Brevet FR2212472A1 — publié le 19740726

Cette invention concerne un cadre ou portique portant, destiné à former le squelette d'un bâtiment ou d'une structure si- milaire et qui est réalisé en employant des pièces précontraintes ou du moins préfabriquées, par exemple en béton armé, comprenant une pluralité d'éléments creux destinés à former au moins les sections nodales des poteaux au croisement avec les poutres et une pluralité d'éléments destinés à former les poutres et les éventuels hourdis, Ces éléments creux sont agencés de façon à délimiter une canalisation interne verticale dans le poteau. Dans ces éléments correspondant aux sections nodales du cadre de la structure on a prévu des niches pour permettre au moins le passage des armatures longitudinales des poutres à travers la cavité du poteau.Coulant ensuite à l'intérieur desdites canalisations verticales un matériau plastique durcissable, on obtient pour le noeud structurel en question une liaison monolithique entre poutres et éléments des poteau. On peut de la même façon réaliser une liaison de continuité entre la base de chaque poteau et le poteau même ou encore entre deux éléments de poteau superposés. Nais il est encore possible de réaliser d'autres types de liaison ou d'articulation. Dans les systèmes d'assemblage d'éléments préfabriqués connus à ce jour, par exemple en béton armé, on obtient le monolithisme de la structure au moyen de jonctions, qui peuvent aussi être soumises à des processus d'interaction.Le procédé qu'on propose ici rend possible le scellement simultané de la liaison entre les poutres et le poteau en mAeme temps que celui des armatures de tout élément portant aboutissant au noeud de la structure par le remplissage du conduit vertical interne du poteau, utilisé comme coffrage.Les jonctions entre les différents éléments portants verticaux sont situées dans des positions tout à fait indépendantes de celles relatives aux jonctions entre les éléments portants horizontaux, de façon à pouvoir adopter des éléments de poteau à plusieurs étages diminuant ainsi le nombre des jonctions verticales, tandis que d'autres systèmes prévoient une jonction des éléments de poteau toujours en correspondance avec la jonction entre les poutres à chaque étage de la structure. Bn outre, il est possible de positionner les jonctions verticales, qui sont aussi les plus importantes et les plus coûteuses, dans les positions les plus favorables du point de vue statique.Les jonctions entre les poteaux et les poutres ne provoquent ici qu'un affaiblissement local et provisoire de la croûte préfabriquée des poteaux, tandis qu'elles ne produisent aucune interruption dans le ferraillage vertical des poteaux eux-mêmes. Ce ferraillage vertical est ensuite bétonné avec le ferraillage des poutres concourantes dans le noeud structurel par le coulage complémentaire d'un mortier durcis sable De remplissage du noyau central des poteaux peut être effectué à la fin du montage de l'ensemble de la structure ou d'une partie seulement de la dite structure0 Le durcissement du mortier a'empêche pas de terminer le montage de la structure portante, car les poteaux préfabriqués peuvent être calculés pour supporter les charges de la phase d'assemblage sans qu'ils nécessitent la collaboration du noyau interne0 L'invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite en se référant au dessin annexé qui représente, seulement comme exemple et à titre purement indicatif, une forme de réalisation de l'invention0 - La figure I représente une section verticale du noeud structurel poteau-poutres - la figure 2 est une section horizontale d1un poteau selon la ligne A-t de la figure ;; - la figure 3 est une section verticale de la poutre selon la ligne 3-3 de la figure I (le plancher n'a pas été re présente pour des raisons de clarté et parce qu'il n'est pas indispensable) - la figure 4 est une vue latérale des plaques d'appui d'un poteau - la figure 5 est une section selon la ligne C-C de la figure 4 d'une liaison avec noyau interne continu - la figure 6 représente le plan d'une plaque d'appui dans le cas où l'une au moins des culées des poteaux de la jonction est massive - la figure 7 est une vue latérale d'un poteau avec des niches pour l'ancrage des câbles verticaux de jonction - la figure 8 st une section verticale d'une jonction entre iux poteaux avec culées massives et câbles de précontrainte de longueur limitée à la seule zone de jonction - la figure 9 est une section horizontale de la plaque d'appui supérieure relative à la jonction représentée à la figure 8. Dans la suite on appellera 1 un élément préfabriqué de-poteau et 2 l'élément de poutre. a se référant aux figures 1 et 2, l'élément 1 est un élément précontraint ou seulement préfabriqué, par exemple en béton armé, qui est coulé en usine à l'aide de coffrages appropriés : il est armé par des barres longitudinales 3 et des cadres transversaux 4 qui entourent l'élément creux de béton 5. Le conduit vertical interne 6 peut entre réalisé par exemple à l'aide d'une bande de papier robuste bobinée autour des spirales 7 du ferraillage. Les éléments creux 1 doivent constituer au moins la zone nodale poutres-poteau.Si la jonction entre les éléments verticaux exige une liaison de continaité, on peut utiliser deux plaques 8 et 8a avec l'ouverture 9 correspondant au conduit 6 de façon à ce que les éléments verticaux des poteaux 1 donnent lieu, une fois assemblés, à une canalisation verticale continue en communication avec les niches aux étages de la structure. Ces niches peuvent être réalisées en utilisant des boîtes en métal ou des boîtes perdues, elles peuvent entre dessinées de façon à recevoir les culées des poutres et à permettre une communication entre le mortier de complément du hourdi et le noyau à l'intérieur du poteau. Les plaques de base 8 et 8a peuvent recevoir une garniture de façon à réaliser l'étanchéité de la canalisation verticale à l'intérieur du poteau. Si l'on veut forcer deux éléments de poteau l'un contre l'autre par le moyen de câbles de précontrainte 12, on peut enfiler lesdits câbles à travers les plaques 8 et 8a ou 20. L'ancrage des cibles de précontrainte peut steffec- tuer en utilisant la barre transversale 18 des plaques d'about, comme il est représenté dans la figure 50 La précontrainte à l'aide de vérins hydrauliques présente l'énorme avantage d'une utilisation immédiate des éléments verticaux de la structure portante, c'est-à-dire des jonctions entre les différents éléments d'un poteau et entre le poteau lui-même et sa fondation. Dans les figures 4 et 5, on voit une plaque de base 8a : la forme géométrique des plaques d'appui 8 et 8a dépend naturellement de la section du poteau et du type de liaison choisi : on a représenté ici une liaison de continuité. La position même de la jonction le long du poteau dépend du type de liaison statique que l'on recherche.Les figures 6 et 7 montrent une liaison de continuité réalisée entre deux éléments de poteau ayant une culée massive : les plaques d'appui 20 permettent l'aménagement des câbles de précontrainte 12a à travers les trous 21a. A l'extrémité inférieure de l'élément de poteau la ou dans la partie supérieure de la fondation, on peut réaliser des niches 22 et 23 pour recevoir les ancrages des câbles de précon- trainte qui peuvent être mis en tension en opérant à partir du niveau inférieur. Les figures 7 et 8 montrent un système modifié de jonction entre deux éléments de poteau superposés ou entre un élément de poteau et sa fondation, dans lequel on a prévu des câbles 32 de pré contrainte de longueur limitée et des plaques modifiées 20b et 20c.La plaque 20b qui est bétonnée dans la culée de l'élément supérieur du poteau 1 est rendue solidaire de la plaque centrale verticale 28 qui supporte à ses extrémités deux logements verticaux 27 comportant chacun une fente longitudinale 27a permettant l'insertion latérale des câbles de précontrainte 32 protégés par des boîtes 39 de façon à assurer l'ancrage des têtes 32b et des rondelles ou colliers 33 interposés contre la face supérieure des logements verticaux 27. La partie inférieure des câbles de précontrainte 32, qui est-protégée par une gaine 30 est ancrée par une plaque 29 bétonnée dans l'extrémité supérieure de l'élément inférieur de poteau ou de la fondation, ayant une cavité centrale prismatique 26 destinée à recevoir un vérin hydraulique plat 25.Lorsque l'élément suparieur du poteau 1 doit être assemblé avec l'élément inférieur du poteau ou avec sa fondation, la partie supérieure desdits câbles de pré contrainte 32 peut être introduite dans les loge ment s 27 à travers des fentes 35 aménagées dans la plaque 20b et les fentes 37 aménagées dans la plaque 20c et à travers-les fentes latérales 27a de façon à ce que les--têtes supérieures élargies 32b desdits câbles 32 puissent être ancrées contre lesdits logements 27 par l'interposition des rondelles 33 ou similaire. La mise en tension desdits câbles 32 est réalisée au moyen d'un vérin hydraulique 25 placé dans la cavité 26 qui force les plaques 20b et 20c à s'écarter l'une de l'autre jus qu'à obtenir une certaine-tension dans les câbles.Le vide entre ces plaques 20b et 20c est ensuite rempli avec des petites plaques métalliques et-le vérin 25 est enlevé de façon à ce que la cavité 26 puisse être armée-et bétonnée simultanément à l'injection des botes 39 et des gaines 30. Sn se référant aux figures 1 et 3, les poutres 2 sont équipées d'une dent d'appui 2a qui a une dimension transversale plus petite que celle de la niche correspondante. L'étanchéité du conduit vertical interne 6 est obtenue par deux moyens : une garniture latérale et inférieure 13 en forme de trapèze et une garniture supérieure 15. Cette dernière est poussée par une plaque 14, à l'aide d'un raccordement à vis double inverse 17 entre les deux tronçons des barres longitudinales 16 de poutre 2, contre la paroi supérieure de la niche. Les barres longitudinales 16 des poutres peuvent entre aussi constituées par des câbles de précontrainte traversant les éléments de poteau 1. On n'a représenté à la figure 1 qu'une poutre 2 pour une raison de clarté; mais naturellement il peut y avoir plus de deux poutres concourantes dans le noeud structurel représenté2 L'étanchéité du conduit vertical interne 6 peut entre obtenue en employant un mortier à durcissement rapide.Dans le cas de structures importantes on peut aussi prévoir aux abouts des pièces de jonction des feuillures à surfaces de haute précision. Si le remplissage des éléments verticaux creux 6 est effectué en plusieurs phases on peut aménager les barres longitudinales 16 des poutres à travers les parois 5 des poteaux convenablement affaiblies sans se préoccuper de ltétanchéité du noyau interne du poteau.La caractéristique de l'invention réside dans l'utilisation de la canalisation verticale 6l'intêrieur des éléments superposés de poteau 1, comme s'il s'agissait d'un coffrage pour le coula- ge du noyau du poteau convenablement armé avec des barres verticales 24 et éventuellement avec des câbles de précontrainte 12, afin d'obtenir après durcissement du mortier, le scellement des éléments de poteau, des poutres et des hourdis concourant avec leur ferraillage dans le noeud structurel. il est aussi possible d'installer, à l'about des poutres 2a, des encastrements ou des feuillures métalliques pour réaliser un enchaSnement des poutres avec les poteaux pendant le montage de la structure.Le montage du squelette portant peut avoir lieu comme il suit : les éléments préfabriqués et éventuellement précontraints 1 sont disposés sur leur fondation à l'aide d'une grue. Lorsque l'élément de poteau 1 est disposé sur sa plaque d'appui 8a, on force l'une contrevl'autre les deux plaques 8 et 8a en agissant sur les câbles de précontrainte 12 traversant la jonction. On procède ensuite à l'introduction des abouts des poutres dans les niches 17 des différents étages de la structure.Les poutres peuvent être enchaînées avec le po teau à l'aide de la pression exercée sur la plaque d'étanché- ment 14 par les raccordements à vis double inverse 17 joignant les deux tronçons des barres longitudinales des poutres mêmes, ou bien par des enchainements appropriés en béton, ou bien encore par des feuillures réalisées au moyen de profils laminés en acier. De la même façon on peut assembler deux éléments superposés de poteau. Lorsqu'on a assemblé le squelette entier ou une partie seulement, on peut bétonner par gravité ou bien injecter en opérant par le niveau inférieur dans la canalisation verticale interne 6; cette opération peut être conduite en même temps que le bétonnage sur place 19 des planchers aux étages de la construction. L'injection du coulis des câbles de précontrainte 12a peut avoir lieu aussi séparément, dans le cas où l'on a prévu des gaines 30 pour la protection des câbles 32 cette solution est très avantageuse dans le cas où la longueur des câbles 32 est limitée à la zone de jonction entre les différents éléments du poteau; après le durcissement du mortier, le squelette et le plancher atteignent une capacité portante monolithique bien qu'il s'agisse de l'assemblage de différentes pièces préfabriquées. BEVENDICBIONS lo Structure portante pour bâtiments pratiquement monolithique, caractérisée par le fait que son squelette est constitué par différents éléments de poteau précqntraints, et en tout cas préfabriqués, ayant une cavité longitudinale intéressant au moins les noeuds structurels du squelette, et par différentes poutres préfabriquées et des planchers aux étages, les éléments de poteau présentant des niches débouchant sur les faces extérieures aux différents étages correspondant aux noeuds de la structure pour le passage au moins de l'armature des poutres à travers la cavité interne du poteau et les niches sont situées dans des positions intermédiaires entre les extrémités de chaque élément de poteau et les barres longitudinales logées dans la cavité interne du poteau traversent sans aucune interruption le noeud structurel en question. 2.- Structure portante selon la revendication 1, dans laquelle chaque structure verticale de poteau est constituée au moins de deux élément, en utilisant des jonctions appropriées entre les deux extrémités adjacentes d'un élément de poteau et de Sa fondation ou de deux éléments de poteau superposés. 3.- Structure portante selon la revendication 1, dans laquelle les éléments de poteau possèdent au moins une extrémité supérieure massive. 4.- Structure portante selon la revendication 1, dans laquelle il est prévu une liaison statique de continuité. 5.- Structure portante selon l'une des revendications 1, 2, et 4, dans laquelle il est prévu pour l'appui des poteaux des plaques forées en leur centre afin que le bétonnage des éléments creux de poteau provoque en même temps le scellement de la jonction en question. 6.- Structure portante selon la revendication 1, dans laquelle il est prévu, correspondant aux noeuds du squelette structurel, des niches en communication avec le conduit vertical situé à 11 intérieur des poteaux ayant une section transversale plus grande que celle de 11 extrémité de la poutre, y compris son ferraillage, des dispositifs de garniture pouvant être appliqués aux poutres pour garantir l'étanchéité pendant le bétonnage ou l'injection du conduit vertical interne du poteau correspondant au noeud structurel de façon à ce que les éléments portants concourant dans le croisement structurel, le ferraillage des poteaux, des poutres et des planchers soient en même temps enchaînées, bétonnés et scellés une fois que le mortier a atteint son durcissement. 7.- Structure portante selon l'une des revendications 1 et 6, dans laquelle les extrémités des poutres forment une dent ayant une section trapézoidale, de façon à ce que le poids propre de la poutre produise une-pression entre la paroi latérale de la dent et la niche, 8.-Structure portante selon l'une des revendications 1, 6 et 7, dans laquelle, autour de l'extrémité de la poutre correspondant à la niche du poteau, on peut disposer une garniture d'étanchéité, cette garniture pouvant être forcée sur son supérieur au moyen de raccordements à vis double inverse reliant les deux tronçons de chaque barre longitudinale de la poutre. 9.- Structure portante selon l'une des revendications 1, 2 et 3, dans laquelle il est prévu à l'extrémité du poteau ou de la fondation des niches destinées à recevoir les ancrages de l'armature de précontrainte. 10.- Structure portante selon l'une des revendications 1, 2 et 3, dans laquelle la jonction de base entre deux poteaux adåa- cents ou bien entre un poteau et sa fondation est réalisée en disposant entre les deux plaques d'appui un vérin plat qui provoque la mise en tension des aciers de précontrainte traversant la jonction. 11.- Structure portante selon l'une des revendications 1, 2, 3 et 10, dans laquelle l'ancrage des barres de précontrainte verticales est assuré par des logements verticaux creux à embouchure latérale ou par d'autres moyens d'ancrage similaires soudés à une des plaques d'appui des deux éléments de poteau formant une jonction, 12.- Structure portante selon l'une des revendications 1 et 3, dans laquelle on assure l'enchaînement entre les poutres et les poteaux aussi pendant l'assemblage au moyen de feuillures appropriées, métalliques ou non, placées de façon à correspondre aux niches des poteaux situées aux étages de la structure. 13.- Structure portante selon l'une des revendications 1, 2 et 3, dans laquelle on peut réaliser à travers la niche du poteau située vis-à-vis du plancher le bétonnage simultané du noyaucen- tral du poteau et de la couche supérieure du plancher, une fois démolie l'éventuelle paroi de fond de la niche préalablement établie.