verbunden sind und die Röhren der drei Träger von einem gemeinsamen Vorspannkabel durchquert werden.

18. Verwendung eines Trägers nach einem der Ansprüche 1 bis 17 als Pfette in einer Dachbinderkonstruktion.

Dessins