Brevet FR2471473A1 — publié le 19810619

La présente invention concerne un procédé pour réaliser des évidements dans de la pierre, de la maçonnerie ou analogues en forant des trous puis en les faisant éclater à l'aide de coins. Par le terme "évidement", on entend dans la présente description des ouvertures dont la section est si importante qu'elles ne peuvent être réalisées en une seule opération de percement. De tels évidements sont par exemple nécessaires pour la disposition ultérieure de portes, de fenêtres de trous d'homme ou de parties semblables dans une maçonnerie déjà existante. A cet égard, on connaît différents procédés qui sont cependant tous affectés par des inconvénients, comme par exemple des dépenses élevees en main-d'oeuvre et en matériel. Ainsi par exemple la réalisation par burinage nécessite d'utiliser un marteau perforateur de grande puissance. Egalement le procédé connu consistant à percer des trous le long du contour de l'évidement et de faire suivre cette opération par un burinage est extrêmement long et coûteux. Un autre procddd connu, qui consiste a percer le long du contour de l'évidement des trous relativement gros dugon fait ensuite éclater à l'aide de coins actionnés hydrauliquement, est associe à une dépense élevée en matériel.En outre il s'est avéré qu'avec ces procédés, les fissures se propagent deune manière relativement incontrolée lors de l'éclatement des trous de forage de sorte que l'evidement formé peut, suivant les circonstances, s'écarter fortement du profil désiré. D'autres procédés, tels que le fraisage de maçonnerie et des procédés semblables, sont également très coûteux en matériel. En outre, avec des procédés de ce genre nécessitant des outils couteux, les conditions de travail sont sévères et il faut également réaliser un sectionnement des armatures éventuellement existantes. L'invention a pour but de fournir un procédé qui permette de réaliser des évidements ayant un contour prédéterminé avec le minimum de dépenses en main-d'oeuvre et en matériel. Selon l'invention, ce but est atteint en ce qu'initialement on réalise un évidement plus petit que l'évidement prévu en produisant, le long du contour défini par le petit évidement, des trous de forage inclinés d'un angle de 20 à 400 en direction du centre du petit évidement, en ce qu'on fait éclater ces trous de forage à l'aide de coins et en ce qu'on élargit l'évidement plus petit ainsi obtenu jusqu'à la taille correspondant à l'évidement prévu en realisant des trous de forage orientés parallèlement à des normales à la surface et en faisant ensuite éclater ces trous à l'aide de coins. L'invention est basée sur le principe qu'une maçonnerie ou de la pierre ne transmettent pas de contraintes de traction de sorte qu'il est possible de les désagréger d'une manière très simple en produisant de telles contraintes de traction. Le procédé peut être mis en oeuvre d'une façon simple lorsque la matière peut s'écarter dans une direction, par exemple quand il existe déjà une ouverture ou un évidement et que celui-ci doit seulement être encore élargi. Par contre, on rencontre des difficultés lorsque 1 'é- videment doit être réalisé intégralement dans de la maçonnerie ou de la pierre massive. Conformément à la présente invention, ce problème est résolu en ce que les contraintes nécessaires de traction sont produites dans un volume en engendrant des forces de compression dans un volume élémentaire. Pour un tel volume élémentaire, on dispose seulement d'un degré de liberté, à savoir la surface de la maçonnerie ou de la pierre, c'est-à-dire que le volume élémentaire peut être agrandi pour produire les contraintes de traction seulement en direction de la surface En tenant compte de ce principe, il est prévu confor mément à l'invention de réaliser initialement un petit évidement en perçant des trous inclinés qu'on fait éclater par enfoncement de coins. Les contraintes de traction produites par éclatement des trous à l'aide des coins produisent un agrandissement du volume partiel en direction de la surface.Le petit évidement initialement ainsi réalisé comporte par conséquent une section droite s'élargissant en direction de la surface. Le contour de ce petit évidement peut être choisi à volonté mais il est cependant avantageusement déterminé à peu près en fonction du contour final de l'é- videment à ménager. Si l'évidement final a par exemple une forme circulaire, les trous du petit évidement peuvent être disposés également sur un cercle de sorte que ce petit évidement prend la forme d'un cône s'élargissant en direction de la surface. S'il s'agit par contre d'un évidement final destiné par exemple au montage d'une porte, le petit évidement a avantageusement la forme d'un prisme s'élargissant en direction de la surface. L'élargissement au profil de l'évidement final après réalisation du petit évidement est effectué en produisant d'autres trous de forage et en les faisant s'éclater de façon que l'évide- ment soit élargi pas à pas jusqu'à sa forme finale. Pour disposer, du fait du petit évidement initialement réalisé, d'un autre degré de liberté pour la propagation des contraintes de traction, on peut ménager les trous suivants dans une direction perpendiculaire à la surface de maçonnerie ou bien parallèle à la normale à ladite surface. Le nombre des phases élémentaires jusqu'à l'obtention du contour final de l'évidement envisagé est fonction de différents facteurs d'influence, comme par exemple la dureté de la maçonnerie ou de la pierre, la granulométrie, l'orientation des couches, les armatures de renforcement, l'épaisseur et des paramètres semblables. Des mêmes facteurs est également fonction le choix de l'espacement entre les différents trous de forage, l'expérience ayant montré que cet espacement est de préférence compris entre 5 et 20 fois le diamètre des trous forés. La grandeur du petit évidement à réaliser initialement est notamment fonction de l'épaisseur de la maçonnerie. On adopte dans ce cas comme règle que, en tenant compte de l'inclinaison, les différentes trous ne doivent cependant pas se croiser jusqu'à leur sortie sur le coté arrière de la maçonnerie. On est ainsi assuré que le petit évidement atteigne ce côté arrière de la maçonnerie. Aussi bien lors de la réalisation du petit évidement que dans toutes les phases ultérieures, il faut veiller à ce que l'é- tablissement de la rupture nécessaire pour la formation d'un volume partiel soit réalisé par un champ de tensions Ce champ de tensions est produit par alternance d'enfoncement de tous les coins intervenant pour un volume partiel, ce qui peut nécessiter dans certains cas jusqu'à 10 étapes d'enfoncement par coin. Pour la mise en pratique du procédé, il s'est avéré avantageux d'utiliser des coins connus auxquels on a apporté de légères modifications. Le coin proprement dit comporte avantageusement une zone ayant une forme de coin aplati à double effet de coupe, auquel cas il est prévu à l'extrémité élargie de préférence une partie formant bouterolle de percussion. Le coin est associé à deux demicoquilles qui comportent des voies de guidage correspondant à la zone de coin. Grâce à la coopération du coin aplati avec les demicoquilles associées, on produit un effet d'éclatement lors de l'enfoncement du coin dans les demi-coquilles.Pour l'ensemble du coin, il est avantageux d'adopter un angle compris entre 2 et 5 . Pour réduire le frottement entre le coin et les demi-coquilles, il s'est avéré avantageux d'utiliser un lubrifiant de type connu, par exemple un lubrifiant utilisé dans des mécanismes à roue de friction. On évite ainsi des liaisons localisées par soudage sur les surfaces de coin. Conformément au procédé selon l'invention, les trous de forage et le dispositif d'éclatement coopèrent de manière que les coquilles d'expansion puissent être mises en place dans la condition assemblée dans les trous de forage Dans les voies de guidage des coquilles d'expansion, qui délimitent dans la condition d'assemblage un évidement de forme rectangulaire qui se rétrécit dans le sens de la profondeur, il faut enfoncer le coin pour produire l'éclatement des trous de forage. Les coquilles d'expansion sont ainsi écartées l'une de l'autre dans une direction définie. I1 est ainsi possible d'orienter correctement les contraintes de traction à produire dans la maçonnerie ou dans la pierre, c'est-à-dire qu'on peut utiliser de façon optimale le degré de liberté disponible.En particulier, dans le cas d'un évidement de contour rectiligne, le plan de division des coquilles d'expansion est orienté parallèlement à cette arête et, dans le cas d'un évidement de contour circulaire, ledit plan est orienté tangentiellement. La force nécessaire à l'enfoncement des coins dans les coquilles d'expansion disposées dans les trous de forage peut être exercée de façon quelconque. Lorsqu'on dispose d'un marteau perforateur pour réaliser les trous de forage, on peut également utiliser l'énergie de percussion de ce marteau. Dans ce but, il est proposé d'utiliser un outil d'enfoncement qui peut être engagé par une extrémité dans l'évidement récepteur du marteau perforateur et dont l'autre extrémité est agencée de manière à recevoir la bouterolle de percussion du coin. L'extrémité agencée pour être montée dans le marteau perforateur comporte un embout d'emmanchement analogue à celui d'un outil de forage utilisable dans ledit marteau. Lorsque le marteau est agencé de façon à pouvoir remplir la fonction de burinage sans perçage, on exploite avantageusement cette possibilité.Lorsqu'on dispose d'un marteau perforateur n'of- frant pas cette possibilité, on peut cependant l'exploiter du fait qu'il se produit un mouvement relatif de rotation entre l'outil d'enfoncement et la bouterolle de percussion du coin. Aussi bien le coin que les coquilles expansibles sont utilisables aussi souvent qu'il est possible. Cependant lorsque l'opération doit se dérouler de manière que tous les trous correspondant à un volume partiel à creuser aient à être creusés et à être simultanément pourvus de coquilles d'expansion et de coins pour permettre de creuser d'un seul coup ledit volume partiel, il est recommandé de tenir à disposition un nombre suffisant de coins et de coquilles d'expansion pour que tous ces composants soient à nouveau libérés après la formation complète dudit volume partiel. I1 s'est en outre avéré que des fers d'armature existant dans la maçonnerie ou la pierre à évider n'ont pratiquement pas d'influence sur le déroulement du processus. En effet les fers d'armature sont également sectionnés lors de l'éclatement des trous de forage ou bien ils sont complètement dégagés de sorte qu'on peut les sectionner par des moyens classiques, comme des pinces, des chalumeaux de découpage ou des moyens semblables. Les fers d'armature peuvent également exercer, d'une manière connue, une action d'entrave lors de la réalisation des trous de forage. Du fait que, dans le procédé selon l'invention, la disposition des trous de forage n'est pas assujettie à des conditions de précision en ce qui concerne les cotes, il est possible d'éliminer cette cause d'obstruction en décalant légèrement les trous. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexé dans lequel La figure 1 représente une partie de maçonnerie dans laquelle des trous de forage ont déjà été réalisés pour le petit évidement, la figure mettant en évidence les trous à forer pour l'élargissement jusqu'au profil carré de l'évidement final, la figure 2 est une coupe suivant Il-Il de la figure 1, la figure 3 représente une partie de maçonnerie dans laquelle des trous de forage ont déjà été réalisés pour le petit évidement, la figure montrant les trous de forage prévus pour llé- largissement jusqu'à un évidement de sortez la fiqure 4 est une coupe suivant IV-IV de la fiqure 3, la fiqure 5 montre des coquilles d'expansion agencées conformément à la présente invention, la figure 6 est une vue en plan des coquilles d'expansion de la figure 5, la figure 7 représente un coin conforme à la présente invention, la figure 8 est une vue en plan du coin de la figure 7, et la figure 9 représente un outil d'enfoncement approprié pour le coin de la figure 7 et destiné à être monté sur un marteau perforateur. Les figures 1 à 4 représentent une phase de réalisation de différents évidements. Alors qu'on a affaire sur les figures 1 et 2 à un évidement dont la forme finale est carrée, l'évidement des figures 3 et 4 a une forme finale rectangulaire, c' est-à-dire qu'il correspond notamment à un évidement de porte. Dans les deux cas, les trous de forage pour le petit évidement à réaliser initialement ont déjà été percés. Comme cela est proposé selon l'invention, ces trous de forage sont inclinés d'un angle de 20 à 400 en direction du centre du petit évidement. Dans le cas des figures 1 et 2, les trous de forage inclinés 1 pour le petit évidement à réaliser initialement sont situés sur un cercle. Ainsi ces trous de forage 1 délimitent un cône ou un tronc de cône. En faisant éclater ces trous de forage 1 de la manière proposée conformément à la présente invention, on fait sortir le cône, mis en évidence notamment sur la figure 2, perpendiculairement à la surface de la maçonnerie 2 de sorte qu'on obtient finalement dans cette maçonnerie un évidement de forme conique. Ensuite on perce d'autres trous de forage orientés parallèlement à une normale à la surface de la maçonnerie 2, comme indiqué en 3 sur la figure 1.En faisant éclater ces trous de forage 3, à nouveau de la manière conforme à la présente invention, on élargit 11 évidement. Par éclatement d'autres trous de forage qui sont répartis le long du contour de l'évidement final, on effectue un élargissement jusqu'à l'évidement envisagé. Sur la figure 1, ces autres trous de forage ont été désignés par 4. Sur les figures 3 et 4, on a mis en évidence la réalisation d'un évidement de porte. La différence avec la réalisation des figures 1 et 2 consiste seulement encre que le petit évidement initialement réalisé a par exemple la forme d'un prisme. Les trous de forage délimitant ce prisme ont été désignés par 5 sur les deux figures 3 et 4. Comme pour le cône précité, il est également possible de faire sortir le prisme des figures 3 et 4 dans une direction perpendiculaire à la surface de la maçonnerie 6 en faisant éclater les trous de forage 5.L'élargissement jusqu'au passage de porte final est à nouveau réalisé en perçant d'autres trous de forage qu'on fait éclater, ces trous étant désignés par 7 et 8 sur la figure 3, les trous 8 définissant le contour de l'évidement de porte. I1 est évident que dans ce cas également la forme du petit évidement n'est pas assujettie à des conditions fixes.- Il est ainsi possible également de s'écarter considérablement du profil de prisme proposé. La réalisation des trous de forage en trois étapes n'a été choisie qu'à titre d'exemple. Le nombre effectif des étapes est fonction, comme indiqué ci-dessus, de différents facteurs, notamment de la grosseur de l'évidement final à réaliser. Lors de l'éclatement des trous de forage, il faut prendre des mesures particulières notamment pour faire éclater en alternance tous les trous de forage intervenant dans un volume partiel. Il se produit ainsi un détachement global de la matière correspondant à un volume partiel dans l'étape de réalisation considérée. Pour produire une arête de rupture qui soit propre le long du contour de l'évidement final à réaliser, il est possible de préconditionner la maçonnerie ou la pierre en réalisant une rainure définissant le contour. Cette rainure peut par exemple être produite à l'aide d'une opération de burinage ou de fraisage. Les figures 5 et 6 représentent des coquilles d'expansion 9, 10 qui sont réalisées conformément à la présente invention. Pour la limitation de profondeur, les coquilles d'expansion 9, 10 comportent chacune un collet 11, 12. En outre les coquilles 9, 10 sont pourvues de voies de guidage 13, 14 qui se complètent, dans la condition d'assemblage des coquilles 9, 10, mise en évidence sur les figures 5 et 6, pour former un profil rectangulaire allant en se rétrécissant. Ce profil rectangulaire sert à recevoir le coin proprement dit, comme le montrent les figures 7 et 8, ce coin étant désigné par 15. Comme le montrent les deux figures, le coin comporte une zone 15a agencée en forme de coin plat ainsi qu'un embout de percussion 15b placé à la suite de l'extrémité élargie. L'agencement de la zone 15a sous la forme d'un coin plat permet de produire avantageusement une expansion définie dans des directions prédéterminées. La figure 9 montre un outil d'enfoncement désigné dans son ensemble par 16. Cet outil d'enfoncement 16 est conçu pour être monté dans un marteau perforateur du commerce. Dans ce but, la tige 16b est adaptée pour un montage dans les marteaux perforateurs existants, c'est-à-dire qu'elle est pourvue de moyens permettant son maintien en position axiale, d'une manière analogue aux forets utilisés dans ces marteaux perforateurs. Dans ce but, l'outil 16 est pourvu dans sa tige d'une rainure 16c qui sert à recevoir des éléments correspondants de verrouillage du marteau perforateur utilisé. L'extrémité de l'outil 16 qui est opposée à la tige 16b comporte un réceptacle 16d pour l'embout de percussion 15b du coin 15. Avantageusement, il n'est prévu entre le coin 15 et l'outil d'enfoncement 16 aucune liaison de transmission de rotation de sorte qu'on élimine dans cette zone des mouvements de rotation qui se produisent obligatoirement dans les marteaux perforateurs utilisés. REVENDICATIONS 1. Procédé pour réaliser des évidements dans de la pierre, de la maçonnerie ou analogues en forant des trous puis en les faisant éclater à l'aide de coins, caractérisé par le fait qu'on réalise initialement un évidement plus petit que l'évidement prévu en perçant des trous de forage (1, 5) inclinés d'un angle de 20 à 400 en direction du centre du petit évidement et répartis le long du contour définissant ce petit évidement, qu'on fait éclater lesdits trous de forage (1, 5) à l'aide de coins (15) et qu'on élargit le petit évidement ainsi obtenu jusqu'à l'évidement prévu en réalisant des trous de forage (3, 4, 7, 8) orientés parallèlement à des normales à la surface de la structure et en faisant ensuite éclater ces trous (3, 4, 7, 8) à l'aide de coins (15). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le contour du petit évidement réalisé initialement a une forme circulaire. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le contour du petit évidement réalisé initialement a une forme polygonale. 4. Dispositif d'éclatement pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comprend un coin (15) coopérant avec des coquilles d'expansion (9, 10). 5. Dispositif d'éclatement selon la revendication 4, ca ractérisé par le fait que le coin (15) comporte une zone (15a) agencée en forme de coin plat et un embout de percussion (15b) venant à la suite de l'extrémité élargie. 6. Dispositif d'éclatement selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé par le fait que le coin (15) présente un angle de coin compris entre 2 et 50 et de préférence égal à 30. 7. Dispositif d'éclatement selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que les coquilles d'expansion (9, 10) comportent des voies de guidage (13, 14) correspondant au contour du coin (15). 8. Dispositif d'éclatement selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que l'embout de percussion (15b) du coin (15) est agencé pour être engagé dans un outil d'enfoncement (16) d'un marteau perforateur.