Brevet FR2463239A1 — publié le 19810220

PROFIL COMPOSE MIXTE ET PROCEDE POUR SA FABRICATION La présente invention a pour objet un profil composé mixte, notamment en acier et en béton, ainsi qu'un procédé pour sa fabrication. Il est connu depuis longtemps de fabriquer des profils composés en acier qui peuvent consister en des assemblages de poutrelles soit entre elles, soit avec des éléments plats ou profilés. Ces profils composés peuvent servir comme Duc d'Albe, comme pieux ou autres éléments en rapport avec la réalisation de structures telles qu'on les utilise dans la construction et l'aménagement de ports fluviaux ou maritimes, de barrages ou de digues. Des profils composés en acier peuvent également être avantageusement employi comme éléments pour la construction de bâtiments. Pour l'utilisation sous forme de pieux, il faut des profils composés pré- sentant, outre une grande surface de frottement, une élasticité et une rigi- dité suffisantes en vue du battage d'une part et des sollicitations après la mise en service d'autre part. Pour l'utilisation par exemple comme éléments de support de bâtiments,il faut en plus d'une résistance à la corrosion une force portante et une résistance au feu aussi élevées que possible. Pour ce qui est de la résistance à la corrosion, qui doit être garantie quelle que soit l'utilisation envisagée, on a souvent recours à la galvanisation la métallisation ou l'application de couches de peinture. Tous ces procédés nécessitent un nettoyage préalable des surfaces métalliques, que l'on effectue par voie de décapage, de sablage ou de grenaillage, ce qui entraîne des frais d'appareillage et de personnel très élevés. Une possibilité de réalisation de profils composés réside dans l'assemblage de poutrelles en forme de H et de plats ou de profilés latéraux, de manière à relier les ailes de la poutrelle à l'aide des plats ou des profilés. Pour réa- liser ce but on peut procéder soit à un assemblage par soudage, soit à un as- semblage par l'intermédiaire de griffes et d'ergots dont sont munis les plats ou profilés et les ailes-respectivement ou par l'intermédiaire de raccords indé- pendants, formant une double griffe qui s'engage et dans les ergots des ailes et dans ceux dont seraient munis les plats et les profilés latéraux respective- ment. Les joints réalisés par l'inter-engagement de griffes et d'ergots nécessitent néanmoins un soudage en vue des sollicitations, surtout pour les pieux mis en place par battage ou pour les éléments composés travaillant en flexion. Pour ce qui est d'une utilisation comme éléments portants en constructions de bâtiments, il est connu de munir des profilés composés d'un remplissage de béton qui leur confère une résistance accrue contre le feu tout en augmentant leur force portante. D'un autre côté un soudage,au contrôle minutieux,des tôles latérales aux ailes des poutrelles est de rigueur afin de garantir une étanchéité suffisante lorsqu'on envisage un remplissage d'eau qui offre une ré- sistance inégalée contre le feu. Par ailleurs, pour réduire les pressions qui existent à l'intérieur de profils remplis d'eau, des circuits séparés à faible hauteur doivent être prévus. Cette méthode est très onéreuse, si bien que le refroidissement à l'eau de profils composés servant comme éléments portants n'est guère pratiqué. Une autre difficulté qui peut se présenter lors de l'utilisation de profils composés réside dans le fait que les tolérances géométriques de fabrication des poutrelles, des plats ou profilés latéraux et des raccords, s'accumulent et né- cessitent en général des efforts élevés lors de l'assemblage par enfilage des éléments formant le profil composé, surtout en cas d'éléments longs et de raccords indépendants. Le but de la présente invention est donc de proposer un profil composé qui, d'un côté est applicable en tant que pieu et en tant qu'élément de construction de bâtiments et qui, d'un autre côté, est exempt des inconvénients décrits. Ce but est atteint par un profil composé mixte, notamment en acier et en béton qui est caractérisé en ce qu'il comprend une poutrelle en acier en forme d'un H dont les extrémités des ailes présentent des ergots, ainsi que deux tôles en acier disposées dans le plan de part et d'autre de l'âme de la poutrelle et présentant des bords recourbés qui enveloppent lesdits ergots, le profil étant caractérisé en plus en ce que les surfaces libres de l'acier portent un enrobage en béton colloïdal. Grâce à la simple courbure des extrémités des tôles latérales, facilement réalisable par laminage à chaud ou à froid, des difficultés dues à une certaine déviation de la géométrie des ailes de la poutrelle, ne se présentent pas dans la même mesure que pour des griffes ou encore pour des griffes et des raccords individuels. Ces derniers constitueraient en effet non seulement un élément augmentant le prix de revient du profil, mais encore un élément additionnel d'in- certitude, étant donné qu'une éventuelle déviation d'un raccord pourrait multiplier des difficultés d'assemblage déjà existantes. Suivant l'invention les tôles latérales présentent utilement une forme arrondie ou anguleuse. En effet une forme ovale, ronde ou polygonale de ces tôles leur permet de suivre les déviations géométriques présentes dans la poutrelle ou dans les tôles elles-mêmes. Les bords recourbés des tôles enveloppant les ergots présents aux extrémités des ailes de la poutrelle peuvent être soudés à ces ailes sans l'emploi de dispositif spécial d'assemblage ou de maintien en place. Suivant l'invention on peut prévoir un remplissage du vide circonscrit par l'âme et les ailes de la poutrelle ainsi que par les tôles à l'aide de béton. Le rôle de ce remplissage consiste d'une part en une augmentation de la force portante du profil et d'autre part en une amélioration de la protec- tion contre le feu. Suivant l'invention toutes les.surfaces métalliques libres comprennent un enrobage de béton colloïdal. Il a été démontré que le béton colloïdal présente un remarquable pouvoir d'adhérence à l'acier et que l'acier enrobé de béton colloïdal résiste aux sollicitations mécaniques sévères encourues lors du bat- tage de profils suivant l'invention utilisés en tant que pieux. Parfois il est utile de doter l'extrémité du pieu qui travaille uniquement à la base, d'un sabot de forme conique ou pyramidale, dont les bords dépassent le contour ex- térieur du profil composé. Ceci facilite le battage par élimination du frot- tement et empêche l'endommagement de l'enrobage lors du battage du pieu. On a également constaté que l'adhérence du béton colloïdal à l'acier, ainsi que sa consistance extrêmement compacte confèrent à l'ensemble une bonne étanchéité et une protection efficace contre la corrosivité de l'eau. Ainsi, il est possible selon une forme d'exécution du profil suivant l'invention de remplir d'eau les vides circonscrits par l'âme et les ailes de la poutrelle ainsi que par les tôles. Cette forme d'exécution permet d'utiliser le profil suivant l'invention comme élément portant en construction-de bâtiments, présentant la meilleure protection contre le feu grâce à la présence de l'eau et ceci sans qu'il y ait risque de fuite grâce à l'étanchement apporté par le béton colloïdal ap- pliqué à l'extérieur et éventuellement également à l'intérieur du profil. Un autre avantage réside dans la simplicité du procédé de fabrication d'un profil combiné mixte suivant l'invention. Ce procédé est caractérisé en ce que l'on relie les ailes d'une poutrelle munie d'ergots par deux tôles présen- tant des bords recourbés en glissant les tôles le long des ailes de manière à ce que les courbures des bords recouvrent les ergots des ailes, que l'on soude chaque tôle du moins partiellement aux ailes de la poutrelle, que l'on procède à un enrobage des surfaces extérieures du profil par du béton colloïdal et qu'on remplit les cavités du profil avec du béton. En cas d'utilisation comme élément portant en construction de bâtiment, on peut, le cas échéant, prévoir un remplissage d'eau à la place d'un remplis- sage de béton, ceci surtout dans les cas o la durée de résistance au feu est prédominante comme par exemple dans les hôpitaux, maisons de retraite, etc. Une particularité très avantageuse du profil suivant l'invention réside dans le fait que l'on peut réaliser l'enrobage de béton colloïdal directement sur les surfaces de l'acier, lesquelles surfaces peuvent rester à l'état brut de laminage. Ceci évite totalement les laborieuses opérations de nettoyage de surface, qui constituent un facteur prépondérant dans le prix de revient des profils composés classiques. Il a été démontré par des essais que le pouvoir d'adhérence du béton colloïdal sur surfaces d'acier à l'état brut est au moins équivalent au pouvoir d'adhérence sur surfaces d'acier traitées par sablage ou grenaillage. Une illustration non limitative du profil composé mixte est fournie par les dessins o la Figure 1 montre une coupe en travers d'un profil tandis que la Figure 2 représente une vue en perspective de l'extrémité du profil portant une pointe; les Figures 3, 4 et 5 montrent des sections de géométries différentes de tôles latérales pouvant relier les ailes de la poutrelle centrale. On distingue en Figure 1 la poutrelle centrale 10 dont les extrémités des ailes présentent les ergots 11. Ces ergots 11 sont enveloppés par les courbures que présentent les tôles 20 à leurs extrémités. Ces tôles 20 plates peuvent éga- lement présenter des formes arrondies, comme en Figure 3 ou angulaires suivant la Figure 4, voire polygonales comme en Figure 5. Le profil représenté en Figure 1 comporte en plus un enrobage de béton col- loidal intérieur 50 et un enrobage similaire extérieur 60 qui recouvre également les cordons de soudage 30 fixant les tôles 20 aux ailes de la poutrelle 10. La résistance de feu et'la force portante du profil sont augmentées grâce au rem- plissage de béton 40. Dans ce cas on renonce naturellement à l'enrobage intérieur avec béton colloïdal. La Figure 2 représente la forme d'exécution comme pieu et met en évidence le sabot pyramidal 70 soudé à une extrémité du profil, de manière à ce que l'enrobage extérieur 60 en béton colloïdal soit protégé par les bords qui dépassent le contour extérieur du profil composé. - REVENDICATIONS 1.- Profil composé mixte, notamment en acier et en béton, caractérisé en ce qu'il comprend une poutrelle (10) en acier en forme d'un H dont les extrémités des ailes présentent des ergots (11), ainsi que deux tôles (20) en acier disposées dans le plan de part et d'autre de l'âme de la poutrelle et présentant des bords recourbés qui enveloppent lesdits ergots, le profil étant caractérisé en outre en ce que les surfaces libres de l'acier portent un enrobage (50, 60) en béton col- loTdal. 2.- Profil suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les tôles pré- sentent une section de forme arrondie ou angulaire. 3.- Profil suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les tôles sont soudées aux ailes de la poutrelle. 4.- Profil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les volumes circonscrits par l'âme et les ailes de la poutrelle (10) ainsi que par les tôles (20),comprennent un remplissage (40) de béton. 5.- Profil suivant l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que l'une de ses extrémités présente une fermeture sous forme d'une simple plaque. 6.- Profil suivant l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que l'une de ses extrémités présente une fermeture sous forme d'un sabot (70). 7.- Profil suivant la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que les ferme- tures sont fixées au profil par soudage. 8.- Profil suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les vides circonscrits par l'âme et les ailes de la poutrelle, ainsi que par les tôles, comprennent un remplissage d'eau. 9.- Profil suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le profil est revêtu intérieurement de béton colloïdal. 10.- Procédé de fabrication du profil composé mixte suivant l'une quelconque d revendications 1 à 9, caractérisé en ce que l'on relie les ailes d'une poutrelle en H munies d'ergots par deux tôles présentant des bords recourbés en enfilant les tôles le long des ailes de manière à ce que les courbures des bords envelop- pent les ergots des ailes, que l'on soude chaque tôle du moins partiellement aux ailes de la poutrelle, que l'on procède à un enrobage des surfaces extérieures et/ou intérieures du profil par du béton colloïdal et qu'on remplit les cavités du profil avec du béton. 241 S3239 11.- Procédé suivant la revendication 10, caractérisé en ce que l'on réalise les courbures et le profilage des tôles par laminage à chaud ou à froid. 12.- Procédé suivant la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'après la soudure des tôles aux ailes da la poutrelle on soude à une extrémité du profil une plaque simple. 13.- Procédé suivant la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce qu'après la soudure des tôles aux ailes de la poutrelle on soude à une extrémité du profil un sabot de forme pyramidale ou conique en acier. 14.- Procédé suivant l'unequelconque des revendication 10 à 13, caractérisé en ce que l'on applique l'enrobage de béton sur les surfaces de l'acier à l'état brut de laminage.