Brevet FR2433619A1 — publié le 19800314

La présente invention concerne une liaison métallique entre planchers- dalles continus et poteaux en béton armé, d'un immeuble construit avec des planchers levés. Ces liaisons assurent la stabilité sous sollicitations verticales et horizontales. Une structure en planchers levés et poteaux doit être stable sous les charges verticales et les poussées horizontales, dues aux vents ou aux séismes. OD peut assurer cette stabilité séparément pour chacune de ces sollicitations : - pour les sollicitations verticales, on peut réaliser des liaisons entre poteaux et planchers, du type mécanique de ',l'appui simple" ou de "l'articulation", mais qui ne rendent pas indéformable ltangle entre ces deux éléments. - pour les sollicitations horizontales, on peut se relier à un édifice intérieur très rigide, comme la cage d'escalier ou d'ascenseur, ou bien à des voiles rigides dans leur plan, comme les murs pignons ou refends. C'est ce genre de solution qui a été utilisée jusqu'à présent. I1 est par contre concevable de réaliser une liaison, qui concentre les deux fonctions et qui répond en même temps à tous les impératifs de la construction par planchers levés, ainsi qu'à la technique de la préfabrication et aux conditions de sécurité. La liaison présentée est du type "encastrement élastique" qui empoche toute translation et toute modification de l'orthogonalité entre le plan du plancher et la direction (verticale) du poteau. Afin de satisfaîre à tous les impératifs précités, cette liaison est constituée comme suit Pour la fonction de stabilité dans la technique de la préfabrication séparée des poteaux et des planchers, la liaison consiste en a. une chemise en acier, qui entoure localement le poteau au niveau du plancher (Fig. 1 ; 1) et b. un collier en acier incorporé à la dalle (Fig. 1 ; 2). Les deux pièces sont-soudées à la partie supérieure et inférieure (Fig. 5 ; 3). La chemise épouse la forme du poteau (Fig. 1 ; 4). Elle a une hauteur de l'ordre du double de l'épaisseur du plancher et elle est symétrique au plan moyen de celui-ci. La chemise est en tôle rugueuse, "striée ou bosselée" sur la face qui touche le béton du poteau, ce qui augmente de beaucoup la capacité de transmission de la charge verticale du plancher au poteau. En cas de sollicitations extrêmement importantes, les bords de la chemise, ou même les extrémités des barres du plancher, peuvent être reliées par des barres traversant le poteau (Fig. 2 ; 5, 6). Le collier est constitué d'un profilé métallique de section U-couché (largeur des ailes : variable) et forme un cadre fermé. I1 est incorporé à la dalle du plancher levé au moment de son bétonnage au niveau du sol, mais il a déjà été enfilé sur le poteau, si celui-ci a été implanté à l'avance. La section U est nécessaire pour les raisons suivantes - Elle raidit le bord de la dalle. - Lorsque ce profilé sera fixé à la chemise par des cordons de soudure, aussi bien à son angle supérieur qu'à son angle inférieur, les ailes horizontales permettront, grâce à la raideur dans leur plan, de recevoir les forces horizontales du couple d'encastrement et de les transmettre aux barres en acier de la dalle. Cela est valable autant pour l'encastrement sur la partie du collier perpendiculaire à la direction d'action du moment, que pour ltencas- trement sur la partie parallèle à la direction du moment. L'aile inférieure permet la constitution, dans le béton de la dalle, de "bielles inclinées" sollicitées en compression, formant un chapi teau qui éloigne considérablement du bord du poteau le coatour cri tique de cisaillement. Les soudures entre "chemises" et "colliers" sont effectuées sous forme de cordons, le long des bords supérieur et inférieur du collier. Par leur longueur, ces cordons créent une force résistante nettement supérieure au cisaillement vertical, du au poids du plancher et aux forces du couple du moment de dissymétrie, provoqué par la poussée du vent. Ces moments d'encastrement réalisent ainsi la stabilité de la structure. La soudure se fait par l'intermédiaire de cales de section trapèze (Fig. 5 ; 7), lorsqu'on admet un espace vide de un à deux centimètres entre chemises et colliers (Fig. 5 ; 8). Cela implique deux cordons de soudure, un cordon entre chemises et cale, un autre entre la cale et le collier. Dans le cas de fabrication précise des poteaux, cet espace peut être réduit à un ou deux millimètres. Les cales deviennent alors inutiles et on peut utiliser un seul cordon de soudures. L'espace vide mentionné peut être bourré ou injecté avec du mortier. Compatibilité de cette liaison avec la technologie de fabrication séparée des poteaux et des planchers - la "chemise" comporte des ouvertures de quelques centimètres (Fig. 2 ; 9), afin que - lors de la solidarisation par soudure du plancher et des poteaux - la vapeur d'eau, produite par la chaleur intense, puisse se dégager. - la hauteur de la chemise, de l'ordre du double de l'épaisseur du plancher, a comme but d'éviter qu'elle ne se déforme sous l'action de la soudure. - l'effet dessicateur de la soudure, sur le béton du poteau, est stric tement local et peu important. Lors des essais en laboratoire, en grandeur nature, on a constaté que la zone desséchée, avait une lar geur et une profondeur insignifiante par rapnort à la surface de contact de la chemise. Compatibilité avec le comportement mécanique des plaschers-dalles Les planchers-dalles se déforment un peu transversalement, sous le poids des charges, ce qui fait que des lignes de niveau quasiment circulaires se forment autour des poteaux. Si les poteaux et les colliers sont rectangulaires, -les coins de ces derniers provoquent dans le parement supérieur de la dalle des fissurations dirigées suivant les bissectrices des angles. Pour éviter ces fissurations, les coins des colliers seront découpés ou arrondis, afin que le contour du collier se rapproche d'une forme courbe (Fig. 1 ; 10).. Les armatures de la dalle, dans la zone du poteau, peuvent être reliées par soudure au collier. Pour pouvoir résister, l'aile inférieure du collier, qui provoque la constitution de bielles de compression dans la dalle, est reliée par des raidisseurs transversaux, à l'aile supérieure et à I'âme du profilé (Fig. 2 ; 11). Dans le but de réduire le nombre des opérations de fixation des raidisseurs, deux des côtés du collier - au cas où le collier est rectangulaire - ont la longueur totale du cadre, si bien que leurs âmes constituent des raidisseurs de rive pour les deux autres côtés. Les raidisseurs centraux ont une fonction supplémentaire : celle de délimiter un espace vide intercalaire. Leurs épaisseurs, ainsi que celles des ailes dans cette zone, sont dimensionnées en fonction des sollicitations particulières locales. Le chapiteau, formé par les bielles de compression du béton, éloigne le contour critique de cisaillement du parement du poteau, si bien que - lors des essais - il a été constaté un changement dans le comportement habituel des planchers-dalles : la dalle ne se casse plus par rupture brusque, en raison du cisaillement autour du poteau, mais par plasti fi cati on généralisée en flexion. Le coefficient de sécurité à la rupture a été aussi sensiblement amélioré. Fonction de pièce d'attache pendant le levage : Dans la technique des-planchers levés, les moteurs de levage sont situés sur les extrémités supérieures des poteaux. Les éléments de transmission sont des câbles (ou des chaînes ou des tiges métalliques). L'accrochage de ceux-ci se fait sur les colliers. Cette fixation doit etre démontable et le cable - lorsque le plancher en question est fixé aux poteaux - doit pouvoir traverser le plancher pour descendre et lever le plancher inférieur. Dans ce but, le collier est pourvu d'un ou deux passages verticaux, suivant la situation du poteau ou le type du moteur de levage (Fig. 1 ; 12). Pour réaliser ce passage, les ailes du collier sont élargies dans cette zone (Fig. 1 ; 13) ; les raidisseurs avoisinants, plus une plaquette périphérique, délimitent le passage (Fig. 1 ; 14). Les passages sont largement dimensionnés, pour permettre la manipulation de l'accrochage. Pour l'accrochage du câble, on réalise le dispositif suivant - un boulon, d'une section adéquate au poids à lever, est placé dans le passage, avec la tête sous l'aile inférieure du collier (Fig. 3 ; 15). - un cylindre creux ("ridoir") se visse sur ee boulon et dépasse l'épaisseur du plancher (Fig. 3 ; 16). - A Sa partie supérieure on visse un oeillet (Fig. 3 ; 17 et 4 ; 17), pour l'accrochage du câble (Fig. 4 ; 18) ou bien on visse l'extrémité du câble pourvue d'une pièce fileté, directemeat dans le ridoir. L'extrémité supérieure du boulon comporte un petit anneau, qui permet de récupérer le boulon, lorsqu'on libère et descend le cible (Fig. 4 ; 19). Fonction de liaison provisoire entre le plancher et le poteau, avant solidarisation par soudure, afin de libérer les engins de levage; Les deux côtés, non utilisés pour les fixations de levage, servent pour la fixation provisoire au poteau. Dans ce but, le collier est pourvu de deux passages, identiques à ceux du cas précédent et équipés des mêmes ridoirs. De cette maoière - malgré les fonctions différentes - les pièces sont toutes semblables. pour L'épaisseur de l'oeillet est augmentée d'un côte qu'il se trouve presque au contact du poteau. A travers cet oeillet s'implante une broche (Fig. 3 1 20), dans un trou pratiqué dans la chemise (renforcée localement) et le poteau (Fig. 3 ; 21). Les extrémités de la broche comportent des écrous de sécurité (Fig. 3 ; 22). Toutes les pieces des dispositifs mentionnés sont récupérables. Ce dispositif de fixation provisoire permet à l'ouvrier de travailler au-dessus du plancher, donc en toute sécurité. Conditions d'habitabilité: Afin qu'ils soient invisibles, les colliers sont moins épais que les planchers. Ils seront couverts ensuite par du mortier ou du plâtre légèrement armés (Fig. 3 ; 23). Cela leur assure également une protection contre le feu. Les chemises seront protégées contre le feu par une plinthe ignifuge, en plafond et au niveau du plancher (Fig. 5 ; 24). Les passages des colliers sont également bouchés. Avantages. Par l'utilisation de cette liaison métallique, on réalise une structure à planchers levés, autostable, et ou améliore le comportement mécanique des planchers-dalles. Le travail s'effectue eo toute sécurité. REVENDICATION 1) Liaison métallique entre planchers-dalles et poteaux en béton armé, qui a une valeur mécanique d'encastrement élastique, qui assure ainsi l'autostabilité d'une structure à planchers levés et qui est caracté risée en ce quelle est constituée d'une chemise locale en tôle rugueuse, faisant partie du poteau, et d'un collier en profilé métallique de sec tion U, incorporé au plancher. 2) Liaison, selon la revendication 1 caractérisée en ce que la chemise comporte des percements et des renforts locaux pour la fisatioo pro visoire. 3) Liaison, selon la revendication 1, caractérisée en ce que le collier, en profilé de section U, a les viles de largeur variable, pour la fonction de loger les dispositifs d'accrochage. 4) Liaison, selon la revendication 1, caractérisée en ce que les coins des ailes du cadre, formant le collier, sont fortement arrondis, afin d'éviter la fissuration locale du plancher. 5) Liaison, selon les revendications 1 3 et 4 caractérisée en ce que les ailes du profilé sont liées par des raidisseurs transversaux, que certains de ces raidisseurs sont constituées par les aimes des deux côtés du collier et que les raidisseurs centraux ont la fonction supplémentaire de délimiter un espace creux. 6) Liaison, selon la revendication 1, caractérisée on ce que les deux pièces sont soudées entre elles par des cordons supérieurs et des cordons inférieurs, dent le décalage permet de réaliser le moment d'encastrement nécessaire à la stabilité de l'immeuble, outre la résistance au cisaillement vertical. 7) Liaison métallique, selon la revendication 1, caractérisée en ce que elle est pourvue de passages largement dimensionnés, délimités par les raidisseurs centraux et une plaquette frontale, contenant des dispositifs récupérables, pour l'accrochage aux câbles de levage et aux broches de fixation provisoire au poteau. 8) Liaison métallique, selon les revendications 1 et 7 caractérisée en ce qu'elle comporte des dispositifs d'accroehage constitués d'un boulon, dont la tête se trouve sous l'aile inférieure du collier et sur lequel se visse un cylindre creux, recevant à sa partie supérieure la pièce (d'une forme particulière) de fixation aux câbles ou aux broches. Le point d'attache de ces dernières pièces est réglable ea hauteur. Les broches sont fixées dans les trous, réservés dans la chemise et les poteaux, et comportent des écrous de sécurité aux extrémités. 9) Liaison métallique, selon la revendication 1 caractérisée en ce que le collier est d'une épaisseur plus réduite que ltépaisseur du plancher, afin que la liaison soit couverte par du mortier ou du platre, pour le camouflage et pour la protection contre le feu. La partie apparente de la chemise metallique est protégée par une plinthe ignifuge.