Brevet FR2279901A1 — publié le 19760220

La présente invention est relative à une armature destinée aux piècesen béton relativement courtes, et tout partic nt aux blocs de traverses de chemin de fer de type mixte". Ces blocs sont généralement armés d'une grille supérieure et d'une grille inférieure qui sont constituées chacune par des barres principales sensiblement parallèles à l?Xe des flexions principales, sur lesquelles sont soudées des barres secondaires transversales. Lorsque le bloc est soumis à des charges et surcharges dynamiques très élevées, par exemple aux grandes vitesses, sous des défauts de surface des roues ou des rails, le béton se fissure par fatigue en flexion à la base du bloc, sous le rail. I1 est donc nécessaire que les aciers de la grille inférieure s' opposent à l'ouverture de la fissure et à laruinedu bloc, mais seuls les aciers longitudinaux de cette grille inférieure agissent dans ce sens. Or, Si les barres longitudinales sont en acier doux, elles atteignent et dépassent rapidement leur limite d'élasticité et les fissures s'ouvrent sous des efforts relativement faibles. Les barres en acier dur ont,eDes,une haute limite élastique mais elles sont courtes et ntont pas une longueur d'ancrage suffisante dans le bloc. Elles glissent dans le béton qui les enrobe et ne s'opposent pas efficacement à l'ouverture des fissures. Ceci est d'autant plus grave que les aciers durs sont difficiles à souder, de sorte que les barres transversales destinées normalement à renforcer l'ancrage ne sont pas sûres. On est donc amené à donner aux barres d'ancrage une longueur aussi grande que possible dans le béton et par suite à utiliser beaucoup plus d'acier qu'il ne serait nécessaire. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en réalisant une armature qui permette d'économiser sur le poids de l'acier et sur le coût de fabrication et qui présente cependant un ancrage efficace dans le béton. Cette armature comporte un ensemble d'au moins quatre brins de fil d'acier parallèles, situés dans un même plan et reliés deux à deux par des demi-cercles placés alternativement à l'une ou à l'autre des extrémités de chaque brin, de façon à former une ligne continue en zig-zag. Le nombre des brins peut facilement être adapté aux dimensions du bloc. Selon une variante de réalisation, l'armature comporte deux ensembles identiques placés l'un au-dessus de l'autre en sens inverse, de façon que les brins intermédiaires soient exactement superposés, tandis que les brins rectilignes extrêmes dépassent au-delà des demi-cercles. Les demi-cercles qui relient les brins longitudinaux assurent un ancrage efficace des brins dans le bloc et interdisent tout glissement de ceux-ci lors d'une flexion ou d'une fissure du bloc. L'acier qui constitue le fil peut ainsi travailler jusqu'à sa limite élastique. Par ailleurs, tous les brins renforcent la partie centrale du bloc entre les demi-cercles, alors que seuls les brins extrêmes plus longs se prolongent dans l'extrémité du bloc qui subit des efforts moindres. L'invention s'étend également à un procédé de fabrication de l'armature à partir d'un fil continu enroulé en bobine, qui consiste à faire avancer le fil pas à pas entre deux axes et, après chaque avance d'un pas, à rabattre la totalité du fil ayant ddpassé la ligne des axes de I80" autour de l'un ou de l'autre des axes alternativement. Lorsque l'armature comporte le nombre de brins désiré, le fil est coupé et l'opération peut recommencer. Ce procédé est de préférence mis en oeuvre au moyen d'une machine qui comporte un dispositif d'avance pas à pas d'une longueur de fil entre deux mandrins espacés d'une distance sensiblement égale au diamètre du fil, un levier escamotable portant à une extrémité un téton, monté pivotant sur l'axe de chaque mandrin, l'un des leviers étant situé au-dessus du mandrin correspondant et l'autre au-dessous et les tétons étant dirigés en sens inverse, et des moyens de commande du pivotement de chaque levier de I800 autour de l'axe du mandrin, en vue de la courbure du fil entratné par le téton. La fabrication de l'armature peut ainsi être effectuée en continu sans pratiquement de perte d'acier et sans nécessiter aucune soudure. La descriptionci-dessus d'un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et représenté aux dessins annexés, fera mieux ressortir les avantages et caractéristiques de l'invention. - la Fig. 1 est une vue en perspective avec arrachement partiel d'un bloc de traverse de chemin de fer muni d'une armature selon l'invention. - la Fig. 2 est une vue en plan d'un mode de réalisation de cet armature, - la i. 3 est une vue analogue à la Fig. 2 d'une variante de réalisation de l'armature; - les Fi. 4 à 7 rep-résenter.t schématiquement la fabrication de l'armature au cours de ses différentes phases;; - la whig. 8 est une vue en coupe suivant la ligne 8-8 de la Fig. IL Pour faciliter la description de l'invention, l'armature a été représentée sur les dessins et notamment sur la Fig. l dans son application à la réalisation d'un bloc de traverse de chemin de fer, mais il est bien évident que ceci n'est donné qu a titre d'exemple et qu'elle peut être adaptée à d'autres pièces en béton ayant une faible longueur. La traverse représentée partiellement sur la Fig. 1 est une traverse mixte constituée par deux blocs (1) reliés par une entretoise (2) en métal constitués par un profilé, en I dans le cas de la Figure, et noyée à ces deux extrémités dans les blocs. Les deux blocs (1) étant identiques, l'un seulement d'entre eux a été représenté sur le dessin. Chacun de ces blocs est en béton et est armé au moyen de deux armatures(', et 5)respectivement supérieure et inférieure. Chacune de ces armatures est constituée par une série de brins rectilignes parallèles (8,11) reliés deux à deux par des demi-cercles (9,10) situés alternativement à chacune des extrémités des brins. Cette armature forme ainsi, enr'-p 'e montre la Fig. 2, une ligne ininterrompue en zig-zag, dont les brins intermédiaires (li) sont plus courts que les brins extremes (8). Chaque armature comporte au moins quatre brins, deux brins (8) et deux brins (11). Bien entendu, elle peut en comporter davantage, notamment elle peut comprendre, comme l'armature (6) de la Fig. l, six brins, c'est-à-dire deux brins extrêmes (8) rectilignes et ouatre brins (l1) terminés chacun pr un demi-cercle (9 ou IC). De préférence, le nombre des bris est pair. L'ensemble de cette armature est noyée dans le béton du bloc, et les brins rectilignes disposés parallèlement à l'axe des tffiexions principales s'opposent à l'ouverture des fissures qui raient apparaître à la base de ce bloc. Même s'ils sont courts, ces brins ne peuvent plisser dans ie béton car les demi-cercles d'extrémités, qui sont également noyés dans le béton, du fait même de eur courbure, interdisent ce glissement. L'armature peut ainsi être utilisée jusqu'à sa limite élastique. Dans certains cas toutefois, il peut être préférable de renforcer encore l'armature en utilisant deux éléments superposés (4,4a) comportant, de préférence, le même nombre de brins, quatre dans le cas de la Fig. 3, reliés par des demi-cercles. Ces deux éléments (4 et 4a) sont disposés l'un au-dessus de l'autre en sens inverse, de manière que leurs brins intermédiaires (11) soient exactement superposés. Par suite, à chaque extrémité de ces brins (11), les demi-cercles (9, 9a ou IO, IOa) des deux ensembles se trouvent sensiblement alignés les uns avec les autres. Les brins rectilignes (8) de l'un des éléments dépassent à l'une des extrémités de llar- mature et ceux (8a) de l'autre à l'extrémité opposée.Des clips ou autres organes de ligature non représentés peuvent être utilisés pour rendre les deux ensembles solidaires. Les parties arrondies successives qui raccordent les brins lon-gitudinaux parallèles jouent le rôle de barres transversales pour l'ensemble et interdisent le glissement. La section totale utile d'acier est doublée du fait de la superposition des deux ensembles, ce qui permet d'utiliser des brins ou des barres de faible section, et notamment de section moitié de celle habituellement utilisée. Par contre, la surface utile est importante, ce qui assure une meilleure adhérence du fil dans le béton. Par ailleurs, les brins extrêmes étant plus longs que les brins intermédiaires, l'armature comporte huit brins dans la partie centrale du bloc, c'est-à-dire dans la partie qui subit les contraintes les plus fortes. Elle ne comporte, par contre, que deux brins à chaque extrémité dans les parties peu sollicitées de ce même bloc. La forme particulière de l'armature et le fait qu'elle peut être réalisée sans aucune soudure à partir d'un fil de section réduite présentent en outre l'avantage de faciliter considérablement sa réalisation en permettant notamment une fabrication en continu au moyen d'une machine simple. Cette fabrication peut aisément être effectuée à partir d'un fil enroulé sur une bobine et présenté sur un dévidoir, qui est amené pas à pas dans un dispositif de cintrage provoquant sa courbure alternativement dans un sens, puis dans l'autre. Une machine de ce type est représentée schématiquement sur les Fig. 4 à 8. Elle comporte un dispositif de commande de l'avance pas à pas du fil (15) qui est constitué, par exemple, par un vérin (I2) associé à un serre-fil (I4) qui entraîne une longueur déterminée L de fil en direction de deux mandrins (I6,I7) placés côte- à-cate dans une table(I8)et écartés d'une distance sensiblement égale au diamètre du fil (I5) à travailler. Le serre-fil (I4) est animé d'un mouvement de va-et-vient d'amplitude L. Il est serré sur le fil (I5) qu'il entratne, pendant sa course aller, et ouvert au contraire pendant sa course de retour. Un guide (20) est disposé entre l'extréjnité du serre-fil (I4) et les mandrins (I6,I7). Chacun des mandrins (I6,I7) est monté sur un axe(I6a,I7a) qui supporte un levier pivotant, (2I,22) respectivement, muni à son extrémité opposée à l'axe du mandrin (I6,I7) d'au moins un téton (24,25) parallèle à cet axe. Le levier (21) est disposé la partie supérieure du mandrin (I6) au-dessus de la table (I8) et il supposte deux tétons (24) sur sa face inférieure. L'axe (t6a)de ce levier coulisse (Fig. 8) dans la table (I8) entre une position de repos où il est soulevé au-dessus de cette table d'une hauteur égale au moins au diamètre du fil (I5) et où il est bloqué par un organe de verrouillage (26) ,et une position basse où le téton (24) est presque en contact avec la table (I8), au droit du fil (I5). Inversement, le levier (22) est monté en-dessous du mandrin(I7)-et comporte deux tétons (25) sur sa face supérieure. Il coulisse sur un axe (I7a) qui permet son déplacement vertical depuis une position basse de retrait où il est écarté du fil (15), comme le montre la Fig. 8, et une position haute dans laquelle les tétons (25) traversent des fentes circulaires (28) percées dans la table (I8) et font saillie au-dessus de cette table pour entrer en contact avec le fil (I5). Un organe (27) verrouille le levier (22) dans sa position basse. Lors de la fabrication d'une armature (4), le fil (I5) est amené pas à pas par le dispositif (I2,I4) entre les deux mandrins (16,17) jusqu'à ce qu'il dépasse d'une longueur pré-déterminée supérieure à la longueur L du pas de l'avance d'une quantité sensiblement égale au quart de la circonférence du mandrin Nth 2 le plan passant par les axes de cesmandrins (16,17). Le lester supérieur (21) tourne alors autour de son axe (I6a) dans le sens des aiguilles d'une montre pour venir au-dessus du fil 15, de manière que ses tétons (24) se trouvent à la droite de ce fil, en regardant la Fig. 4.Le levier (21) est abaissé jusqu'au contact de la table (I8), puis il est déplacé en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre, et le téton (24) courbe le fil (I5) de I800 pour former un premier demi-cercle (9) et un premier brin rectiligne (ll) qui a une longueur L 7 Le levier (21) est alors escamoté vers le haut, puis le fil (I5) est avancé d'une nouvelle longueur L jusqu a la position représentée en pointillé sur la Fig. 5. Le levier inférieur 22 est soulevé de façon à amener ses tétons (25) en saillie au-dessus de la rainure (28) sur la gauche du fil (I5), puis par un pivotement autour de l'axe (I7a), il oblige la boucle déjà formée à se replier pour constituer le second demi-cercle (IO) de raccordement des brins (8), comme le montre en trait plein la Fig. 5.Le levier (22) est ensuite escamoté vers le bas et l'ensemble du fil (I5) avance de nouveau d'une longueur L jusqu'à la position représentée en pointillé sur la Fig. 6. L'élément recourbé est alors à nouveau rabattu de I800 par le levier supérieur (21), comme représenté en traits pleins sur cette même Fig. 6, puis une nouvelle avance du fil complète la réalisation de 1' armature 4 à quatre brins. Cette armature terminée est alors amenée par un nouveau déplacement d'un pas L du serre-fil (I4) devant un organe de coupe(29)non représenté sur le dessin qui sépare le brin extrême 4 du fil encore à déformer. Chacun des brins (8) ainsi réalisé a une longueur L- , tandis que le dernier brin (ll) a comme le premier une longueur L -17 ; les deux brins extrêmes sont donc plus longs que les brins intermédiaires. L'outil de coupe, qui peut être une cisaille manuelle ou tout autre outil approprié, est placé à une distance L + 8 des axes (I6a,I7a), de sorte que les dimensions des brins de reproduisent régulièrement. Il est bien évident que des armatures à 6,8 ou davantage de brins pourraient être réalisées de la même manière. Dès la coupe effectuée, le levier (21) peut entrer en action et commencer la réalisation d'une nouvelle armature. Sa fabrication est ainsi facilement réalisée en continu sans perte d'acier. Elle ne nécessite ni manipulation particulière, ni soudure et est par suite extrêmement économique. Bien entendu, la course du vérin est réglable et permet de modifier à volonté les dimensions de l'armature. n outre l'outil de coupe peut etre placé à une distance des axes des mandrins différents de L + KR . Chaque coupe est 2 alors précédée par une avance supplémentaire de longueur plus faible ou le déplacement qui précède cette coupe est allongé de la distance nécessaire. I1 peut me etre prévu des moyens de réglage de la course du vérin au cours de la fabrication d'une meme armature, entre deux avances successives,ce qui permet de faire varier la longueur des brins rectilignes 8,II en fonction de la forme de la pièce à armer et/ou des efforts que cette pièce doit supporter. De plus, les mandrins I7 peuvent avoir des diamètres identiques ainsi que représenté ou des diamètres différents selon que les fils 8 et II doivent etre équidistants ou qu'il est préférable que leur écartement soit alternativement plus grand et plus faible. Les demicercles de l'une des extrémités des brins sont alors plus petits que ceux de l'autre extrémité. De nome, la table (18) peut comporter, en plus des fentes t28), des pistes circulaires de guidage des tétons (24) du levier (21). REVENDICATIONS l - armature pour pièces en béton de faible longueur, caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble d'au moins quatre brins de fil d'acier parallèles, situés dans un même plan et reliés deux à deux par des demi-cercles placés alternativement à l'une ou à l'autre des extrémités de chaque brin, de façon à former une ligne continue en zig-zag. 2 - Armature suivant la revendication l, caractérisée en ce qu'elle comporte un nombre pair de brins parallèles. 3 - Armature suivant l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les brins extrêmes sont plus longs que les brins centraux. 4 - Armature suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'elle comporte deux ensembles identiques placés l'un au-dessus de l'autre en sens inverse, de façon que les brins intermédiaires soient exactement superposés, tandis que les brins rectilignes extrêmes dépassent au-delà des demi-cercles. 5 - Procédé de fabrication d'une armature suivant l'une des revendications 1 à 3 à partir d'un fil continu, caractérisé en ce qu'il consiste à faire avancer le fil pas à pas entre deux axes et, après chaque avance d'un pas, à rabattre la totalité du fil ayant dépassé la ligne des axes de 180" autour de l'un ou de l'autre des axes alternativement. 6 - Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'il consiste à faire avancer pas à pas le fil entre deux axes jusqu'à le faire dépasser ces axes d'une longueur déterminée: à replier cette longueur de fil parallèlement à elle-même autour de l'un des axes, à faire avancer d'un pas le fil et le demi-cercle formé , à replier l'ensemble du fil qui se trouve au-delà des axes de I80 autour du second axe, à faire avancer à nouveau ce fil d'une longueur au-delà des axes et à le replier autour du premier axe, à effectuer une nouvelle avance du fil, puis à l'amener par une avance supplémentaire devant un outil de coupe et à le couper. 7 - Procédé suivant la revendication 6 > caractérisé en ce qu'on répète les opérations d'avance du fil, de courbure autour du second axe, de seconde avance et de courbure autour du premier axe suc ce sivement jusqu'a l'obtention du nombre de brins-désiré. 8 - Procédé suivant l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce qu'on fait varier le pas d'avance du fil entre deux opérations d'avances successives. 9. Procédé suivant l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le rabattement du fil autour de chaque axe est commandé par le déplacement d'un téton solidaire de l'extrémité d' un levier escamotable pivotant autour de l'axe. IO. Machine pour la fabrication d'une armature selon le procédé suivant l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce qu'elle comporte un dispositif d'avance pas à pas d'une longueur de fil entre deux mandrins espacés d'une distance sensiblement égale au diamètre du fil, un levier escamotable portant à une extrémité un téton, monté pivotant sur l'axe de chaque mandrin, l'un des leviers étant situé au-dessus du mandrin correspondant et l'autre au-dessous, et les tétons étant dirigés en sens inverse, et des moyens de commande du pivotement de chaque levier de I80" autour de l'axe du mandrin, en vue de la courbure du fil entrainé par le téton. 11. Machine suivant la revendication IO, caractérisé en ce que chacun des leviers coulisse sur Z'axe du mandrin qui le porte entre une position active de mise du téton en contact avec le fil a déformer et une position de repos où il est écarté du mandrin. l'un des leviers coulissant sur un axe situé au-dessus du premier mandrin et l'autre sur un axe en saillie au-dessous du second mandrin. 12. Machine suivant l'une des revendications IO et II, caractérisé en ce que les mandrins sont supportés par une table percée d'une fente circulaire de guidage du téton. I3. Machine suivant l'une des revendications IO à I2, caractérisé en ce que le dispositif d'avance pas à pas du fil est constitué par un vérin associé à un serre-fil. I4. Machine suivant l'une des revendications 9 à 12, carac- térisé en ce que les deux mandrins ont des diamètres différents. I5. Machine suivant l'une des revendications 9 à I3.carac- térisé en ce qu'elle comporte des moyens de réglage du pas d'avance du fil entre deux avances successives du fil destiné à la meme armature ou avant la formation d'une armature.