Brevet FR2470201A1 — publié le 19810529

La présente invention concerne une structure spatiale composée de plaques an béton armé pour fondation de tout ouvrage où la résultante des efforts à transmettre au sol sort du noyau central de la semelle, et tout particulièrement pour fondation des réservoirs ou silos. La technologie de pointe montre qe la charge globale d'un ouvrage a toujours une composante horizontale, et dès que cette force devient prépondérante, le système de fondation devient lourd et très peu économique. A l'heure actuelle, il est de mode de fabriquer des réservoirs ou des silos pour produits agricoles à superstructure légère, pour lesquels la fondation est devenue problématique, et toujours plus chère par rapport à leur superstruc- ture. L'édifice, vu en plan, est en général rectangulaire, constitué de murs périphériques, et de piliers entre ces murs, travaillant contre les poussées qu'ils doivent transmettre au sol, avec de faibles efforts verticaux Pour la stabilité du système de fondation, du fait de la mauvaise configuration du jeu des efforts, et en accord avec les normes en vigueur, le projeteur est obligé de prévoir des semelles très lourdes et donc très onéreuses.En effet, selon la réglementation, la surface assise ne peut pas être inférieure à 50 % de la surface totale d'une semelle ; il en résulte des semelles filantes, dont une grande partie est inutilisable. De plus, pour empêcher le glissement de l'ensemble de fondation, il faut prévoir des tirants pour reprendre la totalité des efforts horizontaux, qui, pour une distance de plus de 20 à 22 m entre les piliers opposés, occasionne des travaux complexes et coûteux. L'objet principal de la présente invention est donc de donner un système de structure de fondation capable de transmettre tous les efforts, et en particulier, des poussées horizontales importantes, avec une économie optimale. Cette invention est basée sur le fait reconnu du comportement mécanique de structure des plaques en béton armé dans le système spatial - comportement très favorable, en égard à des forces ponctuelles, planes et spatiales. Le discernement des problèmes posés et l'avantage à utiliser les plaques, amènent à la solution d'un système de fondation dont -- les éléments de constitution sont des plaques en béton armé. La structure spatiale, objet de la présente invention, composée de plaques en béton armé, transmet les efforts au sol au moyen de plaques semelles en deux endroits au moins, séparés d'un espace, et filantes dans le sens de la paroi du réservoir et (ou) ses supports capables de recevoir au moins les efforts verticaux dûs au poids, mais plus avantageusement les efforts verticaux et horizontaux dûs aux poids et poussées du produit ensilé, et la (ou les) plaque(s) permettant l'intégration de tous ces efforts dans le système structurel ainsi que les traverses dans le sens perpendiculaire à la paroi et plus avantageusement au droit des piliers reliant les organes en formant le système comme une seule pièce. La structure spatiale faisant l'objet de la présente invention , est caractérisée par la possibilité d'industrialisation de la construction par un montage rapide des réservoirs ou silos. Des calices avec cavités sont prévus pour recevoir les piliers préfabriqués ou en charpente métallique, sous les calices perpendiculairement à la paroi du silo, des traverses relient à chaque extrémité des plaques -semelles inclinées longeant la paroi du silo- Côté extérieur du silo, le raccord se fait sur un plan incliné se situant sur la sous-face de la traverse formant gousset ; côté intérieur, le raccord se fait de même sur un plan incliné, mais se situant à la partie supérieure de la traverse formant également gousset. La plaque semelle intérieure est munie à son extrémité d'une paroi verticale formant bêche. La structure est complétée par une plaque frontale à l'autre extrémité de la bêche pour faire face aux poussées horizontales du produit emmagasiné. La structure, selon l'invention, est de plus, caractérisée par la mise en oeuvre pratique et le mode opératoire rationnel des emboîtements des composantes, sachant que la transmission des efforts se fait par les surfaces de contact appropriées ; la plaque-semelle extérieure est fixée sur une section plane inclinée inférieure et la plaque-semelle intérieure est fixée sur une section plane supérieure de la traverse au moyen des armatures continues prévues à cet effet. La plaque-semelle intérieure se fait en une seule phase de coulage avec la bêche et plaque-frontale. Le calcul des dimensions de chaque élément et des armatures en fonction de la configuration des efforts, conditionne la meilleur technique et la plus grande économie à réaliser. S'agissant d'une structure sptaiale, des calculs-program- mes établis par ordinnateur sont recommandés, mais non obligatoires. (L'inventeur pourrait se charger d'établir tous les plans d'-exécution au meilleur prix ; les calculs ne pouvant faire l'objet d'une invention protégée, ils seront fournis gracieusement). Selon l'invention, la fondation présente également l'avantage sur les fondations classiques d'être plus apte à faire face aux sollicitations variables au cours des différentes phases de construction ; elle assure une transmission de charge répartie vers le sol dans un contexte spatial ; il en résulte donc un taux de travail au sol moindre que dans un volume et surface restreints ; la ré partition des contraintes est avantageuse pour l'équilibre de la fondation. En incorporant dans le système, le poids du produit ensilé, la résultante des efforts extérieurs est moins excentrée. La nouvelle structure possède un atout certain par rapport au système clans sique du fait que la totalité des organes participent au jeu des efforts et est utilisé. I1 est inutile de prévoir des tirants pour reprendre la totalité des efforts horizontaux dans la structure spatiale selon l'invention, même au cas de portée importante. Les fournitures, la complexité des prestations et travaux, et les gênes occasionnées par le passage des câbles, sont la source de dépenses difficilement prévisibles, mais toujours importantes. La mise en oeuvre de la nouvelle structure spatiale est facile ; son coût peut être estimé, sans surprise ultérieure, et par comparaison aux fondations classiques, pour un même édifice une économie de 35-40 % est réalisée. La façon selon laquelle les éléments et caractéristiques exposés ci-dessus, (ainsi que d'autres éléments et caractéristiques relatifs à cette invention) sont obtenus, apparaitra à la lecture de la description technique détaillée cidessous, en référence) aux schémas annexés -pour un cas courant de fondation d'un silo- parmi lesquel La figure 1 : perspective de la structure selon l'invention. Figures 2a et 2b : illustrant respectivement des modèles de calcul d'une semel le classique et d?une semelle en structure préconisée. La figure 1 illustre le mécanisme de la structure, qui se confond avec la paroi verticale du silo, et suit la direction de celle-ci, suivant la flèche (A). Le pilier en charpente métallique (1) est représenté avant sa mise en place dans le calice (2) au moyen de la cavité (3) prévue à cet effet. Tous les calices (2) sont assemblés sur des traverses (4) -de préférence en un seul tenantdisposés perpendiculairement à la paroi. La traverse, dans sa partie extérieure de la paroi, est découpée de façon à constituer un plan incliné (5) dans sa partie intérieure de la paroi, elle est découpée de façon à constituer un plan incliné (6). Le plan incliné extérieur (5) se situant à la sous-face de la traverse, sa pente est ascendante vers l'ex- térieur ; et le plan incliné intérieur (6) se situant à la surface de la traverse, sa pente est descendante vers l'intérieur du silo. La plaque-semelle extérieu re(7), longeant la paroi du silo, est liée à la traverse (4) par la surface de contact (5), tandis que la plaque-semelle intérieure (8) longeant également la paroi du silo, est liée à la traverse par la surface de contact (6). La plaque-semelle intérieur (8) est munie d'une bêche (9) à l'extrémité in- térieure de la plaque, et d'une plaque-frontale (10) sous la paroi, et formant écran aux poussées du produit à ensiler. Les différents organes de la structure sont assemblés au moyen des armatu res spécialement prévues dans chaque plaque, suivant le calcul statique, et forment ainsi une structure spatiale continue. Les modèles statiques représentés sur les figures 2a et 2b montrent le jeu des efforts dans les deux cas de fondation pour le même édifice. La figure 2a correspond au cas d'une fondation classique. A l'embase du pilier (l), les efforts horizontaux et des moments d encastrement étant importants la résultante des efforts (R 1) passe en dehors du noyau central de la surface de la semelle, avec une très grand excentricité, ainsi que l'angle ( ) formé par l'axe vertical du pilier (o) et la ligne d'action de la résultante (R 1). Les réglementations en vigueur exigent que la partie de la semelle reposant au sol représente au moins 50 % de la surface totale, c est-à-dire que la ligne de contrainte nulle doit obligatoirement couper le centre de gravité (S) de la semelle de fondation. La valeur du taux de travaux du sol (t 1) va en augmentant du centre vers l'extrémité de la semelle. Pour ce cas de figure, il s'agit donc de prévoir une grande section complètement inutile, ne participant donc pas au travail de la fondation, et une autre partie travaillant mal, correspondant à une dépense inutile et à une dépense mal rétribuée. Le modèle statique de la figure 2b illustre la structure spatiale faisant l'objet de la présente invention. Certaines annotations de la figure 2a ont été reprises ; la lettre minuscule (v) désigne la valeur de force verticale extérieure, et (h) la valeur des poussées horizontales, qui sont reprises, respectivement par la plaque-semelle intérieure (8) et par la plaque frontale (10). La lettre majuscule (M) désigne la valeur du moment d'encastrement, (H) la valeur de la composante horizontale, et (V) la valeur de la composante verticale de la résultante (R 2). L'ouvrage de la fondation ainsi inventée, par sa composition de diverses plaques forme une structure spatiale. Les efforts (V) entrent comme partie intégrante du système ; la valeur de la résultante (R 2) est réduite, ainsi que son excentricité, c'est-à-dire que l'angle (ss) intercepté par l'axe vertical de la semelle (o) et par la ligne d'action de la résultante (R 2) est moins grand que précédemment (oc). La structure permet d'atteindre le but de transmettre les efforts au sol en deux endroits espacés l'un de l'autre , le taux de travail (t2) sous la plaque semelle extérieure (7), et le taux de travail (t3) sous la bêche, sont uniformes, et leurs valeurs sont inférieures à la valeur maximale (tl) de la figure précédente 2a. Selon la structure spatiale, il n'y a aucun élément ou section inutile, or chaque plaque fait partie intégrante du système. Elle bénéficie d'une meilleure sépartition des efforts, et peut ainsi contribuer à une réduction des dépenses impliquées. REVENDICATIONS 1- structure spatiale composée de plaques en béton armé, pour fondation d'ouvrage où la résultante des efforts à transmettre au sol sort du noyau central de la semelle, et tout particulièrement pour fondation des réservoirs ou silos Structure spatiale caractérisée par le fait qu'elle transmet les efforts au sol par des plaques-semelles en deux endroits au moins, separés d'un espace, dans le sens de la paroi du silo, et/ou de ses supports, capables de recevoir au moins les efforts verticaux dûs au poids, mais plus avantageusement les efforts verticaux et horizontaux, dûs aux poids et poussées du produit ensi lé, et la (ou les) plaque(s) permettant llintégration de tous ces efforts dans le système structurel, ainsi que les traverses dans le sens perpendicu laire à la paroi, et plus avantageusement au droit des piliers reliant les organes en formant un système unitaire. 2- Structure spatiale selon revendication l, caractérisée en ce que sont prévus des calices (2) avec des cavités (3) pour recevoir les piliers (1). Les cali ces (2) sont assemblés aux traverses (4), lesquelles sont dispersées perpen diculairement à la direction de la paroi du silo, et sont reliées, à la par tie extérieure de l'édifice, aux plaques-semelles extérieures (7) inclinées vers le haut en regardant de la paroi, et reliées, à l'intérieur de l'édifi- ce, aux plaques-semelles intérieures ( ) inclinées vers le bas en regardant de la paroi , les plaques-semelles extérieures (7) contribuent à transmettre les charges au sol, tandis que les plaques-semelles intérieures (8) reçoivent les charges stabilisatrices (v) pour intégrer ces efforts au système inventé, en insistant sur la nécessité que les deux plaques soient séparées dans l'es pace, et que les plaques-semelles intérieures (8) soient munies d'une bêche (9) pour transmettre partiellement les charges au sol. 3- Structure spatiale selon revendication 2, caractérisée en ce qu'est prévue une plaque frontale (lO) pouvant recevoir directement des poussées horizon- tales (4) se situant sous la paroi du silo ou se confondant avec elle. 4- Structure spatiale selon revendication 2 ou 3, caractérisée par le fait que l'assemblage de la plaque-semelle extérieure (7) avec la traverse (4) se fait par une surface de contact inclinée (5), et que l'assemblage de la plaque semelle intérieure (8) avec la traverse (4) se fait par une surface de con tact inclinée (6) au moyen des armatures de liaison. 5- Structure spatiale selon revendication 2 ou 4, caractérisée par le fait que la plaque frontale (10), la plaque-semelle intérieure (8) et la bêche (9) sont coulées en une seule phase de coulage de béton en prévoyant des armatu res de liaison pour les assembler ensuite aux calices (2) et aux traverses (4).