Brevet FR2125243A1 — publié le 19720929

la présente invention, relative aux constructions, concerne plus spécifiquement des barres faisant partie des structures en béton armé. . On sait que le béton, par nature, résiste avec suc- 5 cès aux efforts de compression, mais non à ceux de traction et c'est pourquoi on emploie une armature d'acier qui présente des caractéristiques mécaniques bien appropriées aux efforts de traction, pour que les qualités respectives de l'un et de l'autre se complètent en procurant un résultat optimal quant 10 aux efforts auxquels doit être soumise la pièce dans cliaque cas. Pour avoir une harmonie parfaite entre les matériaux cités, il est absolument indispensable qu'il existe entre eux une collaboration intime, définie par l'adhérence de l'acier 15 au béton. Ce problème de 1'adhérence a été longuement étudié et a reçu des solutions,nombreuses et variées, qui néanmoins présentent des lacunes et dont certains points peuvent être perfectionnés. 20 Ainsi on connaît des barres d'acier pour structures en béton armé, qu'on a conformé avec des nervures ou ailes longitudinales, qui prennent une forme hélicoïdale par une torsion postérieure ; également, des poutrelles ou barres dans lesquelles on forme des ondulations ou nervures transversales, 25 présentant des angles d'inclinaison distincts par rapport aux ailes longitudinales, mais jusqu'à présent on emploie dans cette gamme de solutions, ou bien les barres avec des ailes longitudinales hélicoïdales, ou bien avec la combinaison de celles-ci et de nervures transversales indépendantes des pre-30 mières. Dans le premier cas (ailes longitudinales) il est normal d'en employer quatre, situées dans des plans mutuellement perpendiculaires deux à deux et dans le deuxième cas, d'utiliser deux ailes longitudinales qui forment deux demi-35 cylindres dans lesquels se placent les ondulations ou nervures transversales ne faisant pas contact avec les premières. Dans un cas comme dans l'autre on constate que bien qu'on augmente considérablement l'adhérence de l'acier avec le béton, il subsiste quelques points imparfaits, entre lesquels 40 apparaît un manque d'uniformité et de régularité de la section 71 15850 a 2125243 transversale résistante de la barre. Oet exposé de l'art antérieur fait ressortir les perfectionnements visés par la présente invention, qui tendent à éliminer les inconvénients découlant des dispositions connues 5 et à procurer des avantages indubitables par rapport aux barres actuellement employées dans les structures en béton armé. Les inconvénients cités peuvent se résumer en quelques points que présentent les barres actuellement existantes, comme par exemple : 10 - Régularité de la section des ondulations ou ner vures transversales, qui fait que dans les régions les plus proches des ailes longitudinales il existe une section transversale résistante différente de celle se présentant dans les régions moyennes. 15 - Utilisation de deux ailes longitudinales seulement, qui nécessite une retorsion très prononcée pour obtenir le maximum d'adhérence, retorsion qui fait que l'acier arrive à un état de fatigue défavorable. - Possibilité que la barre tourne sur son axe à un 20 moment de traction maximale, avec glissement et décollement de la barre d'avec le béton. A ces inconvénients peuvent s'en ajouter d'autres, comme la difficulté d'une libre déformation en torsion, due à l'uniformité de la section des nervures transversales et la 25 formation de pointes de tension dans les régions extrêmes, ce qui fait que la possibilité d'apparition de régions à grande fragilité est accrue. A cause de tout cela, les"perfectionnements prévus visent à obtenir principalement un maximum d'adhérence entre 30 la barre et le béton, empêchant pratiquement et théoriquement tout glissement, une uniformité totale et constante dans la section transversale résistante de la barre, une grande liberté de la barre pour que sa torsion se fasse sans formation de pointes de tension, et, par suite, line diminution de la fragi-35 lité. En substance les perfectionnements dont il est question consistent à donner à la barre me conformation comportant quatre ailes longitudinales, diamétralement opposées deux par deux, réparties sur la surface de la barre ; et à prévoir dans 40 le sens transversal quelques nervures présentant une certaine 71 15850 5 2125243 inclinaison par rapport à l'axe de la tige et ayant une section variable, croissant progressivement depuis le point de départ, se confondant avec l'âme de la barre, jusqu'à couper une des ailes, pour diminuer de nouveau jusqu'à venir se 5 confondre avec l'âme de la barre, ces points de naissance et de terminaison d'une nervure transversale étant indépendants des ailes qui déterminent le demi-cylindre dans lequel elle se trouve située. Les nervures transversales citées sont mutuellement 10 parallèles et, dans chaque demi-cylindre, elles sont décalées par rapport aux nervures du demi-cylindre contraire pour ne pas rester alignées, afin d'obtenir l'uniformité et la constance de la section transversale résistante. Cette conformation de la barre permet qu'avec des 15 ailec longitudinales au nombre de quatre ou obtienne une grande adhérence, qu'on élimine par l'emplacement des nervures transversales la possibilité de rotation de la barre sur son axe, que par la combinaison des unes et des autres on obtienne une section transversale résistante constante et une 20 notable augmentation de l'adhérence par la double- action des ailes et des nervures transversales. On trouvera ci-après une description détaillée des perfectionnements préconisés, en se référant au dessin ci-anriexé sur lequel est représentée, à titre seulement d'exemple 25 non limitatif, une forme préférée de réalisation susceptible de nombreuses variantes de détails sans en altérer fondamentalement les caractéristiques essentielles et revendiquées. Sur ce dessin on voit : sur les figures 1, 2 et 3 la vue et le développement 30 de divers fragments d'une barre ; et sur la figure 4 un détail de la section transversale suivant un plan perpendiculaire à son axe. Selon l'exemple d'exécution représenté, les perfBc-tionnements préconisés consistent à conformer la barre destinée 35 à faire partie de l'armature du béton de façon à avoir une âme sensiblement cylindrique 1, quatre ailes ou nervures longitudinales 2 régulièrement réparties de manière à être diamétralement opposées deux par deux et à se trouver dans des plans perpendiculaires entre eux. Ces ailes longitudinales ont une sec-40 tion transversale de forme trapézoïdale avec des côtés non 71 158SQ * 2125243 parallèles, légèrement concaves vers l'intérieur, de façon que leur hauteur ainsi que leur grande base soit du dixième du diamètre de l'âme, tandis que la petite base est égale aux huit centièmes dudit diamètre. Ces dimensions ont été calculées 5 pour obtenir un effet d'adhérence maximum et sans dépasser des dimensions qui, au laminage, pourraient occasionner des défauts possibles, car on a trouvé expérimentalement que la hauteur et la largeur citées sont les mieux appropriées et donnent les meilleurs effets. 10 En combinaison avec les quatre ailes longitudinales décrites on a prévu d'autres nervures transversales 3 parallèles entre elles et présentant vis-à-vis de l'axe de la barre, une inclinaison de 34°, cette inclinaison pouvant varier et croître jusqu'à 53° dans les cas où cela est jugé convenable, 13 ou seulement jusqu'à 48°, le sens de l'inclinaison étant contraire à celui de la torsion de la barre. Néanmoins, lorsque le sens de la torsion et celui de l'inclinaison coïncident, on adopte de préférence la valeur de 34° citée en premier lieu. Ces nervures transversales ne restent pas limitées chaque fois 20 entre deux ailes longitudinales comme on l'a fait jusqu'à présent pour obtenir des barres pour armatures de béton, mais s'étendent dans chacun des demi-cylindres que déterminent deux ailes diamétralement opposées, en coupant exactement en leur milieu les deux autres ailes qui se trouvent entre elles. 23 Cette liaison des ailes et nervures permet une augmentation considérable de l'adhérence de la barre au béton, car,par suite de la présence de quatre ailes, dont deux intimement liées aux nervures transversales, il se foime des saillies anguleuses dans lesquelles l'effet d'adhérence est maximal. 30 Les nervures transversales 3 mentionnées présentent une section transversale, variable pour celles-ci suivant la longueur, de dimension et de forme analogues à celles de l'aile longitudinale au point 4 de rencontre et diminuant progressivement jusqu'à s'annuler en leurs extrémités 5 qui se confondent 35 avec la surface de l'aile, avant d'arriver aux ailes longitudinales voisines de la nervure d'intersection. Cette forme spéciale des.nervures transversales, ainsi que la prévision que dans chaque demi-cylindre de la barre on rencontre les nervures légèrement décalées par rapport à cel-40 les contraires, permettent qu'il existe toujours, dans chaque 71 15850 2125243 section droite transversale de la barre, une résistance constante et égale dans toutes, avantage qui est d'importance notable pour que le long de la barre on dispose à tout moment d'une section transversale résistante constante. 5 la séparation entre les nervures transversales a été prévue égale à un diamètre de l'âme de la barre : elle peut être égale aussi à 0,75 fois ledit diamètre, ou même ^0,50 fois, la première des dimensions citées est préférable, bien que non imposée, chaque fois qu'elle est la plus commode pour 10 obtenir une adhérence suffisante sans accroître exagérément la densité des nervures transversales. la barre, constituée d'après cette description, peut être soumise à une opération de torsion et d'étirage à froid, pour que les ailes longitudinales viennent à former une hélice, 15 tandis que les nervures transversales augmentent d'inclinaison par rapport à l'axe de la tige, en donnant naissance, à la surface de celle-ci, à un entrelacement dans lequel, dans chacune des sections droites transversales, il existe une uniformité de résistance parfaite et on obtient un maximum d'adhérence 20 non réalisé jusqu'à présent. Il est remarquable en outre qu'avec les perfectionnements de la présente invention on puisse obtenir également des propriétés marquées de résistance et d'adhéœnce, sans procéder à 1*opération de torsion, car ces barres peuvent être 25 employées sans ladite torsion, bien que la résistance à la traction et la limite élastique soient meilleures, pourvu qu'il n'y ait pas besoin de caractéristiques mécaniques supérieures à celles que présente la barre avant d'être tordue. Avec cette nouvelle barre pour armature de béton, on 30 obtient ainsi de nombreux avantages par rapport à celles qui existent actuellement sur le marché, bien qu'elles possèdent des ailes longitudinales ou des nervures transversales. Ces avantages, formant la synthèse des principes de l'invention, peuvent s'énumérer en partant de ceux que procure le nombre des 35 ailes longitudinales, fixé de façon précise à quatre, pour obtenir avec celles-ci, aussi bien sur une barre droite que sur une barre tordue, un degré élevé d'adhérence. Il s'ajoute à cet avantage, celui d'augmenter encore cette adhérence par la présence de nervures transversales, précisément avec l'inclinaison 40 mentionnée de 3^° par rapport à l'axe longitudinal de la barre, 71 15850 2125243 par la densité des nervures en fonction du diamètre de l'âme, qui permet d'assurer une amélioration parfaitement en relation avec chacune des caractéristiques de forme de la barre en question. 3 II convient également de mettre en relief l'avantage qu'offre la conformation spéciale des nervures transversales, à section droite variable le long de celles-ci, dans un sens croissant jusqu'à son centre et qui, conjointement avec la séparation entre elles et avec l'inclinaison qu'on leur donne, 10 procure l'un des effets nouveaux les plus essentiels de ce type de barre pour béton armé, qui est d'obtenir une section transversale résistante constante. En dehors de ces effets nouveaux, on a prévu l'annulation de ceux pouvant apparaître avec caractère négatif, comme 15 l'existence de points de réunion des ailes longitudinales et des nervures transversales, points où peuvent éventuellement apparaître des zones de faiblesse, parce que, comme on l'a vérifié expérimentalement, ces points n'offrent aucun obstacle dans les opérations de cintrage pourvu qu'on les effectue en 20 suivant les normes existantes consistant à 3?s réaliser avec un diamètre égal à quatre diamètres de la barre et même avec des diamètres inférieure sans dépasser les limites dangereuses. Cette limitation et ce danger sont précisément déterminés par les points de croisement mentionnés entre nervures transversales et 25 ailes longitudinales, points qui serviront comme éléments d'avertissement dans le cas où on a effectué ion pliage dans des conditions bien en dessous des limitations réglementaires pour procéder aux révisions qui auront lieu, ou au remplacement de la barre avant sa mise en place si elle était nécessaire. 30 Ainsi, avec les perfectionnements qui ont été décrits, il est évident qu'on obtient de grands avantages et des effets nouveaux par rapport aux barres qu'on emploie actuellement, car elles présentent des caractéristiques suffisantes, aussi bien de forme que de fonction, pour être sûr qu'en ce qui concerne la 35 résistance et l'adhérence, - points fondamentaux pour les armatures de béton - elles se rapprochent le plus de l'idéal pour cette classe de barres. La forme, les matériaux et les dimensions, ainsi que tous les accessoires et éléments additionnels pourront varier 40 pour autant qu'ils n'altèrent ni ne modifient l'essentiel des perfectionnements décrits. 71 15850 7 2125243 REVENDICATIONS 1. Perfectionnements aux barres pour béton armé, carac térisés en ce qu'on prévoit sur une âme de forme sensiblement cylindrique, avec section «xliptique d'excentricité très proche 5 de l'unité, des ailes ->u nervures longitudinales au nombre exact de quatre, diamétralement opposées deux par deux et dans des plans mutuellement perpendiculaires, et des nervures transversales présentant, par rapport à l'axe de la barre, une certaine inclinaison dans l'un ou l'autre sens, qui sont chaque 10 fois limitées entre deux ailes longitudinales opposées, en rencontrant en leur milieu l'aile se trouvant entre elles, afin d'obtenir entre elles et les nervures un- ensemble de saillies avec inclinaisons distinctes qui augmentent considérablement l'adhérence de la barre au béton» 15 2. Perfectionnements aux barres pour béton armé selon revendication 1, caractérisés par le fait que les ailes longitudinales présentent une section droite de forme trapézoïdale avec des côtés non parallèles concaves vers l'intérieur, dont la hauteur et la base sont supérieures à 0,1 fois le diamètre 20 de la barre et par le fait que les nervures transversales présentent, au point d'intersection avec les ailes longitudinales, la même forme et dimension que celles-ci, allant en diminuant progressivement vers les extrémités jusqu'à devenir tangentes à l'âme de la barre sans arriver à faire contact avec les ai-25 les voisines de la nervure d'intersection. 3- Perfectionnements aux barres pour béton armé selon l'une des revendications précédentes, caractérisés en ce que les nervures transversales sont mutuellement parallèles et disposées régulièrement écartées, de préférence d'un diamètre de la barre et 30 et en ce que les nervures correspondantes d'un demi-cylindre sont décalées par rapport à celles du demi-cylindre contraire, de façon à ne pas être alignées les unes avec les autres,' en maintenant toutes -une inclinaison de préférence de l'ordre de 34° par rapport à l'axe de la barre, le tout afin d'obtenir à 35 tout moment dans la barre une section transversale résistante constante. 4. Perfectionnements aux barres pour béton armé selon revendications précédentes, caractérisés par le fait que la barre peut être soumise à une opération de torsion et d'éti-40 rage à froid pour arriver à ce que les ailes longitudinales 71 15850 8 2125243 forment une hélice et à ce que les rainures transversales prennent une inclinaison différente et même opposée à ladite hélice, pour augmenter l'effet d'adhérence et pour empêcher le mouvement de rotation sur son axe propre ou bien pour employer la barre de la même manière sans qu'il y ait besoin d'opération de torsion.