Brevet FR2098243A1 — publié le 19720310

249/:o i 2098243 La présente invention concerne d'une part une tige d'armature à béton munie de nervures obtenues par laminage à froid, utiliséede préférence pour réaliser des treillis en fer à béton, d'autre part un dispositif, composé de plusieurs cylindres formant 5 une cannelure, permettant de fabriquer cette tige. Les exigences toujours plus grandes de l'industrie du bâtiment à la résistance du béton armé font que l'on s'efforce constamment d'améliorer l'adhérence entre le fer à béton et le béton. Une adhérence améliorée ne peut cependant être obtenue que 10 grâce à une forme adéquate de la surface du fer à béton. C'est pourquoi les fers à béton connus présentent des nervures réparties sur leur pourtour en faisant un angle avec l'axe de la tige, réalisées par laminage à chaud. Avec ce procédé la formation de nervures est très simple parce qu'elle a lieu alors que le métal est 15 encore chaud et plastique. Lorsqu'il s'agit de fers à béton destinés à réaliser des trcilli%f ii n'est pas possible de former les nervures à chaud, parce que la matière première utilisée est ujo. fil laminé qui sera ensuite tréfilé afin de l'écrouir, et ce tréfilage ferait disparaî-20 tre les nervures formées lors du laminage à chaud. Le profilage ne peut donc être effectué qu'après ou pendant 1'écrouissage. Un réchauffage effectué après 1'écrouissage en vue de faciliter le profilage annulerait les effets de l'é-crouissage. Etant donné que pour ces fers on a repris les formes 25 de nervures connues pour les fers nervurés laminés à chaud, ainsi que leur "surface nervurée rapportée" caractéristique de l'adhérence du fer dans le béton, des inconvénients considérables leur sont inhérents. Par "surface nervurée rapportée" il faut entendre la surface totale des nervures réparties sur le pourtour de la 30 tige, rapportée à la section sensiblement circulaire de l'âme de cette dernière et multipliée par la distance entre nervures. Les fers à béton écrouis connus par le brevet allemand DAS 1 609 605 comportent trois méplats disposés à une distance angulaire d'environ 120° les uns des autres et entre lesquels 35 est disposée une rangée de nervures inclinées en forme de lames de faucille dont les extrémités croissent progressivement à partir des méplats puis se confondent progressivement avec ceux-ci. Ces nervures sont inclinées de 45° à 60° sur l'axe de la tige et sont réparties uniformémeiit sur la longueur de celle-ci, l'une des ranCj f » 71 24945 2 2098243 gées étant de sens contraire, de sorte que chacune de ses nervures forme un V avec une nervure de la rangée de nervures adjacente. Grâce à cette disposition on évite un effet hélicoïdal éventuel qui, sous des sollicitations de traction, pourrait favoriser la 5 sortie de la tige en tournant. Un inconvénient de cette disposition connue résulte de ce que les différentes nervures, très plates à leurs deux extrémités, sont susceptibles de produire dans le béton un effet d'entraînement ou de poussée, parce que des parties en saillie en pente douce agissent comme un coin dans le bé-10 ton. Afin d'obtenir pour ces fers à béton la "surface nervurée rapportée" prescrite, il faut que le laminage des nervures ait lieu sous une pression élevée. Par "suite des pressions de laminage élevées le fer subit toutefois un écrouissage excessif qui 15 le fragilise. En outre il se forme, dans les zones de transition abrupte entre l'âme et les nervures, d'autres modifications de structure et des contraintes d'entaille considérables qui, de plus,sâdditionnent aux endroits auxquels les nervures forment tin V. A ces endroits le fer présente voie tendance à la rupture par 20 fragilisation. Ces fers connus ont en outre pour inconvénient le fait que leur section n'est pas égale partout, étant donné que deux rangées de nervures sont dirigées en sens opposé de la troisième. Il en résulte, à cause d'une répartition inégale des charges, une résistance dynamique plus faible. La résistance dynami-25 que, déterminée par l'essai de fatigue par oscillations, représente une caractéristique importante pour la mise en oeuvre de fers à béton et de treillis d'armature réalisés avec eux, dans des conditions de sollicitation dynamique. Aux inconvénients d'une forte fragilisation, d'une section irrégulière dans le sens de la 30 longueur et d'une structure défavorable dans la zone des nervures, s'ajoute celui d'une forte usure des outils due aux pressions de laminage élevées. Ces pressions requièrent en outre l'emploi de cylindres de laminage relativement coûteux, de sorte que le coût de l'outillage est élevé, surtout parce que ces cylindres s'usent 35 rapidement et que leurs garnitures en métal dur cassent facilement. Les inconvénients mentionnés ci-dessus confèrent au fer de mauvaises propriétés, notamment sous contraintes dynamiques, de sorte qu'il suffit de petites variations à la surface de la tige, par exemple dues à des défauts de laminage, pour provoquer des 71 24945 2098243 ruptures prématurées. En outre, les nervures telles que reprises des fers laminés à chaud*ont pour autre inconvénient de subir lors du dressage une forte abrasion. Ceci est sans importance dans le cas de fers profilés à chaud, parce que ceux-ci sont généralement 5 fabriqués sous forme rectiligne et ne nécessitent donc pas de dressage; par ailleurs il s'agit là de sections plus fortes qui ont naturellement des nervures plus épaisses et par conséquent plus résistantes. Mais pour réaliser destrèiUis d'armature à béton le fil est enroulé sur des tambours et passe dans des machines à 10 dresser avant d'être utilisé pour confectionner ces treillis. Dans ces machines tourne à grande vitesse une aube de dressage autour du fer encore déformé, de sorte que les nervures en saillie sur l'âme du fer sont particulièrement soumises à l'abrasion. Le problème que cherche à résoudre l'invention consiste 15 alors à créer une tige d'armature à béton qui ne présente pas les inconvénients des tiges d'armature à béton connues. Pour résoudre ce problème, l'invention propose essentiellement une tige d'armature à béton qui comporte, disposées sur son pourtotir, des nervures en forme de méandre orientées dans la direction axiale du fer. 20 Contrairement au grand nombre de nervures des tiges connues, la tige d'armature à béton selon l'invention ne comporte que peu de nervures et celles-ci s'étendent sans solution de continuité dans la direction axiale. De ce fait, la tige présente une section uniforme sur toute sa longueur, de sorte que la répartition des 25 contraintes est, elle aussi, uniforme. Enfin, avec lestages d'armature à béton selon l'invention, le béton situé entre les surfaces intérieure et extérieure de la tige est entouré dans une très large mesure par les nervures en saillie, de sorte qu'un effet d'ancrage presque idéal est réalisé. 30 Les tiges connues présentent, à cause de leurs nombreu ses nervures séparées, un grand nombre d'extrémités de nervure qui constituent des points faibles de la tige d'armature et en outre provoquent dans le béton un effet de poussée qui se trouve encore renforcé par les faibles pentes imposées aux nervures. Par 35 contre, les nervures de la tige selon l'invention ne présentent aucune extrémité de nervure d'un bout à l'autre de la tige, étant donné qu'elles sont continues, de sorte qu'il n'y a ni points faibles, ni effet de poussée dans le béton. Une forme d'exécution avantageuse consiste à munir la 'bad OWq,nal 71 24945 4 2098243 tige de nervures parallèles entre elles. Selon une forme particulière, la tige comporte sur son pourtour quatre nervures continues disposées à distance égale les unes des autres. La section qui reste symétrique et uniforme sur toute la 5 longueur permet à la tige de supporter des charges statiques et dynamiques plus fortes que les tiges classiques. En ce qui concerne sa fabrication, la tige d'armature à béton selon l'invention présente aussi des avantages considérables, car à cause de la continuité des nervures celles-ci peuvent être formées de façon con-10 tinue lors du laminage de la tige. Ceci permet, notamment dans le cas de gros diamètres de l'âme et de nervures relativement hautes, d'opérer plusieurs passes de laminage à une pression relativement faible à chaque passe, de sorte que grâce à la faible déformation progressive jusqu'à la fin de l'opération une fragilisation nuisi-15 ble est évitée dans la tige. Le laminage en plusieurs passes permet en outre de donner à la zone de transition de l'âme aux nervures un tracé relativement plat, de sorte que l'on diminue ainsi les contraintes d'entaille pour lesquelles cette zone constitue un terrain de choix. Donc, grâce à ce mode opératoire, la pente des 20 flancs des nervures peut être plus abrupte que jusqu'à présent, ce qui augmente l'effet d'ancrage et réduit l'effet de poussée. Une autre forme d'exécution d'une tige d'armature à béton selon l'invention prévoit que deux nervures successives sont décalées l'une de l'autre d'un demi pas. 25 Un dispositif conçu selon l'invention pour fabriquer une tige d'armature à béton pourvue de nervures continues en forme de méandre est caractérisé par le fait que les arêtes du fond de cannelure de chacun des cylindres de ce dispositif présentent par rapport à la ligne médiane des distances qui varient périodique-30 ment entre deux valeurs extrêmes. Avec le laminoir selon l'invention les nervures sont engendrées non pas par les profils situés dans le fond de cannelure des cylindres, mais par le fait que le métal se trouve refoulé progressivement et continuellement dans les intervalles de canne-35 lure de cylindres voisins, c'est-à-dire dans les ouvertures de la division de cannelure. Suivant une autre forme d'exécution de l'invention, les arêtes sont toujours parallèles entre elles, de sorte qu'il se forme sur la tige des nervures parallèles entre elles en forme de méandre et orientées dans la direction axiale de la tige. BAD ORIGINAL 71 24945 5 2098243 Selon l'invention, les arêtes peuvent également présenter entre elles une distance qui varie périodiquement entre un maximum et un minimum. Dans ce cas, il se forme sur la tige des nervures en forme de méandre orientées dans la direction axiale et décalées 5 entre elles. tent un angle d'inclinaison qui varie périodiquement entre un maximum et vin minimum, de sorte que les flancs des nervures ont une inclinaison constante et que les cylindres disposés dans la 10 cannelure ne se gênent pas mutuellement. En outre, selon l'invention, les valeurs maximales et minimales des angles d•inclinaison des deux flancs peuvent coïncider, ainsi que celles des distances entre arêtes; de même, les valeurs maximales et minimales des distances entre arêtes peuvent coïncider avec/des angles d'inclinai- lure allant périodiquement en s'élargissant puis en se rétrécissant, tandis qu'en même temps les flancs formés par les extrémités en biseau des parois des cylindres et commençant aux arêtes du 20 fond de cannelure ont un angle d'inclinaison et par conséquent une longueur qui varient périodiquement. rement de 90° entre eux, et les intervalles entre arêtes des fonds de cannelures de cylindres voisins, fonds qui sont situés dans un 25 même plan, peuvent présenter une différence de pas égale à un demi pas. Un demi pas est la distance entre deux valeurs extrêmes. Dans les intervalles de la division de la cannelure se forment donc des nervures continues en forme de méandre, décalées entre elles d'un demi pas et dont la hauteur dépend de la distance entre cylindres 30 voisins. Avec la cannelure selon l'invention il est possible de former les nervures de façon continue par laminage sans qu'il se forme de bourrelets indésirables dans les divisions de la cannelure, c'est-à-dire dans la fente entre deux cylindres, car ce sont les nervures qui se forment dans ces divisions. Egalement, aux 35 diamètres courants, une seconde passe est inutile, car la tige peut être laminée directement à partir de sa forme initiale. Dans le cas de gros diamètres on peut utiliser une cannelure de laminage préliminaire ou deux cannelures finales analogues disposées l'une après 1'autre. Les flancs des parois latérales des cylindres présen- 15 son celles Un cylindre selon l'invention comporte un fond de canne- De préférence, les quatre cylindres sont décalés angulai- 71 24945 6 2098243 Une forme d'exécution rationnelle au dispositif selon l'invention consiste à disposer sur un cercle commun les fonds de cannelure des cylindres. Un avantage particulier de l'invention est que toute la surface des fonds de cannelure des différents 5 cylindres est disponible pour la transmission de puissance durant le laminage, de sorte que les pressions de laminage requises sont moins fortes qu'avec les dispositifs connus. De ce fait, les cylindres des dispositifs selon l'invention ont une plus grande durée de service parce qu'ils sont moins sollicités. 10 L'invention est décrite plus en détail ci-après à l'aide d'exemples d'exécution et en se référant au dessin sur lequel - la figure 1 est une vue en plan d'un tronçon d'une tige d'armature à béton selon l'invention, - la figure 2 est une vue en "coupe suivant la ligne II-15 -II tracée sur la fig.l, - la figure.3 est une vue de la surface périphérique développée de la tige d'armature à béton selon la fig.l, - la figure 4 est une vue de la surface périphérique développée d'une tige d'armature à béton ayant des nervures mu- 20 tuellement décalées d'un demi pas, - la figure 5 est une vue partielle en plan d'un cylindre selon l'invention, - la figure 6 est une vue partielle en élévation du cylindre selon la fig.5, 25 - la figure 7 est une vue en coupe suivant la ligne VII- VII tracée sur la fig.6, - la figure 8 est une vue en coupe suivant la ligne VIII- VIII tracée sur la fig.6, - la figure 9 est une vue en coupe au travers du lami-30 noir selon l'invention, - la figure 10 est une vue partielle de profil du laminoir selon l'invention en cours de travail, une seule paire de cylindres étant représentée, - la figure 11 est une vue en coupe, correspondant à la 35 fig.9, au travers d'un calibre dont les cylindres comportent des engrenages coniques sur leurs flancs, et - la figure 12 montre vin calibre dont les cylindres ont des flancs dans lesquels ont été usinés les profils des engrenages coniques. BAD ORIGINAL 71 24945 2098243 La tige d'armature à béton 1 conforme à l'invention comporte une âme circulaire 2 sur le pourtour de laquelle sont disposées des nervures 3 espacées entre elles. Ces nervures ont un tracé en méandre orienté dans la direction axiale de la tige. Ain-5 si qu'on le voit à la fig.3, les nervures 3 sont disposées les unes par rapport aux autres de manière telle qu'en chaque point de leur parcours l'angle qu'elles font avec la direction axiale de la.tige soit égal en grandeur et en direction. De préférence, les nervures 3 ont une section trapézoïdale et leurs flancs 5 10 ont un angle d'inclinaison de préférence supérieur à 45° sur la surface périphérique de l'âme. Une forme d'exécution préférée consiste en quatre nervures 3 (fig. 1 à 3) ou 4 (fig.4) disposées équidistantes autour de l'âme 2, de façon que la surface de la section ait la même va-15 leur en tout point de la tige. Une autre disposition avantageuse est constituée par le fait que les nervures 4 sont deux à deux décalées d'un demi pas l'une par rapport à l'autre, un demi pas correspondant à la distance maximale entre deux nervures en forme de méandre (fig.4). 20 Un cylindre 6 selon l'invention comporte un fond de cannelure 7 dont la largeur varie continuellement en fonction de l'intervalle "a" des arêtes de délimitation 8 sur le pourtour du cylindre, entre un maximum (fig.7) et un minimum (fig.8). La fig. 5 montre les arêtes 8 qui, sur le pourtour du cylindre 6 selon 25 l'invention, sont comprises entre deux valeurs extrêmes. Les points A, B, C, D et E figurés sur la fig.6 pour matérialiser le tracé du profil sur le pourtour du cylindre se retrouvent sur les fig. 7 et 8. Si l'intervalle "a" entre arêtes 8 a une valeur maximum (point E), l'angle d'inclinaisons des flancs 9 présente lui 30 aussi un maximum (point D). Si l'intervalle "a" des arêtes 8 atteint -un minimum (point C), l'angle d'inclinaison oc des flancs 9 atteint lui aussi son minimum (point B). L'angle d'inclinaison oc est l'angle que le prolongement des flancs 9 au-delà de leurs extrémités inclut avec la partie rectiligne lOdes parois latérales 35 du cylindre. Avec la variation périodique des intervalles "a" entre arêtes et des angles d'inclinaison oc entre un maximum et un minimum varient aussi forcément la longueur des flancs 9 et la hauteur des arêtes 8 (points E et C) par rapport au point A au plus profond du fond de cannelure 7, comme représenté aux fig.6» 4 BAD ORIGINAlJ 71 24945 8 2098243 7 et 8. On a représenté à la fig.9 une disposition préférée du cylindre selon l'invention pour une cannelure composée de quatre cylindres 12, 13, 14 et 15 entre lesquels se trouve une tige 16. 5 Ces quatre cylindres sont décalés de 90° entre eux, et les intervalles "a 11 entre arêtes des fonds de cannelure de cylindres opposées l'un à l'autre 12 et 14 présentent tua minimum, ceux des cylindres 13 et 15 opposés l'un à l'autre un maximum. Dans les orifices des divisions de cannelure il se forme durant le laminage 10 les nervures 17 en forme de méandre, le nombre de ces nervures sur le pourtour de la tige étant égal à celui des cylindres dont est composé le laminoir. La fig.10 illustre le déroulement du cylindre avec la cannelure, les cylindres pouvant être eux-mêmes entraînés en rota-15 tion. N'ont cependant été représentés que les cylindres horizontaux 13 et 15» les cylindres verticaux 12 et 14 ayant été omis pour plus de clarté. La matière première, un fil laminé à chaud ayant un diamètre d^, est saisi par les cylindres tout d'abord au point F. En ce point l'éloignement de la face de roulement du cy-20 lindre est égal au diamètre du fil qui entre. Le formage commence au point F. Au point G les cylindres 13 et 15 sont le plus près l'un de l'autre et le laminage est terminé. Durant cette opération le diamètre du fil a diminué et est passé de d1 à d2. Comme on le voit sur cette fig. 10, le fil fini comporte quatre nervures 25 continues en forme de méandre réparties sur son pourtour, ces nervures étant deux à deux décalées d'une demi période, une demi période correspondant à l'intervalle entre deux valeurs extrêmes des nervures. Afin 'l'assurer une marche synchrone des cylindres o ou 30 12, 13, 14 et 15 pendant le formage des nervures en forme de méandre 3 et 17, les flancs 11 des cylindres sont munis de roues dentées coniques 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24 et 25, les dents de ces roues considérées deux à deux, par exemple 25, 18 et 19,20, engrenant les unes avec les autres (fig.11). La denture de ces roues 35 peut en variante être usinée dans les flancs 9 (fig.12), de sorte que l'on réalise pour les cylindres pris deux à deux line denture 27,28; 29,30; 31,32; 33,26. BAD ORIGINAL 71 24945 9 2098243 REVENDICATIONS 1.- Tige d'armature à béton munie de nervures obtenues par laminage à froid, remarquable en ce qu'elle comporte plusieurs nervures en forme de méandre orientées dans la direction axiale de 5 la tige et disposées sur son pourtour. 2.- Tige d'armature à béton selon la revendication 1, remarquable en ce que ses nervures sont parallèles entre elles. 3.- Tige d'armature à béton selon la revendication 2, remarquable en ce que ses nervures sont au nombre de quatre et 10 sont équidistantes autour de la tige. 4.- Tige d'armature à béton selon la revendication 3, remarquable en ce que ses nervures considérées deux à deux sont décalées entre elles d'un demi pas. 5.- Tige d'armature à béton selon l'une quelconque des 15 revendications précédentes, remarquable en ce que les flancs de ses nervures ont un angle d'inclinaison supérieur à 45°. 6.- Dispositif de fabrication d'une tige d'armature à béton selon l'une quelconque des revendications précédentes, composé de plusieurs cylindres formant une cannelure, ce procédé 20 étant remarquable en ce que les arêtes du fond de cannelure de chaque cylindre sont,sur la périphérie du cylindresà une distance de la ligne médiane qui varie périodiquement entre deux valeurs extrêmes. 7.- Dispositif selon la revendication 6, remarquable 25 en ce que les arêtes du fond de cannelure sont parallèles entre elles. 8.- Dispositif selon la revendication 6, remarquable en ce que les arêtes du fond de cannelure ont entre elles un écarte-ment qui varie périodiquement entre un maximum et un minimum. 30 9.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, remarquable en ce que les flancs inclinés des deux parois latérales de chaque cylindre ont un angle d'inclinaison qui varie périodiquement entre un maximum et un minimum. 10.- Dispositif selon la revendication 9, remarquable 35 en ce que les maxima et les minima des angles d'inclinaison des deux flancs coïncident. 11.- Dispositif selon la revendication 10, remarquable en ce que les maxima et minima des distances entre arêtes de fond de cannelure d'une part et des angles d'inclinaison d'autre part 4 71 24945 10 2098243 coïncident. 12.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 11, remarquable en ce qu'il comporte quatre cylindres décalés entre eux de 90° et que les distances entre arêtes de fond de can- 5 nelure de cylindres voisins l'un de l'autre, distances qui varient périodiquement entre deux valeurs extrêmes, présentant une différence dé pas égale à un demi pas. 13.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 12, remarquable en ce que les fonds de cannelure des cylin- 10 dres sont disposés sur un cercle commun. 14.- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 13, remarquable en ce que soit les flancs inclinés, soit les parois latérales des cylindres,comportent une denture conique. 15.- Dispositif selon la revendication 14, remarquable 15 en ce que des roues coniques sont associées aux parois latérales des cylindres. BAD ORIGINA!