Brevet FR2424375A1 — publié le 19791123

La présente invention concerne de nouveaux dispositifs d'assemblage de structures mixtes composées de béton armé d'éléments métalliques tels que par exemple, des ronds acier ou des bacs métalliques faisant office de coffrages. De telles structures sont de plus en plus utilisées sous forme de poutres et poteaux préfabriqués, et assemblées entre elles pour constituer des ossatures de bâtiments, halls, hangars, immeubles et ouvrages de génie civil de toutes sortes. Les poutres béton se prêtent mal aux assemblages traditionnels par boulons, rivets, collages ou soudures. Au niveau des assemblages, il est nécessaire de transmettre entre ces diverses structures, des efforts tranchants et des moments de flexion souvent treks importants. La fragilité du béton dans les zones de traction, les risques de fissuration rendent complexe la réalisation de ces assemblages, car il faut maintenir le béton en compression malgré sa tendance au fluage et au retrait tout en ayant la possibilité de transmettre des efforts importants et concentrés. La présente invention a pour objet de proposer de nouveaux dispositifs d'assemblages de structures mixtes, répondant aux conditions requises et précédemment exposées. Ces nouveaux dispositifs sont plus économiques, et facilitent les opérations d'assemblages. Ils permettent d'obtenir un nouveau type industriel de charpente en treillis, à barrettes ou à caissons, avec membrures constituées de structures mixtes acier et béton. La figure 1 représente en perspective une partie de portique principalement constitué de structures mixtes acier et béton, assemblées suivant l'invention. Les figures 2 et 3 sont des vues de faces, montrant l'implantation à l'intersection de structures mixtes d'éléments d'assemblages 1, représentés schématiquement par des croix. Les figures 4, 5, 6 et 7, sont des coupes longitudinales détaillées de différents éléments d'assemblages 1, représentées schématiquement figures 2 et 3. La figure 8 représente une coupe horizontale au travers du poteau de la figure 1. Les figures 9 et 10 montrent, en perspective, des barrettes de liaison entre structures mixtes. Les figures Il et 12 montrent, en coupe transversale et aprbs assemblage, les barrettes représentées figures 9 et 10. La figure 13 représente, en perspective, un type de connecteur entre bac de coffrage et béton. Les figures 14 et 15 représentent en coupes, des types de connecteurs en forme de clous ou de tubes. Se référant aux figures 4 à 7, les structures mixtes 2a, 2b, 2c et 2d, par exemple, devant faire partie d'un même assemblage, comprennent chacune un jeu de douilles métalliques alésées 3a, 3b, 3c et 3d, enrobées par le béton 4 et traversant les dites structures 2a à 2d. Pour un même assemblage, les dits jeux de douilles 3a à 3d, exécutées en tubes acier étiré de préférence, présentent une même configuration permettant d'aligner un à un, de façon suffisamment précise, les alésages des douilles 3a d'un même jeu, avec les douilles 3b, 3c et 3d des autres jeux, de façon à pouvoir introduire dans chaque alignement de douilles ainsi obtenu au moins un organe d'emboitement à expansion; tel que selon I'invention, un organe d'emboitement constitué d'au moins un jeu de coquilles métalliques 6 ( figures 4, 5, 6 et 7 ) équipées de dispositifs d'expansion.Ces coquilles 6 comprennent des faces d'appui extérieures 7, de diametre analogue au diamètre intérieur des douilles 3, permettant leur blocage au droit des plans de contact, entre structures assemblées, entre 2a et 2b par exemple, de façon à transmettre sans jeu, par cisaillement, des couples de torsion et des efforts tranchants entre douilles 3a et 3b et de ce fait, entre structures mixtes 2a et 2b. Les faces d'appui 7 de ces coquilles seront de préférence, exécutées en relief, pour permettre d'absorber les écarts de paral- lélisme pouvant exister entre les douilles 3a à 3d d'un même alignement. Se référant à la figure 4, le dispositif d'expansion est par exemple constitué de deux boulons 8a et 8b, dont les têtes, de révolution ou non, à ergot ou non, présentent chacune une partie inclinée 9a et 9b, associée à des parties inclinées correspondantes 10a et lOb, ménagées à la surface des coquilles 6. Se référant à la figure 5, le dispositif d'expansion est par exemple constitué d'un cylindre 11 à deux bouts côniques 13a et 13b, dont l'inclinaison est associée aux parties inclinées 10a et 10b des coquilles 6. Une pièce intermédiaire 12, un tirant de portique par exemple, peut prendre appui sur le cylindre il. Se référant à la figure 6 le dispositif dtexpansion est par exemple, constitué de deux boulons 8a et 8b, et drun ou plusieurs tirants intermédiaires 14, les pièces 8a, 8b et 14, présentent des parties inclinées 9a, 9b, 9c et 9d, associées aux parties inclinées 10a, 1Ob, 10c et 10d des coquilles 6. Se référant à la figure 7, les coquilles 6 comprennent à leur partie centrale des barrettes de liaison 15, permettant l'assemblage deux à deux de quatre structures mixtes 2a et 2b, 2c et 2d. Se référant aux figures 4 à 7, l'expansion des coquilles s'obtient par serrage des boulons 8a, 8b, ou d'organes équivalents, tels que goujons à embases 16a et 16b, les organes 8 et t6, prenant appui sur des pinces telles que 17a et 17b. Se référant aux figures 4 à 7, selon l'invention, au moins une base 18 d'une douille 3 peut être munie d'un flasque métallique 19, par exemple une rondelle assemblée par soudure à cette douille 3, et ayant pour fonction de fretter le béton au moment de la transmission des efforts. Se référant à la figure 6, dans le cas de structures armées de bacs acier, galvanisé de préférence, faisant également office de coffrage, les fonds de bacs 21, peuvent remplir le rôle des flasques métalliques 19. Dans ce cas, des trous 22 emboutis dans les fonds des bacs 21, et de préférence munis de rebords 23, assurent le maintien et le positionnement des douilles 3. Figures 4 à 7, à noter que selon l'invention, les organes d'expansion tels que 8 et 16 peuvent assurer conjointement le serrage entre elles des structures mixtes telles que 2a à 2d, et éventuellement de pinces intermédiaires telles que 12. A noter que pour limiter le fluage du béton 4, ce serrage s'effectue uniquement par l'intermédiaire des piNces métalliques, douilles 3a à 3d et pièces intercalaires 12. Pour celà, il faut prendre soin que les flasques 19, ou les fonds de bacs 21, au moment de leur positionnement, et le béton 4 au moment du coulage, soient disposés à fleur ou légèrement en retrait par rapport aux bases 18 des douilles 3. Figure 3, l'écart angulaire entre la position de deux structures assemblées 2a et 2b, est prédéterriné par 1 t écart angulaire existant entre les configurations de leurs éléments t, autrement dit, de leurs douilles d'asseiblage. Se référant à la figure 8, pour faciliter l'assemblage de structures mixtes 2a et 2b, armées de bacs 20a et 20b, formant coffrage, les dits bacs comprennent aux niveaux de leurs ailes 28a et 28b, des bourrelets 29a et 29b parallèles à leurs génératrices et obtenus au formage des dits bacs, par repli jointif de la tôle les constituant. Chacun de ces bourrelets 29, constitue une cavité 30a et 3Ob, restant isolée au moment du coulage du béton 4a et 4b.Cette disposition permet apres eoulage du béton, la fixation éléments de liaison ou traverses 31 comprenant au niveau des ailes 28, à l'opposé des bourrelets 29, des appuis 32, disposés de telle sorte que sous l'action d'éléments de serrage placés au niveau des bourrelets 29a et 29b, par exemple des boulons 33 associés à des contreplaques 34, on constate que les bourrelets creux 29a et 29b s'écrasent, le métal qui les constitue est refoulé en appui des tiges de boulons 33. Il se crée ainsi, un niveau de compression important entre les tiges des boulons 33 et les appuis 32, qui maintient avec encastrement l'écartement des structures 2a et 2b. L'installation de telles barrettes permet de réaliser par liaisons orthogonales entre structures mixtes des poutres ou poteaux hyperstatiques; on obtient de même des poutres en treillis, en installant entre des membrures mixtes, telles que 2a et 2b, un réseau triangulé de barrettes métalliques, d'inertie, de section et d'élancement correspondant aux efforts mis en jeu. L'installation, sur toute la longueur des ailes 28a et 28b, d'une barrette unique, conduit à la constitution d'une poutre caissonnée. Les figures 9, 10, Il et 12, montrent deux types de barrettes 31a et 31b particulierement économiques, supprimant l'emploi de boulons et contreplaques 33 et 34. L'écrasement des bourrelets 29 représentés en position écrasés sur les figures 14 et 15 est alors obtenu par sertissage des oreilles 35 directement embouties dans les barrettes 31a et 31b, et ensuite repliées sur les bourrelets 29, qu'elles écrasent. 3es ergots 36 également emboutis dans les barrettes 31a et 31b, remplissent les fonctions des appuis d'é- querre 32 ( figure 8 ). Dans le cas de structures mixtes armées de bacs 20 ( figure 6 ), faisant office de coffrage, pour que ces bacs participent à la résistance de la structure mixte, il est nécessaire que des liaisons soient assurées entre les fonds 21 de ces bacs et le béton 4, le plus simplement par des connecteurs métalliques. Figure 13, ces connecteurs sont réalisés par emboutissage de languettes 37, obtenues par n crevés rabattus n à même la tôle des bacs 20. les languettes 37 peuvent comprendre des reliefs 38, facilitant l'accrochage du béton 4. Figures 14 et 15, ces connecteurs sont constitués de pointes ou clous 39 ou de tubes creux 40 permettant le passage de boulons ou tirants 41. Les dits connecteurs, galvanisés de préférence sont emmanchés à force au travers de la tale des bacs 20, prépoinçonnée pour faciliter leur introduction. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'être décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications tombant dans l'esprit et le champ d'application des revendications annexées. REVESDICATIONS t) Dispositifs d'assemblage de structures mixtes composées de béton armé d'éléments métalliques tels que des ronds acier ou des bacs métalliques faisant office de coffrage, les dits dispositifs étant constitués de jeux de douilles associés à chacune des dites structures, les dites douilles traversant les dites structures, et présentant pour chacune de ces structures, une même configuration permettant, en position d'assemblage, leur alignement entre les différents jeux, de façon à permettre l'introduction dans chacun des dits alignements, d'organes d'emboitement présentant au moins un dispositif d'expansion bloquant les dits organes d'emboitement, à l'intérieur des dites douilles, au droit des plans de contact entre les dites structures mixtes et dans lesquels les dits organes d'emboitement à expansion sont constitués d'au moins un jeu de coquilles de diamètre extérieur analogue au diamètre intérieur des dites douilles, les dites coquilles comportant des rampes inclinées sur lesquelles peuvent agir les dits dispositifs d'expansion. 2) Dispositifs conformes à la revendication 1, dans lesquels les faces de contact des dites coquilles avec les dites douilles sont disposées en relief. 3) Dispositifs conformes aux revendications t et 2, dans lesquels les dits dispositifs d'expansion assurent conjointement le serrage entre elles des dites structures mixtes. 4) Dispositifs conformes aux revendications 1 à 3, dans lesquels une ou plusieurs douilles d'une même structure peuvent comprendre des flasques métalliques affleurant au moins l'une des bases des dites douilles. 5) Dispositifs conformes aux revendications 1 à 4, dans lesquels les dites structures sont armées de bacs métalliques faisant office de coffrages et dans lesquels les dites douilles affleurent les surfaces extérieures des dits bacs, les dits bacs étant eux mêmes préalablement poinçonnés pour permettre le passage et le maintien en position des dites douilles avant coulage du béton constituant les dites structures. 6) Dispositifs conformes aux revendications t à 5, dans lesquels les dites structures sont armées de bacs métalliques faisant office de bacs de coffrage, les dits bacs comportant au niveau de leurs ailes, au moins un bourrelet parallble aux génératrices des dits bacs, le dit bourrelet étant obtenu par repli jointif de la tôle des dits bacs de façon à présenter une cavité restant isolée au moment du coulage du béton et pouvant après coulage du dit béton s'écraser localement sous l'action d'un organe de serrage, et dans lesquels les dites structures sont reliées par des traverses métalliques prenant appui sur les dites structures à l'opposé des dits bourrelets et fixés aux dites structures aux niveaux des dits bourrelets par des organes de serrage de façon qu'à la suite de l'écrasement des dits bourrelets qui en résulte, il s'établisse, entre les dits appuis des dites traverses et les dits organes de serrage, un niveau de pression qui réalise l'encastrement des dites traverses avec les dites structures et dans lesquels les dits organes de serrage obtenus à même le métal des dites traverses sont constitués de parties métalliques de préférence embouties, à rabattre sur les dits bourrelets par opération de sertissage. 7) Dispositifs conformes aux revendications 1 à 6, dans lesquels les fonds des bacs, faisant office de coffrage des structures mixtes, comprenant des languettes embouties à même la tôle des dits bacs, les dites languettes pénétrant dans le béton des dites structures et présentant des reliefs facilitant leur accrochage avec le dit béton. 8) Dispositifs conformes aux revendications 1 à 7, dans lesquels les fonds des bacs faisant office de coffrage des dites structures sont prépoinçonnés pour permettre l'emmanchement à force au travers de la tôle constituant les dits fonds de bacs, de pointes, clous ou tubes creux ayant pour fonction d'établir des liaisons entre les dits bacs et le béton des dites structures.