Brevet FR2042608A1 — publié le 19710212

L'invention concerne un nouveau procédé.de montage d'ossatures de constructions en béton armé» Les éléments structurels utilisés dans les ossatures sont les éléments à qui il incombe de transmettre au sol leur poids " 5 .-propre et les autres charges qui leur sont imposées. L'ensemble de tous les éléments structurels est appelé l'ossature. Les ossatures sont identifiées par les matériaux que comprennent ces éléments et par le traitement reçu par ces matériaux avant ou après o- leur mise en oeuvre dans les éléments structurels. 10 Parmi les nombreux-types d'ossatures se situent celles qui utilisent l'acier et le béton dans toutes les combinaisons possibles» * les procédés connus, faisant appel à l'acier et au béton, soit isolément, soit sous une quelconque forme mixte, offrent un 15 certain nombre d'inconvénientsx à savoir : sous la forme dans laquelle les matériaux sont utilisés, les possibilités qu'ils offrent ne sont pas entièrement mises à profit ; les éléments nécessitent des coffrages et/ou des étais temporaires ; les éléments sont extrêmement lourds et exigent des engins de levage à 20 grande puissance ; ou encore le système d'assemblage freine la rapidité de construction. Par ailleurs, les procédés connus ne mettent à profit en aucun cas l'accroissement progressif de la caractéristique de résistance du béton. ' [ Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients des 25 procédés actuellement connus de montage d'ossatures et de mettre entièrement à profit l'accroissement progressif de la caractéristique de résistance du béton» L'invention concerne un procédé de construction au-dessus du"sol au moyen de béton armé, procédé qui élimine la nécessité de 30 coffrages porteurs temporaires pour le béton coulé, en faisant usage, dans les éléments structurels verticaux et/ou horizontaux et/ou dans les planchers, de pièces d'acier d'armature suffisamment robustes pour supporter au moins le béton mouillé de l'élément ou plancher considéré, le procédé comprenant les opérations 35 consistant à mettre en place l'acier d'armature, à couler le béton pour former l'élément structurel et à attendre la consolidation progressive du béton avec le temps avant d'ajouter d'autres éléments. 70 17429 2042603 L'invention concerne un procédé de montage d'ossatures qui réunit les avantages des procédés connus utilisant le béton armé sur place, les éléments étant construits peu à peu dans leur forme définitive par la mise en place des différents matériaux en une 5 succession logique de phases, de telle manière qu'à toute phase les éléments soient autoportahts et que les matériaux participent à l'ensemble avec le maximum de leurs possibilités, y compris le béton avec son gain progressif de résistance, sans qu'il soit géné-ralement nécessaire de faire appel à un coffrage et à des étais 10 temporaires. En particulier, il est fait usage, dans les éléments verticaux et/ou horizontaux et/ou le plancher, de pièces d'acier d'armature suffisamment robustes pour supporter au moins le béton mouillé de l'élément ou plancher considéré. Selon l'un de ses modes d'exécution, le procédé comprend 15 les opérations consistant à mettre en place les pièces d'aciér d'armature principale, à couler le béton pour former l'élément structurel principal et, à la-suite de- sa consolidation progressive avec le temps, à mettre en place de la même manière des éléments secondaires pour l'étage considéré, des éléments principaux pour l'étage su- • 20 périeur et ainsi de suite, avec des éléments tertiaires en cas de besoin, jusqu'à ce que l'ossature, y compris les planchers, soit achevée. Sous sa forme générale, l'invention est relative à un procédé pour la construction d'un élément structurel en béton armé, 25 par lequel il n'est introduit initialement .que ce qu'il faut de matériaux actifs pour supporter les charges appliquées lors des quelques phases de construction suivantes, puis d'autres matériaux sont ajoutés et rendus actifs par phases successives pour supporter des charges additionnelles et'au moins une certaine partie des 30 matériaux intervient dans la portée des charges définitives dès le départ. Certaines formes préférées de l'invention ont été représentées sur les dessins annexés. - La figure 1 est.une vue en plan d'un plancher: de bâtiment 35 typique, représentant des colonnes, des poutres-principales dont chacune prend appui par ses extrémités sur des colonnes et des solives secondaires, chacune étant supportée à ses extrémités par les poutres; BAD ORIGINAL 7Û 17429 3 2042608 - la figure 2 est une coupe selon la ligne, 2-2 de la figure 1 . - La figure 3 est une coupe passant par la ligne 3-3 de la figure 1. 5 - la figure 4 est une vue en coupe et en élévation d'une poutre principale, montrant également son assemblage avec une solive secondaire. - la figure 5 est une vue en élévation latérale, à proximité de l'une des extrémités de la poutre principale. 10 - la figure 6 est une coupe verticale drun modèle typique de solive secondaire. - la figure 7 eét une vue en élévation latérale d'une partie d'une solive secondaire, à proximité de son point de raccordement avec une poutre principale. 15 - la figure 8 est une coupe verticale passant par deux solives secondaires voisines et par une dalle associée. - la figure .9 est un"détail en perspective de l'assemblage d'une poutre et d'une solive avant le coulage du béton. - la figure 10 est une coupe horizontale typique d'une 20 enveloppe de colonne. - la figure 11 enfin représente un joint entre deux parties d'une colonne avant l'achèvement de celle-ci. les figures 1, 2 et 3 représentent l'étage complet, composé de colonnes, de poutres princiaples, de solives secondaires et 25 d'une dalle. la poutre principale A représentée sur les figures 4 et 5 est essentiellement composée d'une armature en treillis d'acier et de béton coulé autour de cette armature, l'armature représentée comporte une semelle supérieure comprenant des cornières 13 espa-30 cées, une semelle inférieure constituée par quatre barres 14, ainsi que des barres 15 qui forment l'âme du treillis, la semelle supérieure peut présenter un entretoisement à treillis croisé (non représenté) dans le plan horizontal et la semelle inférieure peut être renforcée de la même manière. Il peut être également pré-35 vu des entretoises verticales 16. Tous ces éléments sont fixés les uns aux autres, par exemple par soudage, pour constituer une structure rigide. Chaque extrémité de chaque armature principale est supportée par une colonne voisine (figure 10, 11) au moyen BAD ORIGINAL 70 1742.9 4 20426ÔÔ d1aisseliers 19 formés sur la colonne et comportant des chevilles verticales 20 destinées à s'interposer entre les barres 14 de la poutre primaire. Chaque cheville 20 traverse un trou formé dans une plaque 21 (figure 5) fixée à la partie inférieure de chaque paire 5 de "barres 14. A ce stade, les colonnes ne sont pas remplies de béton et les armatures de poutre principale sont dimensionnées et agencées de telle sorte que, supportées de cette manière dans la position qu'elles occuperont définitivement dans l'ossature, elles soient suffisamment robustes pour supporter leur propre poids de 10 toutes les charges qui leur sont appliquées au cours de la séquence planifiée de construction du bâtiment. Ces charges comprendront par exemple le poids propre des solives, ainsi que les charges mobiles, par exemple le poids des ouvriers et de l'équipement de construction. Préalablement au coulage, il est également disposédans -15 chaque poutre primaire, des barres de renfort telles-que 22 et 23, ainsi que des étriers qui ne font pas partie de l'armature en treillis et qui ne portent aucune charge tant que le béton n'a pas été coulé dans la poutre et n'a pas atteint une résistance suffisante pour rendre actifs ces éléments. 20 Une armature typique pour une solive secondaire B a été représentée sur les figures 6", 7, 8 et 9- la semelle supérieure est constituée de deux barres parallèles d'acier 25 espacées, auxquelles de courtes barres transversales 26 sont soudées à intervalles. la semelle inférieure est constituée par deux barres 27 25 semblables, auxquelles sont fixées à intervalles de courtes barres transversales - 28. L'âme est formée par une barre 29 repliée autour des barres 26 à son point de jonction avec la semelle supérieure et autour des barres 28 au niveau dé son raccordement à la semelle inférieure. Des coffrages de soffite 30, qui seront 30 ordinairement des ba-cs à section en U renversé, en matière plastique, en tôle métallique ou en tout autre matériau approprié, s'étendent entre une solive secondaire et la voisine. Ces coffrages sont maintenus temporairement en position au moyen de gouttières 31 suspendues à l'armature par des boulons 32 répartis sur la longueur 35 de celle-ci. Des blocs 33 et 33A, répartis le long de l'armature, séparent la gouttière 31 des barres 27 de la semelle inférieure et reçoivent les boulons 32. Chaque gouttière 31 est agencée de façon à recevoir des rebords 35 des coffrages 30. 70 1742® 5 2042608 A ps-c.r.z-\-izi »!s ;..T-v. vrcaité i-i l'armature de solive voisine des armatures ae poutre principale, deux courtes barres 36 sjont soudées à l'âme 29. l'armature secondaire prend appui sur l'armature primaire, les barres 36 reposant sur une cornière 13 de 1'armature 5 primaire, une cheville de positionnement 37 faisant saillie vers le haut sur cette cornière 13', entre les barres 36. Au besoin, des butées peuvent être fixées à distance mutuelle •à la partie supérieure des barres 36, afin de maintenir entre elles la cheville 37. Cette disposition limite ou élimine le déplacement 10 de l'armature secondaire vers son extrémité par rapport à l'armature primaire. Des coffrages de soffite 30A (figure 9),qui remplissent le même rôle que ïes coffrages 30, sont suspendus aux armatures primaires de la même manière que précédemment au moyen de gouttières 31 ou de toute autre manière appropriée. Une cornière ou 15 une plaque d'extrémité 27a est fixée en travers des extrémités des barres 27. -^es armatures primaires, et secondaires sont agencées de telle sorte qu'aucune chandelle ne soit nécessaire pour supporter les gouttières 31 ou les soffites 30A. 20 les armatures Gnt une structure et des dimensions telles qu'elles supportent leur poids propre, le béton qu'elles contiennent et toutes les autres 'charges qui leur sont appliquées jusqu'au moment où le béton a durci. Un treillis d'armature 38 approprié est appuyé sur les barres 25 de la semelle supérieure des armatures 25 secondaires, d'abord pour servir de surface, sur laquelle on peut marcher pour atteindre facilement la dalle et, en second lieu, lorsqu'il est fixé aux semelles supérieures dès solives secondaires, pour constituer "un étrésillonnenient de ces semelles, afin de réduire-le flambage des armatures lorsque le béton mouillé est coulé pour 30 constituer la dalle à nervures, et enfin pour former l'armature de la dalle lorsque le béton a durci. la colonne représentée en 11 (figures 10 et 11) est normalement un élément vertical ou sensiblement vertical et sa fonction princiaple est de supporter des- charges axiales. Dans le cadre de -35 la plupart des immeubles à étages multiples, la colonne est un élément vertical, par opposition à une poutre qui est \on élément horizontal. . , ' • Dans les immeubles classiques, une colonne de béton est ' ' i I ' "r.0^ i 70 17429 2042608 construite de la manière suivante : L';=.oi;;r d'armature est mis en place- et fixé, le coffrage est construit autour de lui et le béton est coulé. On laisse le béton de la colonne le temps de durcir et d'acquérir de la résistance avant d'être chargé. 5 Dans le système à résistance progressive de l'invention, la construction d'une colonne suit un processus différent. Une coquille extérieure 43, munie extérieurement des finitions définitives nécessaires, est construite en usine. Cette coquille est ordinairement appelée l'enveloppe de colonng, L'enveloppe de colonne est un 10 revêtement de béton armé, épaissi par endroits, spécialement dessiné et armé pour supporter une charge spécifiée. A ce stade, l'armature comprend les éléments classiques requis, tels que barres et étriers. i Une certaine partie de l'armature. *par exemple les barres 44 et les étriers 45, est noyée dans le béton de l'enveloppe, mais fait sail-15 lie dans!la cavité intérieure 46, laquelle sera remplie ultérieurement de béton. Après que cette enveloppe de colonne a durci et a acquis la résistance voulue, elle est élevée sur place et le reste de l'armature 47, 48, 49 pour l'achèvement de la colonne est placé à 20 l'intérieur de l'enveloppe. A ce stade, l'enveloppe de colonne à elle seule constitue par elle-même un élément structurel complet de béton armé, sous une forme qui convient à sa mise en place en -position définitive dans l'ensemble de l'ossature et elle est suffisamment robuste et 25 rigide pour supporter, pendant la construction et sans soutiens additionnels, son propre poids, tout coffrage nécessaire qui y est fixé, le reste de l'armature pour l'élément, le béton mouillé pour achever l'élément,et les charges qui lui sont appliquées au cours de la construction, y compris les charges résultant d'autres éléments * \ 30 structurels, par exemple les charges résultant des planchers supportés. Les charges que doit supporter l'enveloppe de colonne ne sont pas nécessairement limitées à celles qui sont relatives à un seul étage. Selon la vitesse de construction, l'enveloppe de colonne 35 peut être amenée à supporter des charges imposées par plusieurs planchers. En tout cas, l'enveloppe de colonne est dessinée de manière à supporter, par elle-même, ou éventuellement à l'aide d'une partie ou de la totalité du béton qui a été antérieurement coulé copnH 70 17429 7 2042608 dans cette enveloppe et qui a acquis une certaine résistance, toutes les charges dont les colonnes sont tributaires à tous les stades de construction et de chargement. . Le mécanisme représenté sous forme de vis 39 et 40 sur 5 la figure 11 est destiné à positionner convenablement l'extrémité inférieure d'une partie supérieure de colonne 11A par rapport à l'extrémité supérieure d'une partie inférieure de colonne 11B. Lorsque 11A a été convenablement positionné par rapport à 11B, le béton peut être coulé de manière à remplir la partie creuse de 11A et à 10 déborder dans l'intervalle compris entre les extrémités de 11Â et 11B. Une fuite de béton à partir de cet intervalle est évitée au moyen d'une rondelle d'étanchéité 41. La séquence des opérations de construction est la suivante. Les colonnes creuses de béton 11 préfabriquées sont placées 15 dans leur position définitive, tant en ce qui concerne leur partie la plus inférieure que l'emplacement d'une partie supérieure de colonne 11A par rapport à celle qui se trouve au-dessous (11B). Chaque armature principale est appuyée, à chacune de ses extrémités, sur un aisselier de colonne, selon ce qui a été décrit 20 ci-dessus. Chaque extrémité de chaque armature de solive est appuyée sur une armature principale, comme décrit précédemment. Une armature en treillis, telle que représentée en 38 ou toute autre armature de dalle appropriée, est déposée sur les se-25 melles supérieures des armatures de solive. Les coffrages de siffite 30A sont suspendus aux armatures principales. Des coffrages de soffite 30, aux extrémités des armatures de solive et au voisinage de leurs points de raccordement avec les armatures principales, peuvent être également mis en place. 30 On peut alors procéder au coulage du béton. Initialement, on coule le béton pour achever les colonnes creuses et les poutres principales. Lorsque ce béton a atteint une résistance suffisante, le reste des coffrages de soffite 30 associés aux solives secondaires est mis en place et les solives et la dalle 35 12 sont coulées. Le terme "béton armé", dans l'acceptation prise dans le présent mémoire et dans les revendications,s'applique aussi bien au béton armé classique qu'au béton précontraint. 70 17429 s 2042608. Le terme "matériaux actifs" définit un matériau qui est capable de supporter une charge à tout moment et qui fera partie de l'ossature définitive. Les armatures pour les poutres primaires et les solives secondaires, ainsi que les enveloppes de colonne 5 sont des exemples de "matériaux actifs". JJn "matériau inactif" est un matériau qui ne supporte pas de charge avant un certain délai et qui devient alors "actif", par exemple par coopération avec d'autres matériaux. L'armature des poutres primaires et secondaires, en dehors des armatures à treillis, 10 et le béton mouillé constituent des exemples de "matériaux inactifs". En prenant, le béton unit à la fois les armatures actives, et inactives, pour produire un effet de béton armé et il confère une résistance additionnelle à l'ensemble au fur et à mesure que le béton se consolide. Le développement progressif de la résistance de chaque 15 élément d'ossature est mis à profit pour permettre la superposition de nouveaux éléments verticaux et horizontaux et/ou de matériaux, au fur et à mesure que la résistance requise est atteinte» 70 17429 9 2042608 EEÎENDICAÏIOIS -r ' 1.- Procédé de construction d'un élément structurel de béton armé, caractérisé par le fait qu'initialement, il n'est mis en place que ce qu'il faut de matériaux actifs pour supporter les - charges appliquées lors des quelques phases suivantes de la cons-5 truction, puis de nouveaux matériaux sont ajoutés et rendus actifs phase par phase pour supporter de nouvelles charges, une partie au moins des matériaux intervenant dans la portée des charges définitives dès le départ. 2.- Elément structurel de béton armé, caractérisé par le 10 fait qu1il est construit par le procédé selon la revendication 1. 3.- Elément selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il constitue une poutre. 4.- Elément selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il constitue un élément à solives et dalle. 15 5 ■ - Elément selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il constitue une colonne ou un mur. 6.- Procédé de fabrication d'un élément.structurel de béton armé, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations consistant : à disposer une première partie de l'armature pour 20 l'élément complet sous une forme telle qu'elle puisse être appuyée dans sa position définitive dans l'ensemble de l'ossature et qu'elle soit suffisamment solide et rigide pour supporter, pendant la -construction et sans soutiens autres que ses^supports définitifs, son poids propre, tout coffrage nécessaire qui y est fixé et les •25 charges qui lui sont appliquées pendant la construction, y compris les charges résultant d'autres éléments structurels, du reste de l'armature pour l'élément considéré et du béton mouillé qui sera coulé pour compléter cet élément ; à mettre la première partie de l'armature en position d'appui, au niveau ou à proximité de ses 30 points de support dans l'ensemble de l'ossature ; à fixer le coffra-gë ; à mettre en place et à fixer le reste de l'armature ; à couler le béton pour achever l'élément ; et à laisser l'élément se consolider avant de lui appliquer des charges additionnelles provenant d'autres matériaux appartnant à d'autres éléments. 35 ' 7.- Elément structurel de béton armé, caractérisé par le fait qu'il est construit par le procédé selon la revendication 6. 70 5 10 \ » 15 20 25 30 35 \ji±29 10 2042608 8.- Elément selon la rovor.dicat ion 7. caractérisé par le fait qu'il constitue une poutre. 9.- Elément selon la revendication 7, caractérisé par le , I fait qu'il constitue un élément à solives et dalle. 10.- Elément selon la revendication 7, caractérisé par le fait qu'il constitue une colonne ou un mur. 11.- Elément structurel de béton armé, caractérisé par le fait qu'une première partie au moins de l'armature constitue initialement par elle-même un élément, structurel complet, sous une forme telle qu'elle puisse être appuyée dans sa'position définitive dans l'ensemble de l'ossature et qu'elle soit suffisamment robuste et rigide pour supporter, pendant la construction et sans autres % soutiens que ses supports définitifs, son poids propre, tout coffrage nécessaire qui y est fixé, les charges qui lui sont appliquées pendant la construction, y compris les charges résultant d'autres éléments structurels partiels ou complets, le reste de l'armature pour l'élément considéré et le béton mouillé pour complé-ter l'élément au moins en partie. I 12.- Elément selon la revendication 11, caractérisé par le fait que, dans sa position définitive dans l'ensemble de l'ossature, il constitue une poutre ou une solive. 13»- Elément sèlon la revendication 12, caractérisé par le fait que la première partie de l'armature est une armature à treillis. ■ 14.- Elément structurel de béton armé selon la revendication 11, caractérisé par le fait qu'il s'agit d'une colonne ou d'un mur. 15.- Elément structurel de béton armé selon la revendication. 11, caractérisé par le fait qu'il s'agit d'un élément à solives et dalle. 16.- Ossature de béton armé, caractérisée par le fait qu'elle comprend des rangées espacées de colonnes, des colonnes espacées dans chaque rangée, une poutre selon la revendication 12 appuyée sur deux colonnes au moins d'une rangée, une poutre selon la revendication 12 appuyée sur deux colonnes au moins d'une rangée voisine et un élément à solives et dalle selon la revendication 15 appuyé sur et entre les poutres. : 17.- Elément structurel de béton armé, caractérisé par le : fait qu'une- première partie au moins de l'armature constitue i ! "copv" 70 17429 h 2042608 initialement par elle-même un élément structurel complet, sous une forme telle qu'elle puisse être supportée dans sa position définitive dans l'ensemble de l'ossature et qu'elle soit suffisamment robuste et rigide pour supporter, pendant la construction et sans autres 5 soutiens que ses supports définitifs, son poids propre, tout coffrage nécessaire qui y est fixé et les charges qui lui sont appli-.quées au cours de la construction, c'est-à-dire les charges résultant d'autres éléments structurels partiels ou complets, le reste de l'armature, le béton mouillé destiné à compléter partiellement ou 10 entièrement l'élément, le processus de durcissement du béton confé-. rant à l'élément une résistance progressivement croissante et l'aptitude à supporter *d'autres charges résultant d'autres éléments, au moment où la résistance requise est atteinte. 18.- Procédé de construction d'une ossature de béton armé 15 dont les éléments sont construits dans leur position définitive sans autres soutiens que'leurs supports définitifs, caractérisé par le fait qu'il n'est initialement introduit dans chaque élément que ce qu'il faut de matériaux actifs pour supporter les charges correspondant au stade suivant de la construction et par le fait que 20 l'adjonction progressive_d'autres matériaux, élément par élément, permet à chaque élément de se consolider progressivement et de supporter les charges additionnelles résultant d'autres matériaux ajoutés pour former d'autres éléments, jusqu'à ce que chaque élément soit achevé et suffisamment robuste et rigide pour supporter toutes 25 les charges prévues dans le projetage de l'ossature. 19.- Ossature de béton armé caractérisée par le fait qu'elle est construite par le procédé de la revendication 18. 20.- Ossature selon la revendication 19, caractérisée par le fait qu'elle constitue'une poutre. 30 21.- Ossature selon la revendication 19, caractérisée par le fait qu'il s'agit d'une ossature à solives et dalle. 22.- Ossature selon la revendication 19, caractérisée par le fait d'une colonne ou d'un mur. 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