Brevet FR2381150A1 — publié le 19780915

La présente invention concerne un procédé de mise en place d'aciers d'armature de précontrainte dans des éléments de construction de forme polygonale ou à symétrie de rotation ayant des surfaces courbes: telles que la paroi d'un récipient cylindrique, en béton ou de coquilles en béton à l'aide d'au moins un coffrage courbe ou polygonal pour couler le béton L'invention concerne également les moyens pour la mise en oeuvre d'un tel procédé I1 est déjà très largement connu comment munir des éléments de construction droits ou développables d'une armature sans contrainte ou d'une armature sous contrainte. I1 est en outre usuel de prévoir une armature sans contrainte dans des constructions courbes.La mise en place d'une armature précontrainte dans des constructions à surface courbe n'est pas possible sans difficulté dans l'art antérieur Dans des récipients de grandes dimensions et des tubes (tubes de tunnel), on a procédé jusqu'à présent en combinant des éléments préfabriqués dans lesquels étaient noyés des tubes creux ; par ces tubes creux, on peut alors faire passer ultérieurement des câbles de tension ou des tiges de tension et de procéder à la mise sous tension mécanique de ces éléments. Puis, on remplit ces tubes avec du mortier qui constitue le moyen de protection contre la rouille. En outre, on a prévu d'enrouler des récipients en béton, de grandes dimensions avec un câble d'acier, mis en place à postériorir puis on enduisait ce câble.De tels moyens ne sont pas seulement coûteux, mais sur le plan technique leur utilité est relativement limitée. De ce fait, on ne peut réaliser des récipients en béton destinés à recevoir des liquides qu'en mettant en oeuvre des moyens importants, et en utilisant des éléments distincts La présente invention a pour but d'appliquer les procédés de précontrainte du béton également à la réalisation de surfaces courbes et notamment à la réalisation de réservoirs ou récipiente. Dans les constructions courbes, il n'a pas été possible jusqu'alors d'utiliser la précontrainte classique c'est-à-dire la mise sous tension de l'armature avant la coulée du béton. A cet effet, l'invention concerne un procédé caractérisé en ce que des appuis constitués par des éléments de traction et/ou de compression sont prévus sur le coffrage de préférence à intervalles réguliers, la hauteur de ces éléments étant inférieure à l'épaisseur du béton à réaliser à l'aide du coffrage: un cable d'armature ancré a une extrémité étant mis en place sur les appuis: et est tendu pas a pasp un appui à autre à l'aide de deux dis positifs de tension mis en oeuvre alternativement et lr cable d'armature tendu, est mis en place suivant un tracé polygonal par rapport à la courbure du coffrage déterminant l'élément en béton à fabriquer L'acier d'armature tel que par exemple un cordon de tension est tout d'abord accroche Pal une extrémité puis il est mis en place sur le premier appui à la suite de cela on met en oeuvre le premier dispositif de tension pour tendre le cordon et l'appuyer sur l'appui Lorsque la tension nécessaire est appliquée au câble ou au cordon, on peut mettre en place un seconde dispositif de tension sur l'appui suivant, pour tendre le second segment de l'acier d armature et d appuyer ce segment sur l'appui correspon- dant Puis on desserrn le premier dis positif de tension, on l'enlève et on la met en place au niveau d un troisième appui et ainsi de suite on répète l'opération décrite ci-dessus, jusqu'à la mise en tension du câble ou du cordon de tensIon sur toute sa longueur Il est avantageux dans 1 construction de réservoirs de disposer le cable ou cordon de tension: suivant la forme d'une hélice montante Les sommets du polygone de l'armature sont réalisés par l'inversion des aciers d'armature qui viennent s'appuyer sur les appuis en ces points , les appuis prennent euxmemes appui sur le coffrage et suivant le procédé les appuis travaillent à la compression ou a la traction= Des appuis travaillant à la compression sont avantageusement des poutres en treillis ou des poutres à entretoises perforées, disposées transversalement au tracé du câble d'armature, et dont la surface destinée a recevoir l'acier d'armature est courbe r les poutres en treillis ou les poutres à entretoises creuses s'appuient directement sur le coffrage de forme convexe Ces poutres peuvent avoir une dimension aussi grande que la dimension correspondante du coffrage pour que ces poutres s'étendent sur toute la largeur ou toute la hauteur du coffrage.On peut également n utiliser que des segments de poutre qui sont mis en place dans la zone destinée à recevoir l'armature Si l'armature doit prendre appui sur des parois de coffrage à courbure concave, on utilise des appuis travaillant à la traction Ces appuis comportent avantageusement un étrier en forme de U qui reçoit un galet rotatif entre les deux branches de l'étrier en U. la partie centrale de l étrier étant d'abord solidarisée du coffrage concave par l intermédiaire d:une vis qui peut se desserrer de l'extérieur du coffrage. Pour la mise en oeuvre du procédé il faut que ce dispositif de tension présente une structure simple et soit d'une manipulation facile , en outre: ce dispositif doit pouvoir s'appliquer directement sur le coffrage. Un teldisposit-ifde de tension muni d'une pince destinée à prendre l'acier d'armature à mettre sous tension, et à créer une force de tensions par exemple par un vérin hydraulique, se caractérise avantageusement en ce qu'il comprend un pied s'appuyant sur le coffrage ainsi qu'un autre pied muni d'un crochet qui vient prendre dans une rainure à contre-dépouille, prévue dans le coffrage, le bec du crochet étant tourné du côté du pied qui s'appuie sur le coffrage, et la pince prévue sur le bras de levier pivotant, comporte un anneau de garniture à cavité conique pour recevoir un cône de serrage en plusieurs parties et l'anneau de garniture comporte sur son côté tourné vers le coffrage, une cavité en forme de fente pour l'introduction par le côté de l'acier d'armature à mettre sous tension Suivant que le dispositif est utilisé sur des parois de coffrage concaves ou convexes, la forme est différente. Une presse de tension pour un coffrage convexe peut être réalisée suivant une caractéristique de l'invention de façon que le premier et le second pieds fassent partie d'un étrier rigide dont la formme s'assimile à un L et dont le sommet reçoit de façon articulée un premier levier dont l'extrémité libre est reliée de façon articulée au levier portant la pince, les deux leviers et entre l'étrier rigide en forme de L et le premier levier le dispositif comportant respectivement un moyen de mise en tension. Par contre lorsque le dvpositfde tension est destinée à des coffrages concaves, à la fois le pied qui prend appui sur le coffrage que le pied muni d'un crochet, font partie d'un bras de levier respectif et les deux bras de levier ainsi que le levier portant la pince étant montés pivotants autour d'un axe commun, au moins un organe de tension étant prévu entre deux leviers voisins et le levier comportant le crochet se trouve entre les deux autres leviers. Un élément de construction en béton à surface courbe, muni d'aciers d'armature selon l'invention, se caractérise en ce que les aciers d'armature sont précontraints et ont un tracé polygonal par rapport a la surface courbe La présente invention sera décrite plus en détail a l'aide des dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue de-cessus dun réservoir de grandes dimensions: réalisé en béton et ayant une paroi cylindrique avec une armature précontrainte - la figure 2 représente un dispositif de serrage en vue de face la la figure 3 est une vue de coté du dispositif de serrage de la figure 1. la figure 4 montre l'application du dispositif de serrage selon les figures 2 et 3, dans le cas d'un coffrage convexe la figure 5 représente un second mode de réalisation d'un dispositif de serrage pour un coffrage concave. les figures 6 et 7 représentent chacune un organe de traction pour servir d'appuis pour les aciers d'armature3 ces figures étant respectivement prises en vue de face et en vue de côté. - la figure 8 représente un détail de l'invention - la figure 9 est une vue de côté d'un autre mode de réalisation d'un dispositif de serrage. La figure 1 est -lne vue de-dessus d'un réservoir de grandes dimensions de forme cylindrique ,- ce réservoir a par exemple un diamètre d'environ 12 mètres. Ce réservoir en béton, présente un axe vertical et se compose d'une paroi 1 munie dune armature 2 Cette armature est indiquée en tiretés.L'essentiel pour cette armature est d'avoir un profil polygonal et d'entre précontrainte De façon avantageuse, cette armature (ce qui n'apparaît pas à la figure 1) s'étend sur toute la hauteur de la construction c'est-à-dire verticalement par rapport au plan du dessin3 en étant disposée de façon hélico-Idale s le nombre de spires par unité de hauteur dépend du dimensionnement de la cons traction Pour mettre en place des aciers de précontrainter on utilise des dispositifs de serrage ou de presses de serrage qui coopèrent chaque fois deux par deux Les figures 2 et 3 représentent un dispositif de serrage pour la mise en place de câbles.Le dis positif de serrage comporte un étrier 3n rigide dont la forme est assimilable à une forme de L ; la plus grande branche de cet étrier 3 comporte une place d'appui 4 ; la branche la plus courte de cet étrier 3 comporte deux crochets 5 disposés l'un à côté de l'autre à une certaine distance ; les becs des crochets 5 sont dirigés vers la plaque d'appui 49 Au niveau du sommet de cet étrier 3 en forme de L, se trouve un levier 6 monté de façon articulée dont l'extrémité supérieure 7 comporte un autre levier 8 également monté articulé Ce levier 8 est dirigé vers le bas et forme avec le levier 6 qui le porte, un angle essentiellement aigU. Un vérin hydraulique 9 est prévu entre les deux leviers 6 et 8 ce vérin 9 permet d'écarter les deux leviers 6 et 8 l'un par rapport à l'autre Le levier 6 est également relié à un autre vérin 10, hydraulique, qui régle l'inclinaison de ce levier 6 par rapport à l'étrier 3 et permet de modifier cette inclinaison. L'extrémité inférieure libre du levier 8 porte une pince 11 pour recevoir l'acier d'armature à mettre sous tension Cette pince 11 se compose d'une bague de garniture 12 munie d'une cavité 13 inférieure, en forme de fente L'anneau de garniture 12 présente une cavité conique susceptible de recevoir un cone de tension, divisé ou un coin de tension 14 qui reçoit un câble de traction, entre ees parties . Lors de la mise en place de l'armature de précontrainte, on utilise au moins deux tels dispositifs de serrage dans le cas d'un coffrage convexe La figure 4 montre une telle application.La partie interne 15 du coffrage destiné à la réalisation d'une paroi cylindrique, comporte des découpes 18 en forme de rainures, réparties à des intervalles réguliers , ces découpes s'étendent sur toute la hauteur du coffrage Ces découpes en forme de rainures ont une dépouille à l'arrière et peuvent par exemple être réalisées à l'aide de profilés soudés sur les plaques de coffrage. Au voisinage de ces rainures et parallèlement à celles-ci on a fixé des appuis en tre-ilîtsl7 sur le coffrage 15 La surface d'appui d'un de ces supports 15 est légèrement courbée.Ces supports peuvent s'étendre sur toute la hauteur de la construction ou encore n'être prévus que de part en part Le câble de traction 21 est accroché par son extrémité gauche, non représentée, à l'aide d'un moyen adéquat cet accrochage se fait par exemple dans la semelle de la construc tison. La figure 4 montre que le câble 21 est déjà mis en place jusqu'au niveau de l'appui 17 réalisé sous forme d'organe travaillant à la compression La figure ne montre la phase de tension que dans le champ de tension compris entre les appuis 17 et 17' La presse de tension mise en oeuvre au niveau de l'appui 17, et qui a déjà été décrit ci-dessus, maintient avant tout la tension appliquée Un second dispositif de tension est mise en oeuvre au niveau de appui 17 a' la suite de l'appui 17 ans la direction périphérique Le crochet 5 vient prendre dans la rainure 18 du coffrage et la plaque d'appui 4 vient contre le côté intérieur du coffrege.Le dispositif est ainsi bloqué en soulèvement et en translation Le levier 6 est réglé par le vérin hydraulique de façon que la pince ll se trouve dans la position 22 representee en tireté ; dans cette positions le câble de tension 21 part de façon tendue de l'appui 17 et passe à une faible distance au-dessus de l'appui 17'.Puis, on met en oeuvre le vérin hydraulique 9 et on tend le câble 21 pour appliquer la tension néce aIre Lorsqu'on atteint cette tension qui est par exemple de 12 5 tonnes, on met en oeuvre le vérin 10 pour presser ou déposer le câble ainsi tendu par la paire de leviers 7. 8 contre le coffrage 15 et l'appui 17', jusqu'à ce que la section de câble. serrée par la pince et tendue. se trouve sur l'appui suivant non représenté. Puis, on met de nouveaule dispositif de serrage qui. au niveau de l'appui 17 est au repos pour écarter les coins de serrage 14 et permettre de dégager latéralement le dispositif de tension ; à à cet effet. on utilise la fente inférieure 13 de la bague de garniture 12 comme décrit ci-dessus. Cedispositif de serrage est mis en place au niveau de l'appui suivant: non repre senté, et on recommence l'opération décrite ci-dessus. Les opérations ainsi décrites se répètent alternativement; le long de la périphérie du coffrage 15, jusqu'à ce que le câble soit tendu sur toute sa longueur L'extrémité du câble est alors accrochée par des moyens non représentés.Lorsque l'armature est ainsi mise sous tension et que le dispositif de serrage sont enlevés,on recouvre les rainures 18 qui servent d'appuis pour recevoir les pinces de serrage, à l'aide de joints élastiques 19 (figure 8). Ces joints ont pour but d'éviter la pénétration du béton dans ces rainures. Loreque toute l'armature est mise en place on positionne le cof frage extérieur 16 et on coule du béton dans le volume délimité par les parties de coffrage 15 et 16. La figure 5 est une vue de face d'un dispositif de serrage utilisable avantageusement pour des coffrages concaves. Ce dispositif se compose de trois bras de levier (22, 23- 24) qui sont montés pivotants l'un par rapport à l'autre autour d'un axe commun 25. Le levier extérieur 22 comporte une plaque d'appui 4' qui sert d'appui pour la plaque de coffrage 16' L'autre levier extérieur 24 porte une pince 11 r qui a une forme correspondant à la pince décrite ci-dessus dans le cas du premier dispositif.Le levier médian 23 comporte un crochet 58O Pour appliquer la force de tension, le dispositif comporte un vérin hydraulique non référencé, entre le levier 24 et le levier 23. Pour régler l'angle entre les deux leviers 23 et 22, le dispositif comporte un vérin mécanique ou broche filetée- 40. L'angle à régler dépend de la courbure du coffrage 16'. La force de précontrainte qu'il faut appliquer au câble 21' est reçue dans cet exemple de réalisation par la paroi de coffrage 16'. Pour accrocher le câble 21', on utilise un organe de traction qui est représenté suivant deux vues aux figures 6 et 7. Chaque organe de traction se compose d'un étrier 26 en forme de U. La pince centrale de l'étrier porte un écrou 30 fixé par une soudure. Un goujon 27 constitue l'axe d'un galet d'appui 28 libre en rotation Dans ce cas également le coffrage 16 comporte une fente 32, , verticale ; le bord de cette fente est renforcé par des profils extérieurs 31. Ces appuis sont fixés par une vis 29, introduite de l'extérieur! et venant contre la paroi intérieure 16' du coffrage. Ces appuis sont normalement fixés à la paroi du coffrage lorsque les galets libres 28 ne sont pas encore mis en place ; on met ainsi le câble 21 ' dans les étriers en forme de U, puis on monte les galets 28 en mettant en place les goujons 27. A la suite de cette opération, on procéde pas à pas d'un appui à l'autre pour tendre le câble 21' comme cela a été décrit en détail en relation avec la figure 4 ; à cet effet, on utilise également et de façon alternée deux dispositifs tension. Lorsque le câble 21 est tendu, et que le coffrage est terminé, on introduit le béton et on laisse durcir, puis on enlève les vis 29N puis le coffrage 16'. Entre les appuis selon les figures 6 et 7 qui sont alignés dans la direction verticale, on place des joints élastiques fermant les fentes verticales, pour éviter toute fuite de béton. La figure 9 est une vue de côté d'un autre dispositif de tension.Ce dispositif comporte un bloc de tension 41 à deux pieds; un levier 43 est monté pivotant autour de l'axe 42 sur ce bloc 41; ce levier 43 porte un vérin 44. La tige de piston 45 de ce vérin 44 porte une pince 11" munie d'une bague de garniture, fendue et de coins ou de cônes de tension, divisés, comme cela a dézà été décrit dans la partie précédente de la description Le levier 43 ainsi que le vérin 44 sont montés pivotants autour de l'axe 42 par un second vérin 46 pour basculer le câble tendu, sur l'appui L'utilisation de cette presse de tension résulte sans difficulté des indications précédentes La présente invention permet de réaliser des constructions à surface courber et de les munir d'une armature de précontrainte} en accrochant l'armature pour former un tout dans l'élément en béton de façon que cette armature puisse donner les meilleure résultats. Les vérins hydrauliques peuvent également etre remplacés par des organes de tension purement mécaniques tels que des vérins mécaniques ou des broches filetées. La presente invention ne se limite pas a des câbles d'armature au sens strict du terme et on peut également utiliser des éléments d'armature à section pleine ou autres. REVENDICATIONS 10) Procédé de mise en place d'aciersd'armature de précontrainte dans des éléments de construction polygonaux ou à symétrie de rotation, destinés à etre réalisés en béton et ayant des surfaces courbes par exemple dans la paroi de réservoir en béton, de forme cylindrique ou de coquilles en béton, au moins un coffrage courbe ou polygonal étant prévu pour couler le béton, procédé caractérisé en ce que des appuis (1?y 17' ; 28) constitués par des éléments de traction et/ou de compression sont prévus sur le coffrage (15- 16') de préférence à intervalles réguliers, la hauteur de ces éléments étant inférieure à l'épaisseur du béton à réaliser à laide du coffrage un câble d'armature (21, 21') ancré à une extrémltév étant mis en place sur les appuis (17, 17'; 28), et est tendu pas à pas, d'un appui à l'autre, à l'aide de deux dispositif5 de tensionr mis en oeuvre alternativement, et le câble d'armature (21! 21') tendu est mis en place suivant un tracé polygonal par rapport à la courbure du coffrage (15, 16, 16') déterminant l'élément en béton à fabriquer. 20) Appui pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les appuis (17, 17') sollicités à la compression sont réalisés sous forme de poutres en treillis, ou de poutres à entretoises courbes, disposées transversalement par rapport au tracé des aciers d'armature (21), et dont la surface (20) destinée à servir d'appui de l'acier d'armature (21) est courbe, et les poutres en treillis (17; 17') s'appuient directement sur le coffrage (15) de forme courbe convexe. 30) Appui pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que cet appui sollicité à la traction, est constitué par un galet (28) porté par un étrier (26) en forme de U, cet étrier (26) étant maintenu par son entretoise à l'aide d'une vis (29), desserrable de l'extérieur, sur un coffrage (16') à courbure concave. 40)Dispçsîtifde tension pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, à l'aide d'une pince destinée à saisir l'acier d'armature, à tendre, et d'un organe de tension créant la force de tension, par exemple d'un vérin hydraulique, dispositif caractérisée en ce qu'il comporte un pied (3, 22) s'appuyant sur le coffrage (15, 16') ainsi qu'un autre pied muni d'un crochet (5, 5') qui vient prendre dans une rainure (18) à contre-dépouille, prévue dans le coffrage (15, 16'), le bec du crochet (5, 5') étant tourné du côté du pied qui s appuie sur le coffrage (15, 16'), et la pince (11. 11') prévue sur le bras de levier pivotant: comporte un anneau de garniture (12) à cavité conique pour recevoir un cône de serrage en plusieurs parties et l'anneau de garniture (12) comporte sur son côté tourné vers le coffrage (15 16'). une cavité (13) en forme de tente; pour l'introduction par le coté de l'acier armature (21, 21-) 3 mettre sous tension 5 ) Dispositif de tension selon la revendication 4, caractérisé en ce que le pied (3) ainsi que le pied muni d'un crochet (5), font partie d'un étrier rigide dont la forme est assimIlable à un L, et qui porte de façon articulée un levier (6), dont l'extrémité libre (7) comporte un levier (8) portant la pince (11), les deux leviers (6, 8) formant un angle essentiellement aigü, variable, et à la fois entre les deux levier@ (6, 8) et entre étrier rigide en forme de Lainai que l'un des leviers (6) il est prévu un dispositif de tension 9, O) par exemple un vérin hydraulique. 6 )Dispositif de tension selon la revendication 4, caracté- risée en ce qu'a la fois le pied (22) s'appuyant sur le coffrage (16') que le pied muni du crochet (5') font partie d'un levier respectif et les deux leviers (22, 23) ainsi que le levier (24) portant la pince (11@) sont montés articulés autour d'un axe (25), commun, au moins un organe de tension étant prévu entre deux leviers adjacents (22-23 , 23-24) et le levier (23) portant le crochet (5') est situé entre les deux autres leviers (22, 24).