Brevet FR2156434A1 — publié le 19730601

L'invontion concerne un plancher mixte @cier-béton préfabriqué et précontraint. Ce pl@ncher mixte, qui est destine à être réalisé en grandes portées, par exemple en portées comprises entre 11 m. et 18 m., est péalisable dans les b@timents à @tages et, plus partioulièrement, dans les immeubles @e bureaux le grande hauteur. Cn seit qu'en général les planchers acier-béton sont fabriqués à cha@ue étage @endant que la construction s'élève. Le but de l'invention est de réaliser ce @ lancher mixte acierbéton préfabriqué au sol et précontraint, réalisable aisément en grandes portées. Il en pésulte que, ainsi, on libère les plans par la suppression de tous les poteaux intérieurs entre noints d'appuis distants de, par exemple, 11 à 18 m., et on supprime le coulage du béton à chaque étage. Le coulage est réalisé au sol et il reste seulement des joints de dimensions très réduites à remplir sur nlace. De plus, grâce à la précontrainte, on réalise un plancher dont la flèche verticale, en particulier celle due au poids mort et au retrait du béton, est susceptible d'être contrôlée et annulée à volonté, et dont les flèches différentielles entre éléments voisins sont supprimées. Enfin, la rapidité de la construction est notablement augmentée. @ cet effet, l'invention a pour objet un plancher mixte acier-béton préfabriqué et nrécontraint caractérisé en ce ou'il comprend une pluralité d'éléments formés chacun par une poutre triangulaire associ@e à une dalle en béton, laquelle constitue la membrure supérieure de l'ensemble mixte, cet ensemble étant combiné avec des moyens pour annuler les flèches dues au poids mort et au retrait, et faciliter la mise à niveau des éléments. Ce plancher @eut, en cutre, présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : a) La dalle en béton de chaque élément est préfabriquée au sol de manière que la face supérieure en position d'utilisation soit coulée contre le moule afin d'obtenir une planéité convenable. b) Les moyens nour annuler les fleches dues au poids mort et au retrait sont constitués par un dispositif de précontrainte de la membrure métallique inférieure. c) tes éléments mis à niveau par le dispositif de pré- contrainte sont réunis par un disnositif de clavetage par boulons à haute résistance réunissant deux à deux des cornières métalliques ou analogues formant la partie métallique de la membrure mixte supérieure. Afin de mieux faire comprendre l'invention, on en décrira ci-dessous un mode de réalisation en se référant au dessin schémati que annexé dans lequel - la Fig. 1 est une vue de coté du plancher mixte suivent l'invention; - la Fig. 2 est une vue schématique par dessous du plancher comprenant trois éléments préfabriqués; - la Fig. 3 est une coupe par TII-III, à plus grande échelle, de la Fig. 1 - la Fig. 4. est une vue partielle en coupe verticale de la Fig. 1 montrant le raccordement d'une membrure du treillis avec l'élément supérieur de celui-ci; et - la Fig. 5 est une coupe par V-V de la Fig. 1. ainsi qu'on le voit sur les figures, le plancher est composé d'éléments préfabriqués E1, E2, E3, etc... Ces éléments ont une largeur variable suivant la portée, par exemple comprise entre 1,20 m. et 1 ,80 m. et leur hauteur totale peut etre comprise de préférence entre 60 cm. et 90 cm. Chaque élément est constitué par une poutre métallique triangulaire en treillis 1, associée à une dalle en béton armé 2, par exemple de 8 cm., dont la face supérieure constitue la surface sur laquelle sera mis en clace le revetement de sol. Sur chaque face longitudinale de la dalle ainsi constituée, une feuillure de 5 m. de largeur et de 2 cm. de profondeur constitue en 3 (Fig. 2) avec la feuillure de 1 dalle voisine un joint creux de t cm. x 2 cm. qui est rempli au montage. Le poutre métallique comprend deux membrures 4 et 5, par exemple an cornières de 80 x 50 r C dont les races verticale de 8 F cm. sont d'aplomb avec lez faces longitudinales de la dalle en béton, tandis que les faces horizontales de 5 cm. se trouvent à 6 cm. sous le niveau supérieur de cette dalle. Ces membrures sont réunies entre elles et associées à la dalle en béton par des traverses 6, 7, 8, a en cornières de 60 n 40 = 5 dont les ailes horizontales le 6 cm. sont soudées sur les ailes de 5 cm. des cornières membrures. Ces traverses sont disposées à chaque noeud de triangulation lorsque la distance longitudinale antre deux noeuds voisins ne dép@ssent pas 2 ml, c'est-à-dire pour les port@es infénieures à 12 m. environ. P@@r les @rt@e@ @@@@@ieures à @2 m., @@ @is- posers toujours une t@@verse à c@@que n@exd et on ajouters une traverse interm@diaire à mi-distance entre Geux moeuds voisins. A titre d'exemple, pour une portée de 15 m., nous aurons 3 m. d'écartemenmt entre noeuds et 1,50 m. l'écartement entre traverses. L'essesisti@@ acier-béton est en outre complétée en soudant le treillis qui constitue l'armature de la dalle sur les cornières membrures 4 et 5 (Fig.4). Cette disposition permet, en outre, de maintenir le treillis e place pendant le coulage du béton et le durcissement de la dalle. iL chaque noeud de triangulation, l'alle verticale de chaque cornière membrure est percée d'un trou destiné à recevoir un boulon à haute résistance. L'axe de ce trou se trouve, par exemple, à une distance verticale de 3 ctn. du bord inférieur de la cornière membrure supérieure. La membrure inférieure est constituée par un tube rond 12 dont le diamètre varie par exemple de 70,1 mm. à 137,7 mm. sui- vant la portée et l'importance des charges supportées. Ce tube est rrécontraint au montage de maniere connue par un câble qui prend appui sur deux plaques soudées sur les extrémités du tube. De même, les diagonales du treillis situées dans deux plans inclinés par rapport à la verticale sont des tubes ronds ou des cornières soudées sur les membrures hautes et basses. aux deux extrémités tiu plancher, dans le sens de la longueur, les éléments complexes ainsi constitués s'appuient sur les poteaux ou poutres au moyen de goussets verticaux soudés sur les membrures et sur l'aile verticale de la dernière traverse horizontale. La forme et la dimension exactes de ces goussets dépend de la nature de l'appul ainsi que de la portée et des charges supportées. La fabrication en usine de la poutre métallique ainsi que le transport sur le chantier de coulage du béton sont effectués de manière connue. Le chantier de coulage du béton comporte une aire de préfabrication au sol panfaitement dresse sur laquelle les poutrelles m'telliques sont disposées apyres avoir été renversées par rapport à leur position normale en oeuvre. Deux U 13,matérialisant les faces latérales de la dalle en béton du plancher, sont fixés par boulons de scellement 14 a7ec trous ovalisés dans le sens longitudinal dans l'aire de préfabrication. Ils sont munis de trous 15 dans l'âme correspondant aux trous percés dans les ailes des cornières membrures de la poutre métallique. Cette dernière est ainsi maintenue à distance rigoureuse de l'aire de préfabrication. Les deux feuillures de 5 mm. x 2 cm. sont matérialisées par deux bandes de polystyrène collées sur les faces des U à la partie inférieure. Aux deux extrémités, deux autres U perpendiculaires aux deux U ci-dessus décrits ferment chaque moule. Le nombre des moules dépend de l'importance du chantier. Le béton est ensuite coulé et arrêté à la hauteur voulue. La précision dans ce domaine n'a d'ailleurs pas une grosse importance, t 3 mm. constituerait des limites extrèmes suffisantes. Pour accélérer la prise et le durcissement du béton, il est procédé à un chauffage de celui--ci. Les divers procédés classiques de préchauffage du béton seul, par chauffage des constituants eau et granulats ou par résistances électriques noyées dans le béton sont exclus car ils ne chauffent pas la membrure métallique tubulaire et il en résulterait des déformations trop importantes après refroidissement. Afin que tous les éléments du plancher mixte soient à la même température pendant toute l'opération, le procédé retenu est donc celui de la bâche chauffante. Le démoulage s'effectue de façon traditionnelle. Il est facilité par le fait que l'élément de grande longueur ainsi constitué possède sa raideur définitive. Il n'- a donc pas de fragilité à craindre au démoulage. Avant levage des éléments, les câbles de précontrainte sont introduits dans la membrure tubulaire. Chaque élément dont le poids varie de 3 à 8 tonnes est levé arc)s avoir été retour pres accostage, il est boulonné sur ses appuis. Une fois cette opération réalisée sur un certain @ombre d'éléments successivement mis cote à côte, on se trouve en pré- sence d'un plancher constitué de plaques non lices ensemble dont les niveaux supérr eurs présentent entre eux des décalages verticaux plus ou moins importants dûs aux différences de retrait possibles dans les dalles de béton et aussi l'hétérogénéité de ce dernier matériau. O@ roc@de alors à l'opératio@ de pr@contrainte qui se dér@@le de @@ façon @suivante : On com@once @ar le @reaier élément aitué à une extrémité du plancher et @@ exerce l@ précontrainte sur sa membrure @ @é- rieure. Il est à noter que celle-ci étant plus courte que la membrure supérieure, l'opération se fait facilement. Elle prend fin lorsque l@ flèche due su poids propre et au retrait est annulée. On peut même donner une contre-flèche déterminée. Le premier élément étant ainsi réglé, on procède de la même facon pour le deuxième pour lequel on règle l'effort de précontrainte Je façon à amener en coincidence les trous des ailes des cornières membrures supérieures. Cette coïncidence obtenue, le boulonnage par boulons à haute résistance est effectué. L'opération est poursuivie sur le totalité du plancher et, à la fin, on obtient un plancher horizontal ou muni d'une contreflèche uniforme. Les joints entre dalles sont alors remplis. Etant donné leur faible importance, le mieux serait d'utiliser pour cela un mortier ô base de résines. Tl convient toutefois de noter qu'un simple mortier traditionnel, que l'on poncera après durcissement, pourra donner des résultats suffisants. La face supérieure du plancher qui a été en contact avec la surface parfaitement dressée de l'aire de préfabrication peut alors recevoir le revêtement de sol. L'utilisation d'un tel plancher présente des avantages importants anisi qu'on l'a expliqué plus haut. Il faut en outre noter que ce @lancher permet d'@ccroître la rapidité de la construction, s@rtost parce que l'on met en place des éléments complets de plancher de surface pouvant atteindre 25 m2. Cette rapidité de construction est évidemment fonction de l'importance et de la nature du bêtiment. A titre d'exemple, pour un bâtiment de bureaux de grande hauteur, la mise en oeuvre de 80C à 1000 m2 de plancher en une seule journée apparaît tou@ à fait possible. Bien enten@u, la suite d'opérations exposées ci-dessus, ainsi que Tes détails de construction représentés au dessin annexé, n'ont été donnés qu'à titre de simples exemples non limitatifs et l'on peut modifier, de toute façcn convenable, l'ordre et la nature des onérations précitées ainsi que la forme, la nature et la disposition des montages représentés. C'est ainsi que, par adjonction d'un réseau de membrures suppléméntaires en acier disposées perpendiculairement ou obliquement par ranuort aux membrures des éléments préfabriqués, on peut réaliser un plancher mixte tridimensionnel appuyé sur quatre côtés et non plus sur deux côtés. R E V E N D I C T I O N S @. P@@@@@@er @@t@ acier-@@ton préfabriqué et précontraint caractéris@ @@ @@ @@@@@ @ @@end un2 pluralité @@élé@@@@@ @er @és ch@@@@. @ar une @@@@@@ tri@@@lsire @@s@siée à une dalle en titon, laquelle constitue @@ @embrure supérieure de l'ensemble mixte, cet ensemble étant combin@ @vec des moyen@ pour @@@uler les flècher dues au poids mort et @u retrait, et faciliter la mise à niveau des éléments. 2. Fla@cher cixte suitant la revendication 1, caractérisé en ce que la dalle en béton de chaque élément est préfabriquée au sol de manière que la f@@@ supérieure en position d'utilisation soit coulée contra le moule afia d'obtenir une planéité convenable. 3. Plancher mixte selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2 c@ractérisé en ce que les moyens pour annuler les flèches dues au poids mort et au retrait sont constitués par un dispositif le précontrainte de la membrure métallique inférieure. 4. Plancher mixte suivant la revendication 3 caractérisé en ce que les éléments mis à miveau par le dispositif de précontrainte sont réunis par un idspositif de clavetage par boulons à haute résistance réunissant deux à deux des cornières métalliques ou analogues formant la partie métallique de la membrure mixte supérieure.