Brevet FR2417597A1 — publié le 19790914

L'invention a pour objet un dispositif de construction à poutre métallique et dalle en béton et son procédé de fabrication. On a depuis longtemps cherché à tirer le parti optimal des qualités qui sont propres, d'une part, à l'acier et, d'autre part, au béton. On a déjà proposé d'utiliser, en conjonction avec une poutre ou poutrelle à semelle, une dalle en béton solidarisée avec la semelle de la poutre par des connecteurs dépendant de ladite semelle et noyés dans le béton de la dalle. Un tel dispositif composite de construction est bien adapté pour certaines utilisations. La présente invention a pour objet un dispositif composite de construction à poutre métallique et dalle de béton solidaire de ladite poutre par des connecteurs fixés sur celle-ci, caractérisé en ce que la poutre est dans une condition de pré contrainte qui en provoque une déformation élastique opposée à celle qui résultera de la charge et éventuellement de la surcharge que le dispositif de construction est destiné à supporter. I1 a été constaté qu'un dispositif composite de construction à poutre métallique pré contrainte et dalle de béton dans laquelle sont noyés des connecteurs solidaires de la poutre présente des caractéristiques de résistance mécanique exceptionnellement élevées qui, pour de nombreuses réalisations, permettent d'aboutir à une véritable révolution dans la construction. D'une part, en effet, il -devient possible, avec une poutre métallique plus légère, non seulement de supporter victorieusement les contraintes que subit le dispositif lors de l'utilisation, mais aussi de respecter les réglementations en vigueur, notamment eu égard à la flèche limite. Avec un dispositif selon l'invention, il est possible de faire appel à un profilé en métal de haute élasticité. Non seulement un gain en poids est obtenu, mais en outre une économie notable est réalisée. La précontrainte de la poutre métallique ou profilé, caractéristique de l'invention, s'effectue avantageusement en soumettant ce dernier à un effort tendant à rapprocher deux zones du profilé éloignées longitudinalement. Le plus simplement, cet effort est un effort de traction appliqué à un câble ou autre tirant dont une extrémité est accro chée en un point du profilé alors qu'un autre point, éloigné du profilé, est immobilisé par ancrage après précontrainte. Selon un mode d'exécution, la précontrainte intéresse toute la longueur du profilé. Selon une variante, elle en intéresse seulement une partie. L'invention prévoit un mode d'exécution suivant lequel on exerce simultanément ou successivement plusieurs précontraintes réparties sur la longueur du profilé et cela en fonction du signe de la contrainte auquel ledit profilé sera soumis lors de l'application des charges et surcharges que le dispositif est destiné à supporter. Les moyens d'exercice de la précontrainte sont habituellement appliqués sur une des semelles du profilé opposée à celle avec laquelle la dalle est solidarisee. L'invention n'exclut cependant pas l'exercice de la précontrainte sur la semelle à laquelle la dalle est adjacente. On peut aussi exercer la précontrainte en un autre endroit du profilé, y compris sur l'axe neutre. Le câble ou analogue pour l'exercice de la traction de précontrainte est disposable par exemple sur l'une et/ou l'autre des faces d'une semelle. Habituellement, la coulée de la dalle de béton a lieu après la précontrainte de la poutre métallique. En variante, la pré contrainte a lieu après solidarisation de la dalle de béton avec le profilé métallique. L'invention n'exclut pas l'utilisation d'une dalle à précontrainte autonome, soit longitudinale, c'est-à-dire parallèle à la direction du profilé, soit transversale. L'invention vise aussi les ensembles de construction comprenant un ou plusieurs dispositifs composites de construction à dalle de béton et profilé métallique précontraint, comme des b ti- ments, des ouvrages d'art, notamment des ponts. En tous les cas, le procédé de l'invention est de mise en oeuvre simple et s'adapte facilement aux conditions particulières requises. La description qui suit, faite à titre d'exemple se réfère aux dessins annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif composite de construction sans pré contrainte; la figure 2 est une vue d'un profilé faisant partie du dispositif après avoir subi une précontrainte, la figure 3 est une vue en coupe transversale d'un dispositif de construction; la figure 4 est une vue en coupe transversale d'un profilé avec une autre disposition des câbles de traction; la figure 5 est ùne vue d'un dispositif de construction muni d'une installation de mise sous précontrainte; la figure 6 est une vue analogue à la figure 5, mais pour une autre forme de réalisation; la figure 7 est une vue en coupe transversale pour une disposition de câbles; la figure 8 est une vue analogue à la figure 7, mais pour une autre disposition. Dans la forme de réalisation représentée sur les figures 1 à 4, le dispositif composite de construction selon l'invention comprend une poutre métallique li constituée par un profilé 12 à section en double I, c'est-à-dire comprenant une âme 13 flanquée d'une semelle inférieure 14 et d'une semelle supérieure 15. Le dispositif de construction est, par exemple, destiné à être utilisé avec la poutre 11 reposant à ses extrémités sur deux appuis al et a2. Sur la face supérieure 16 de la semelle 15 sont fixés des connecteurs 17, ou tiges, en acier, avantageusement rapportés par soudure par rapprochement sur la semelle 15. Les connecteurs 17 forment deux ou un plus grand nombre de rangées longitudinales et ils sont noyés dans une dalle 18 en béton, avantageusement arme, qui constitue le second élément du dispositif de construction.Suivant ses dimensions, la dalle 18 peut être solidarisée avec un ou plusieurs profilés. La répartition des connecteurs 17 dépend des conditions dans lesquelles le dispositif de construction est appelé à travailler. Dans le cas où le dispositif de construction est destiné à reposer sur deux appuis d'estrémité, les connecteurs sont d'autant plus serrés qu'ils sont proches des extrémités de la poutre ou profilé. Suivant l'invention, un moyen d'attache 19 est appliqué contre une tranche d'extrémité 21 du profilé (âme ou semelle) faisant partie d'un câble 22 et des moyens de traction schématisés par la flèche 23 sont prévus pour exercer une traction à 1' extré- mité opposée 24 du câble. La traction provoque, dans le profilé, une compression longitudinale qui peut se traduire par une légère flèche, comme montré schématiquement sur la figure 2. Des moyens d'ancrage après mise en précontrainte sont prévus, comme schématisé en 25, coopérant avec la tranche 26 de l'autre extrémité du profilé (âme ou semelle) et solidaires du câble pour maintenir cette précontrainte. Cette précontrainte, qui intéresse l'ensemble du profilé, tend à être transmise au sein de la dalle 18 par les connecteurs 17. Le dispositif de construction ainsi obtenu, à profilé métallique et dalle en béton, très sensiblement identique dans son apparence à un dispositif de construction dite classique, non soumis à une pré contrainte, présente cependant par rapport à celui-ci des caractéristiques mécaniques notablement plus élevées. Il supporte victorieusement des charges et surcharges supérieures à celles que peut supporter un dispositif de construction classique comportant un profilé métallique de même poids, solidaire de la dalle en béton. Ou bien un dispositif de construction, précontraint selon l'invention par son profilé métallique, peut être constitué avec un profilé plus léger qu'un dispositif de construction dite classique. L'invention prévoit notamment aussi l'application d'un profilé en un métal à haut module d'élasticité. Dans le mode d'exécution représenté sur la figure 4, on prévoit deux câbles de traction 31 et 32 placés en regard de la face inférieure 33 de la semelle inférieure 14. Dans la variante montrée sur la figure 3, on prévoit deux câbles de traction 34 et 35 de part et d'autre de l'âme 13 et en regard de la face supérieure 36 de la semelle inférieure 14. Dans le mode d'exécution montré sur la figure 5, le câble de traction 37 exerce son action entre des attaches 38 et 39 qui sont distantes des extrémités 41 et 42 du profilé. On se réfère maintenant à la figure 6. Elle est relative à un dispositif de construction comprenant une poutre ou poutrelle constituée par un profilé métallique 43 et destinée à reposer sur des appuis d'extrémité al et a2 et des appuis intermédiaires a3 et a4. L'invention prévoit alors de mettre le profilé 43 sous précontrainte en prévoyant des attaches 44 et 45 situées entre les appuis a3 et a4 de manière à mettre sous compression la partie de la poutre ou poutrelle comprise entre lesdites attaches, et elle prévoit, sensiblement à l'aplomb des appuis a3 et a4, de part et d'autre de ceux-ci, des attaches 46 et 47 d'une part, et 48 et 49 d'autre part, servant à l'accrochage de câbles de traction ou autres tirants 51 et 52. On met ainsi sous compression les zones de la poutre situées entre les attaches al et a3 et les attaches a2 et a4 respectivement. Le dispositif de construction comprenant la poutre ainsi mise sous précontrainte, solidaire par sa semelle supérieure 53 d'une dalle en béton 54, est ainsi mis dans les conditions les meilleures pour résister aux charges et surcharges s'exerçant sur la face supérieure de la dalle. Lorsque les attaches 46 et 47 d'une part, et 48, 49 d'autre part, sont sur la face supérieure de la semelle supérieure 53, elles restent noyées à l'intérieur de la dalle. L'invention prévoit un mode d'exécution suivant lequel les attaches 46-49 sont sur la face inférieure 55 de la semelle supérieure 53. Dans le mode d'exécution montré sur la figure 7, le câble 50 tendu entre les attaches 44 et 45 est sur la face inférieure 56 de la semelle inférieure 57. Dans le mode d'exécution selon la figure 8, les câbles de précontrainte, respectivement 58 et 59 sont placés respectivement au-dessus de la semelle supérieure et en dessous de la semelle inférieure. Dans tous ces modes d'exécution, la précontrainte de l'élément-métallique est effectuée avant coulée et durcissement de la dalle. Cependant, en variante, la dalle est d'abord coulée et durcie et la précontrainte de la poutre est exécutée après solidarisation de la dalle avec la poutre. Dans l'un et l'autre cas, la dalle peut etre soumise à une précontrainte qui lui est propre, soit parallèle à la précontrainte de la poutre, soit transversale à cette dernière. I1 n'est pas exclu de tenir compte de la précontrainte de la dalle pour déterminer l'intensité optimale de la précontrainte à appliquer au profilé métallique. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de construction à poutre métallique, solidaire sur sa face supérieure d'une dalle en béton, utilisable notamment en tant que plate-forme, plancher, pour la construction de bâtiments, d'ouvrages d'art,comme des ponts, etc., caractérisé en ce qu'en l'absence de charge sur la dalle, la poutre présente une déformation élastique de sens opposé à celle qui doit résulter de l'application d'une charge ou surcharge prévue pour l'utilisation du dispositif. 2.- Dispositif de construction selon la revendication 1, destiné à reposer sur deux appuis, caractérisé en ce que la poutre présente entre ses zones d'appui une convexité vers le haut résultant d'une déformation élastique. 3.- Dispositif de construction selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif destiné à reposer sur des appuis d'extrémité de la poutre est déformé élastiquement pour présenter une convexité vers le haut sur l'ensemble de sa longueur. 4.- Dispositif de construction selon la revendication 1, destiné à reposer sur des appuis d'extrémité et des appuis intermédiaires, caractérisé en ce que la poutre présente une convexité centrale vers le haut. 5.- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la poutre présente également des incurvations d'extrémité 6.- Dispositif de construction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la dalle est solidarisée avec la poutre par des connecteurs dépendant d'une semelle de celle-ci. 7.- Dispositif de construction selon la revendication 1 caractérisé en ce que la dalle est également pré contrainte. 8.- Procédé de fabrication du dispositif de construction selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on soumet la poutre à une précontrainte lui conférant une déformation élastique opposée à celle qu'elle est destinée à subir sous l'effet de la charge ou surcharge à laquelle le dispositif est destiné à etre soumis. 9.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on exerce une compression entre deux zones distantes longitudinalement de la poutre par l'exercice d'une traction sur un câble ou autre tirant. 10.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on exerce une compression entre les extrémités de la poutre. 11.- Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'on exerce une compression entre des pointa intermédiaires de la poutre. 12.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la précontrainte est exercée sur la semelle opposée à celle portant la dalle. 13.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la précontrainte est exercée sur la semelle adjacente à la dalle. 14.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la pré contrainte est exercée avant la coulée de la dalle. 15.- Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la précontrainte est exercée après coulée et solidarisation de la dalle avec la profilé. 16.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 8 à 15.