Brevet FR2137987A1 — publié le 19721229

jLa présente invention concerne en premier lieu une barre d'armature pour le béton. Pour -améliorer la liaison entre la surface de telles barres et le béton qui les entoure, un procédé connu consiste à gar-5 nir ces barres sur leur surface de nervures courtes, équidistantes et parallèles entre elles, perpendiculaires ou en biais par rapport à l'axe de la barre. Sur la surface de la barre, formée au moyen des cylindres d'un laminoir, ces nervures courtes peuvent être disposées en un ou plusieurs groupes ; en général, elles sont prévues 10 en plusieurs groupes parallèles entre eux. Jusqu'à présent, la tendance était de choisir l'écarte-ment entre les nervures voisines aussi faible que possible, et la hauteur des nervures aussi grande que possible, ceci afin d'obtenir une valeur maximale de la surface des flancs de nervures rap-15 portée à la surface de la barre, autrement dit de la "surface relative des nervures". En effet, selon la conception défendue jusqu'à présent par les spécialistes, la résistance de liaison ou d'assemblage des barres croît lorsque la surface relative des nervures augmente. 20 A cette tendance s'opposent cependant certaines difficul tés, qui sont les suivantes : lorsque la surface relative des nervures croît, les frais de traitement au laminoir augmentent, et la durée de vie des cylindres de laminoir se trouve réduite, en même temps c|ue le rendement du laminoir est diminué ; d'autre part, 25 lorsque l'on fait croître la hauteur des nervures, le remplissage des calibres (et par conséquent la formation des nervures selon la forme théorique prévue) est rendu plus difficile, et la tendance des barres à la rupture est accrue, autrement dit les propriétés de pliage proprement dites et de pliage en retour - importantes du 30 point de vue du traitement ultérieur - se trouvent diminuées. Le but de la présente invention est d'éliminer ces difficultés grâce à une formation et à une disposition optimale des nervures, transversales et en biais, de ces barres d'armature, et d'ajuster à cette fin l'écartement et la hauteur de ces barres 35 courtes aux conditions optimales en vue d'obtenir une résistance d'assemblage maximale, les barres ainsi réalisées devant en même temps présenter une flexibilité ou un pliage en retour suffisant pour le traitement ultérieur. D'après la principale caractéristique de cette invention, 40 en considérant une barre d'armature du type décrit plus haut, l'é- 72 17551 2 2137987 cartement des nervures transversales ou en biais comporte une certaine valeur, déterminable. empiriquement, qui donne lieu à une résistance d'assemblage maximale en maintenant constante la hauteur des nervures ; et d'autre part, la hauteur des nervures présente 5 une certaine valeur pour laquelle l'accroissement relatif - réalisé en augmentant cette hauteur, et empiriquement déterminable - de la résistance d'assemblage se maintient en-dessous d'une certaine limite, 25 # par exemple. Pour une meilleure compréhension, on exposera ci-après 10 l'invention plus en détail, ainsi qu'un procédé permettant de déterminer les valeurs optimales de l'écartement et de la hauteur des nervures, à l'aide de deux figures illustrant, sous forme de diagrammes, un exemple d'exécution de l'invention. Ainsi, le diagramme de la figure 1 montre, à titre d'exemple, la détermination 15 de l'écartement optimal des nervures, cependant que celui de la figure 2 montre la détermination de leur hauteur optimale. Sur la figure 1, on a représenté en ordonnée la résistance de liaison,Ten fonction de l'écartement des nervures courtes, transversales ou en biais, ceci schématiquemènt pour un cas con-20 cret ; l'écartement c des nervures courtes est porté en abscisse. La résistance de liaison T. peut être déterminée empiriquement, par exemple au cours d'un essai d'extraction consistant à extraire les barres encastrées dans un corps de béton, après durcissement de ce dernier, et à mesurer la force qui est nécessaire 25 pour cela. La résistance de liaison "ZI est la. force de traction, rapportée à la surface encastrée de la barre, qui correspond à un glissement déterminé de la barre à l'intérieur du béton ou encore à la rupture du corps de béton. Dans des conditions par ailleurs 30 égales, et indépendamment de la hauteur a des nervures courtes, la résistance d'assemblage "C atteint sa valeur maximale pour un UicLX. certain écartement optimal c t des nervures. Pour des écartements c plus grands, les glissements mesurés pour une même force de traction augmentent, et par conséquent la résistance de liaison ~C di-35 minue, ce qui correspond au fait que le comportement de la barre se rapproche de plus en plus de celui d'une barre sans nervures. D'autre part, lorsque c est inférieur à cQp£, la résistance d'assemblage ~C est également moindre, car la résistance au cisaillement des nervures de béton, situées dans chaque espace entre deux 40 nervures voisines de la barre, diminue bien entendu lorsque leur 72 17551 3 2137987 longueur décroît ; c'est cette résistance qui devient alors déterminante en ce qui concerne le comportement de l'assemblage entre la barre et le béton ; en définitive, la barre pourvue de nervures trop voisines entre elles équivaut, du point de vue de l'effet 5 d'assemblage, à une barre sans nervures de diamètre plus grand. Sur la figure 2, on a représenté, en ordonnée cette fois en fonction de la hauteur des nervures courtes, la résistance de liaison ZI (en ordonnée), schématiquement et pour un cas concret, à savoir celui de la figure 1 (.c = copt) S en abscisse se trouve 10 la hauteur a des nervures. On note que ^augmente lorsque a croît. Toutefois, dans des conditions par ailleurs égales, cette augmentation de TTen fonction de a est la plus rapide au voisinage des petites valeurs de a j elle s'amortit rapidement lorsque a croît. Le point de transition entre un fort accroissement et un faible 15 accroissement de la résistance d'assemblage ZTa été reconnu comme donnant la valeur optimale aopfc de la hauteur des nervures ; selon line forme d'exécution préférentielle de l'invention, il peut être identifié comme ayant la même abscisse que le point d'intersection des tangentes et Tg correspondant respectivement à la branche 20 terminale et à la branche initiale de la courbe caractéristique représentée sur la figure 2. Dans l'exemple représenté sur la figure 2, une augmentation de la hauteur a depuis la valeur zéro jusqu'à la valeur optimale aQpt entraîne un accroissement de la résistance d'assemblage 25 T~ qui fait passer celle-ci de x à 4 x, donc à une augmentation de 300# environ de la valeur initiale. Par contre, une nouvelle augmentation de la hauteur a, faisant passer celle-ci de aQpfc à = 2 a , , n'entraîne qu'un accroissement de la résistance d'assem-opt blage ou de liaison de 4 x à 5 x, donc de 25 % environ seulement. 30 En même temps, la fréquènce des ruptures par fragilisation, constatée lors d'un essai de flexion en retour effectué jusqu'à rupture, augmente considéràiement, à savoir d'environ 50 %, En outre, les frais de traitement par les cylindres de laminoir sont à peu près doublés, et la durée de vie de ces cylindres est réduite, 35 ce qui entraîne aussi une diminution du rendement du laminoir. Le procédé illustré par les figures 1 et 2 et permettant la détermination empirique de l'écartement optimal et de la hauteur optimale des nervures d'une barre d'armature est donc caractérisé par le fait que tout d'abord, on détermine les diverses valeurs de la ré-40 sistance d'assemblage de barres comportant des nervures d'écarté- 72 17551 4 2137987 ments variés c, en maintenant constante la hauteur a des nervures (fig.1) ; qu'ensuite, on détermine les diverses valeurs de la résistance d'assemblage~Cpour des barres comportant des nervures de hauteur a variée et d'écartement copfc (écartement donnant lieu à la 5 plus grande résistance d'assemblage) ; et qu'enfin, on choisit comme hauteur optimale aQpi_ des nervures la valeur de a au-dessus de laquelle l'accroissement relatif de la résistance d'assemblage "ZT pouvant encore être réalisé reste au-dessous d'une certaine limite, par exemple 25# (fig.2). 10 L'invention qui vient d'être illustrée à l'aide des figu res 1 et 2 peut être appliquée de la même manière à des barres dont le noyau est profilé de façon quelconque. Dans le cadre de l'invention, ce noyau de barre peut par exemple présenter une section transversale ronde (de préférence circulaire) ; mais il peut éga-15 lement être profilé de manière polygonale (de préférence avec des angles arrondis), ou encore posséder une section transversale polygonale à arêtes bombées ou coudées vers l'extérieur ou vers l'intérieur (par exemple une section transversale en forme d'étoile). En dehors des nervures transversales et en biais, la barre 20 peut également présenter, dans le cadre de l'invention, une nervure longitudinale ; la possibilité existe alors qu'au moins l'une des arêtes d'un noyau de barre possédant une section transversale polygonale ait la forme d'une nervure longitudinale. Les nervures en biais ou transversales débouchant de pré-25 férence sur des nervures longitudinales peuvent présenter une hauteur qui reste constante sur toute leur longueur ; mais il est également utile dans certains cas de faire aboutir les nervures en biais ou transversales à la surface du noyau de barre avec une hauteur progressivement décroissante, et d'en faire ainsi ce que 30 l'on appelle des "verrous". La forme des nervures ou verrous peut être choisie arbitrairement dans le cadre de l'invention ; par exemple, ils peuvent présenter une allure longitudinale courbe (en forme de croissant ou en forme d'onde) ou encore en zig-zag. 35 La direction et l'angle d'inclinaison des nervures en biais peuvent également être choisis arbitrairement, c'est ainsi que les nervures en biais de tous les groupes peuvent être disposées de manière à aller dans le même sens ; mais il est aussi possible que les nervures d'au moins un groupe présentent une orien-40 tation opposée ou différente par rapport à l'orientation des ner 72 17551 5 2137987 vures d'au moins un autre groupe. Enfin, l'invention s'étend également aux procédés de fabrication des barres d'armature en béton selon la présente invention. Dans m tel procédé, les nervures en biais ou transversales 5 peuvent être mises en place lors du laminage à chaud de la barre; ces barres peuvent être soumises, après le laminage à cxiaud, à une déformation à froid (traitement à froid) par torsion, étirage, laminage, etc. ; après cette déformation à froid, on peut leur faire surbir artificiellement un vieillissement ou un revenu afin 10 de réduire leur fragilité et d'éliminer les tensions internes. D'un autre cêté, il est également possible de mettre en place, les nervures en biais ou transversales par laminage à froid sur les barres préalablement laminées à chaud. Les flancs des nervures courtes peuvent être orientés de 35 façon plus ou moins raide, de préférence en faisant un angle de 45° par rapport à la surface du noyau de barre. Les gorges des' nervures, autrement dit les passages entre leurs flancs et la surface du noyau de barre, sont avantageusement arrondies de façon appropriée. On est bien entendu libre de soumettre les barres à 20 des traitements intermédiaires ou additionnels quelconques, par exemple à un décalaminage chimique ou mécanique, à un étirage à froid au moyen d'une filière ou à un laminage à froid en un profil final prismatique et, dans tous ces cas, un traitement de revenu peut être effectué à la suite. 72 17551 6 2137987 R b: vR h nie a t t o h a , 1 - Barre d'armature de béton, comportant a sa surface des nervures courtes, parallèles et équidistantes entre elles, orientées transversalement ou en biais par rapport à l'axe de la barre, et formant au moins un groupe, caractérisée par le fait que l'écarte-5 ment des nervures en biais ou transversales correspond à la valeur (°opt), déterminable empiriquement, qui donne lieu, pour une hauteur de nervures (a) constante, à une résistance de liaison (T) maximale ; et que la hauteur des nervures (a) correspond à la valeur (a-Qpt) à partir de laquelle l'accroissement relatif, détermi-10 nable empiriquement, de la résistance de liaison (£) en fonction de la hauteur reste en-dessous d'une certaine limite, par exemple de l'ordre de 25#. 2 - Procédé de détermination empirique des valeurs de l'écartement optimal et de la hauteur optimale des nervures pour une 15 barre d'armature de béton selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on détermine tout d'abord les diverses valeurs de la résistance de liaison (C) pour des barres pourvues de nervures ayant des écartements (c) différents, en maintenant constante la hauteur (a) desdites nervures ; qu'ensuite, on détermine les 20 diverses valeurs de la résistance de liaison (t) pour des barres pourvues de nervures ayant des hauteurs (a) différentes et d'écar-tement (cQpt) donnant lieu à la résistance de liaison maximale ; et qu'enfin, on choisit comme valeur optimale (aopt)de la hauteur des nervures celle au-dessus de laquelle l'accroissement relatif 25 encore réalisable de la résistance d'assemblage (~C) en fonction de la hauteur (a) reste inférieur à une certaine limite, par exemple de l'ordre de 25 #. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la valeur (aQpfc) de la hauteur optimale des nervures est 30 égale à l'abaisse du point d'intersection des deux tangentes (T-^, Tg) appliquées respectivement à la branche initiale et à la branche terminale de la courbe caractéristique du diagramme donnant la résistance de liaison (T) en fonction de la hauteur (a) des nervures. 4 - Barre d'armature pour le béton selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le noyau de la barre présente une section transversale ronde, de préférence circulaire. 5 - Barre d'armature pour le béton selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le noyau de la barre présente une 40 section transversale polygonale, de préférence avec des angles ar~ 72 17551 7 2137987 rondis. 6 - Barre d'armature pour le béton selon la revendication 1 ou 5, caractérisée par le fait que le noyau de la barre présente \me section transversale polygonale avec des arêtes arquées ou cou-5 dées, par exemple, une section transversale en forme d'étoile. 7 - Barre d'armature pour le béton selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle présente, en plus des nervures transversales ou en biais, au moins une nervure à orientation longitudinale. 10 8 - Barre d'armature pour le béton selon d'une part, la revendication 7 et d'autre part, l'une des revendications 5 ou 6, prises simultanément, caractérisée par le fait qu'au moins une arête d'un noyau de barre comportant une section transversale polygonale a la forme d'une nervure longitudinale. 15 9 - Barre d'armature pour le béton selon la revendication 1 ou l'une des revendications 4 à 8, caractérisée par le fait que les nervures en biais ou transversales, débouchant de préférence sur des nervures longitudinales, présentent une hauteur constante sur toute leur longueur. 20 10 - Barre d'armature pour le béton selon la revendication 1 ou l'une des revendications 4 à 8, caractérisée par le fait que les nervures en biais ou transversales aboutissent à la surface du noyau de barre avec une hauteur progressivement décroissante. 11 - Barre d'armature pour le béton, selon l'une des reven- 25 dications 1 et 4 à 10, caractérisée par le fait que les nervures en biais ou transversales présentent une allure longitudinale incurvée, par exemple en forme de croissant, ou ondulée. 12 - Barre d'armature pour le béton selon l'une des revendications 1 et 4 à 10, caractérisée par le fait que les nervures en 30 biais sont disposées de manière à avoir la même orientation dans tous les groupes de nervures. 13 - Barre d'armature pour le béton selon l'une des revendications "1 et 4 à 10, caractérisée par le fait que les nervures en biais sont orientées dans au moins un des groupes de nervures de 35 façon différente, par exemple de façon opposée, par rapport aux nervures d'un autre groupe. 14 - Procédé de fabrication de barres d'armature pour le béton selon l'une des revendications 1 et 4 à 13, caractérisé par le fait que les nervures en biais ou transversales sont mises en 40 place lors du laminage à chaud de la barre. 72 17551 8 2137987 15 - Procédé selon la revendication 14, caractérisé par le fait que les barres sont soumises, après le laminage à chaud, à line déformation à froid, par exemple par torsion, étirage, laminage ou par une déformation similaire. 5 16 - Procédé selon la revendication 15, caractérisé par le fait qu'après la déformation à froid, on fait subir artificiellement aux barres un vieillissement ou un revenu. 17 - Procédé de fabrication de barres d'armature pour le béton, selon l'une des revendications 1 et 4 à 13, caractérisé 10 par le fait que les nervures en biais ou transversales sont mises en place par laminage à froid sur des barres préalablement laminées à chaud. 18 - Procédé selon la revendication 17# caractérisé par le fait que l'on fait intervenir tin traitement intermédiaire, sous 15 forme de décalaminage chimique ou mécanique et d'étirage à froid au moyen d'une filière ou encore de laminage à froid ainsi qu'éventuellement, tui traitement additionnel de revenu.