Brevet FR2491977A1 — publié le 19820416

l'invention concerne ul procédé de construction d'une ossature de bâtiment en béton armé, précontraint ou non, ainsi que les moyens et éléments de mise en oeuvre de ce procédé et l'ossature obtenue par ce procédé ou comprenant ces éléments. On sait qu'il est avantageux d'utiliser, pour former l'ossature d'un bâtiment, des poteaux et des poutres préfabriqués, qui sont assemblés entre eux par divers moyens, plus ou moins compliqués. On a déjà proposé, notamment, de réaliser cet assemblage au moyen d'appliques métalliques partiellement encastrées dans les poteaux et qui reçoivent les extrémités des poutres ou coopèrent avec ces extrémités ou avec des pièces métalliques qui en sont solidaires. les connexions poutres-poteaux sont ensuite bétonnées, lesdites appliques et pièces métalliques étant alors noyées, au moins partiellement, dans le béton. Ces techniques connues présentent un certain nombre d'inconvénients - le positionnement des extrémités des poutres par rapport aux appliques solidaires des poteaux doit être précis, ce qui oblige, pour rattraper les jeux et les tolérances de fabrication, à construire toute l'ossature par pose de toutes les poutres prévues aux différents niveaux avant de pouvoir couler ou former le premier plancher - les appliques ou pièces métalliques d'assemblage ne sont pas récupérables - l'ossature terminée présente extérieurement des joints d'assemblage ou des parties métalliques qui sont souvent garantes pour l'utilisateur final - les sections- des poteaux et des poutres et les dimensions des appliques et pièces métalliques ne peuvent être optimisées cas par cas sans nuire à l'industrialisation ou à la facilité de montage - il est difficile, voire mtme impossible dans certains cas, d'assembler sur un poteau une poutre qui s'étend obliquement par rapport à l'horizontale ou dont l'axe longitudinal est dirigé selon une diagonale de la section transversale du poteau. L'invention vise à élimnller ces inconvénients. Elle propose à cet effet un procédé de construction d'une ossature de bâtiment, par assemblage de poteaux et poutres préfabriqués en béton, caractérisé en ce que, chaque poteau comprenant au moins deux blocs de béton armé, précontraint ou non, distants l'un de l'autre et reliés entre eux par une cage en acier, on dispose chaque poteau sensiblement verticalement, on amène au voisinage de ladite cage l'extrémité d'une poutre à assembler audit poteau, -on supporte l'extrémité de la poutre et on dispose entre elle et la cage un coffrage, on relie la cage et l'extrémité de la poutre par des fers d'armature, on coule du béton dans ledit coffrage et dans la cage pour solidariser ladite poutre et ledit poteau, et on retire le coffrage. La connexion ainsi réalisée entre poutre et poteau est dépourvue de toute pièce métallique perdue.d'assemblage, et les sections des fers d'armature utilisés dans cette connexion peuvent être optimisées cas par cas, sans nuire à l'industrialisation de la fabrication des poteaux et des poutres et sans compliquer le montage. De plus, l'ossature ainsi construite présente le méme aspect qu'une ossature traditionnelle dont les poutres sont coulées in situ, et ne présente en surface aucune pièce métallique gênante. En outre, la poutre peut être dirigée obliquement ou selon une diagonale de la section transversale du poteau correspondant, sans que cela complique 1'assemblage. L'invention concerne également un poteau en béton armé, précontraint ou non, pour la mise en oeuvre de ce procédé, caractérisé en ce qu'il se présente sous forme d'au moins deux blocs de béton distants et reliés entre eux par une cage métallique d'armature. Cette cage peut être préfabriquée industriellement, et est avantageusement formée par les fers longitudinaux d'armature du poteau, reliés entre eux par des cadres transversaux soudés déterminant les extrémités de la cage et par des éléments de triangulation soudés entre lesdits cadres. L'invention concerne encore une ossature de bâtiment, construite par mise en oeuvre dudit procédé ou au moyen desdits poteaux, qui comprend des poutres assemblées auxdits poteaux par des coulées de béton venant d'une pièce avec les dalles de compression des niveaux définis par les poutres et par des fers d'armature reliant les cages des poteaux aux extrémités des poutres. Chaque connexion entre l'extrémité d'une poutre et une cage d'un poteau comprend au moins deux fers d'armature, l'un supérieur et l'autre inférieur, le fer supérieur coopérant avec les fers transversaux d'armature de la poutre et le fer inférieur coopérant avec les fers longitudinaux d'armature de cette poutre. L'ossature ainsi réalisée est constituée de portiques reprenant les moments positifs et négatifs sur appui. Dans la description qui suit, faite à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés, dans lesquels - la figure 1 représente schématiquement l'armature d'un poteau selon l'invention, comprenant des cages métalliques d'assemblage avec des poutres - la figure 2 est une vue en perspective, à plus grande échelle, d'une cage selon l'inventiot - la figure 3 est une vue schématique en perspective illustrant le procédé d'assemblage selon l'invention - la figure 4 est une vue schématique en perspective illustrant une phase de ce procédé ; et - la figure 5 est une vue schématique de côté représentant l'assemblage de deux poutres horizontales sur une cage d'un poteau. On se réfère tout d'abord aux figures 1 et 2 qui représentent schématiquement une armature d'un poteau en béton armé, précontraint ou non, destiné à étre utilisé dans une ossature de bâtiment. Dans cet exemple, le poteau est à section transversale carrée et comprend quatre fers 10 longitudinaux d'armature, qui sont parallèles et forment les arêtes d'un parallélépipède allongé à section carrée. Des cages métalliques 12 sont formées de place en place danr l'armature du poteau, la distance entre deux cages 12 conécutives étant sensiblement égale à la hauteur d'un étage du btJsiment à construire. Chaque cage 12 comprend deux cadres transversaux 13 d'extrémité, formés chacun par un fer à béton plié ou coudé de façon à limiter un carré. Ces cadres transversaux 13 d'extrémité sont disposés et soudés à l'intérieur des fers longitudinaux 10 d'armature du poteau à réaliser.Un cadre transversal médian 14, formé également d'un fer à béton, est disposé autour des quatre fers longitudinaux 10 d'armature du poteau et est soudé à l'extérieur de ceux-ci, à mi-distance entre les deux cadres transversaux 13 d'extrémité. La cage 12 comprend encore des éléments de triangulation 15, au nombre de quatre dans l'exemple représenté, qui sont formés chacun par un. fer à béton coudé en V. Le sommet 16 de chaque élément 15 de triangulation est soudé sur un fer longitudinal 10, immédiatement sous le cadre transversal supérieur 13 d'extrémité.Les deux extrémités 17 de chaque élément 15 sont soudées sur deux fers longitudinaux 10 armature du poteau, immédiatement au-dessus du cadre transversal inférieur 13 d'extrémité de la cage 12, les deux fers 10 longitudinaux qui reçoivent les deux extrémités 17 d 'un élément 15 de triangulation étant diagonalement opposés et autres que le fer 10 sur lequel est soudé le sommet 16 de cet élément de triangulation, et autres que le fer 10 diagonalement opposé au fer 13 sur lequel est soudé le sommet 16. Les quatre éléments 15 de triangulation sont disposés de telle sorte que leurs sommets 16 soient soudés chacun à un fer longitudinal 10. Pour faciliter leur assemblage par soudure, les extrémités 17 des éléments 15 de triangulation sont légèrement coudées, de façon à s'étendre parallèlement aux fers 10 sur une faible longueur. On obtient ainsi des cages 12 ayant la structure représentée en figure 2, qui peuvent 8tre préfabriquées et soudées ensuite sur les fers 10 d'un poteau. Les fers 10 sont réunis entre eux, entre les cages 12, de façon classique par des cadres ordinaires 18. L'armature d'un poteau étant ainsi constituée, on coule du béton sur cette armature, e façon à enrober dans le béton les fers longitudinaux 10 et les cadres ordinaires 18, tout en laissant les cages 12 à nu, c'est-à-dire non enrobées de béton. Chaque poteau 20 (figure 3) est ainsi formé d'une succession de blocs 21 de béton armé, alignés les uns avec les autres et reliés entre eux par les cages 12. On se réfère maintenant aux figures 3 à 5, illustrant l'assemblage entre poutres et poteaux selon l'invention. Chaque poteau préfabriqué 20, dont la hauteur correspond à la hauteur du bâtiment (3 ou 4 niveaux par exemple), est disposé verticalement et maintenu et encastré à sa base dans un fût en béton 22, ou au moyen d'une platine boulonnée ou bien encore par scellement de son armature avec un mortier sans retrait dans la fondation. Chaque poutre 24, destinée à être assemblée par une extrémité au poteau 20, présente, à cette extrémité, une rainure 25 en U, à fond inférieur horizontal et à côtés verticaux, qui débouche sur la face transversale d'extrémité de la poutre 24 et sur la face horizontale supérieure de celle-ci. les fers longitudinaux 26 de la poutre 24 apparaissent dans la rainure 25 au voisinage du fond horizontal inférieur de celleci, et leurs extrémités sont recourbées verticalement vers le haut. La poutre 24 comprend également des fers transversaux 27, faisant saillie sur sa face horizontale supérieure, et -dont l'un est situé dans la rainure 25. te procédé selon l'invention consiste à amener l'extrémité rainurée d'une poutre 24 au voisinage d'une cage 12 du poteau 20, en orientant la poutre 24 de la façon voulue, c'est-à-dire que cette poutre 24 peut entre horizontale et s'étendre perpendiculairement à une face de la cage 12 ou selon une diagonale de cette cage, ou bien qu'elle peut être oblique par rapport à l'horizontale et orientée perpendiculairement ou non à une face de la cage 12.L'extrémité rainurée de la poutre 24 est supportée par tout moyen approprié, par exemple par une console 30 qui comprend une plaque d'appui 31 sur laquelle repose l'extrémité de la poutre 24, une plaque 32 destinée à entre appliquée sur un bloc 21 du poteau 20, et des goussets 33 de renforcemc-!t. Cette console 30 peut etre fixée sur le poteau 20 au moyen d'un boulon 34, ou bien ventre supportée par un étai réglable 35. La plaque d'appui 31 comprend encore des tiges verticales 36 à excentrique 37, permettant de serrer sur les faces verticales de la poutre 24 des plaques de coffrage 38 s'étendant jusqu'à la cage 12. Des fers inférieurs 40 sont ensuite passés à travers la cage 12, au voisinage du cadre inférieur 13 de celle-ci, de façon à venir au voisinage immédiat des fers longitudinaux inférieurs 26 de la poutre 24. Les extrémités de ces fers inférieurs 40 sont recourbées verticalement vers le haut, comme les extrémités des fers 26 de la poutre 24. Les fers inférieurs 40 ont pour but de reprendre les moments positifs sur appui et l'ancrage de la poutre. te pliage de leurs extrémités à 900 permet de les passer plus facilement à travers la cage que si ces extrémités formaient des boucles d'ancrage. Des fers supérieurs 41, rectilignes, sont également pas sés à travers la cage 12, en partie supérieure de celle-ci, et s'engagent avantageusement dans les fers transversaux supérieurs 27 de la poutre 24. Les fers supérieurs 41 sont destinés à reprendre les moments négatifs sur appui. Lorsque les poutres d'un mtme niveau sont ainsi disposées par rapport aux poteaux verticaux 20 de l'ossature, le plancher de ce niveau est posé sur les poutres, et les connexions entre les poteaux et les extrémités 24 sont formées par coulée de béton dans les cages 12 et dans les rainures 25 d'extrémité des poutres 24, en mame temps qu'est coulée la dalle de compression du niveau correspondant. Après prise du béton, les consoles 31 sont enlevées et l'on obtient ainsi la structure représentée en figure 5, dans laquelle le poteau 20, les poutres 24 et les fers d'armature sont représentés en trait plein, tandis que le béton de la dalle de compression et de la connexion entre le poteau 20 et les poutres 24 est représenté en trait fantôme. La connexion ainsi réalisée entre un poteau 20 et une poutre 24 est un portique reprenant les moments positifs et négatifs sur appui. L'invention présente les avantages suivants - la connexion entre poutre et poteau est simple et économique, obtenue à partir d'une cage préfabriquée industriellement, et est adaptable à tout assemblage de poutre et de poteau préfabriqués en béton, quelles que soient leurs formes et leurs sections - quand la connexion est terminée après coulée du béton, l'ossature est parfaitement identique à une ossature classique coulée en place - la connexion selon l'invention ne nécessite aucune applique ou pièce métallique perdue d'assemblage - l'invention permet l'arrivée sur une cage du poteau de une, deux, trois, ou quatre poutres, horizontales ou non, ainsi que l'arrivée de poutres suivant la diagonale du poteau - les tolérances d'assemblage sont grandes dans les trois dimensions (de l'ordre de 3 centimètres), ce qui permet de pouvoir poser les poutres par niveau sans avoir à régler toute l'ossature par pose de toutes les poutres avant coulage du premier plancher - les sections des fers de liaison 40 et 41 et les sections des poteaux et des poutres peuvent titre optimisées cas par cas en fonction des efforts sans nuire à l'industrialisation ou à la facilité de montage - la console métallique 30, récupérable, qui comprend les tiges 36 à excentrique 37 pour le serrage des coffrages latéraux, permet un montage rapide et assure une bonne sécurité de chantier. Bien entendu, la cage métallique peut être formée de fers à section circulaire ou non, par exemple avec des fers plats, des cornières, etc. Elle peut également être formée d'une pièce métallique moulée ou coulée. De même, la section transversale d'un poteau selon l'invention peut être carrde, rectangulaire, polygonale, circulaire, etc. L'armature de ce poteau peut donc comprendre au moins quatre fers 10, et une cage correspondante comprendra des cadres 13, 14 de forme correspondante. REV f DICÂTI OS 1. Poteau en béton armé, précontraint ou non, en particulier pour une ossature de estiment, caractérisé en ce qu'il se présente sous forme d'au moins deux blocs de béton distants l'un de l'autre et reliés entre eux par une cage métallique d'armature laissée à nu. 2. Poteau selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite cage est formée par les fers longitudinaux d'armature du poteau reliés entre eux par des cadres transversaux soudés déterminant les extrémités de la cage et par des élé- ments de triangulation soudés entre lesdits cadres. 3. Poteau selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits cadres transversaux d'extrémités sont disposés à l'intérieur des fers longitudinaux du poteau et un cadre transversal médian est disposé et soudé à l'extérieur de ces fers longitudinaux. 4. Poteau selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les éléments de triangulation sont des fers coudés en V dont le sommet est soudé à un cadre dçextrémite et à un fer longitudinal du poteau et dont les deux extrémités sont soudées sur l'autre cadre et sur deux autres fers longitudinaux du poteau, diamétralement ou diagonalement opposés. 5. Poteau selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque cage comprend quatre éléments de triangulation identiques. 6. Procédé de construction dune ossature de bEtiment, comprenant des poteaux selon l'une des revendications préeéw dentes, auxquels sont assemblées des poutres préfabriquées en béton armé, précontraint ou-non, caractérisé en ce qu'on dispose chaque poteau sensiblement verticalement, on amène au voisinage d'une cage du poteau l'extrémité d'une poutre à assembler à ce poteau, on supporte l'extrémité de la poutre et on dispose entre elle et la cage un coffrage, on relie la cage et l'extrémité de la poutre par des fers d'armature, on coule du béton dans ledit coffrage et dans la cage pour solidariser ladite poutre et ledit poteau et on retire le coffrage. 7. Procédé selon la reendication 6, caractérisé en ce qu'on forme à l'extrémité de la poutre, avant assemblage, une rainure laissant apparaître les fers d'armature de ladite poutre, et on dispose dans cette rainure les parties d'extrémités des fers posés entre ladite cage et la poutre. 8. Procédé selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'on laisse un intervalle entre ladite cage et ladite extrémité de la poutre, avant coulée du béton. 9. Procéde selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce qu'on coule le béton dans ladite cage et dans ledit coffrage, en mQme temps qu'on réalise la dalle de compression du niveau correspondant à ladite poutre. 10. Procédé selon l'une des revendications 6 à 9, caractérisé en ce qu'on réalise l'ossature niveau après niveau et on coule le plancher d'un niveau dès que les poutres définissant ce niveau ont été reliées aux poteaux. 11. Ossature de bâtiment, construite par mise.en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisée en ce qu'elle comprend des poutres assemblées auxdits poteaux verticaux par des coulées de béton, venant d'une pièce avec les dalles de compression des niveaux définis par les poutres, et par des fers d'armature reliant les cages des poteaux aux extrémités des poutres. 12. Ossature selon la revendication 11, caractérisée en ce que chaque connexion entre l'extrémité d'une poutre et une cage d'un poteau comprend au moins deux fers d'armature, l'un supérieur et l'autre inférieur. 13. Ossature selon la revendication 12, caractérisée en ce que ledit fer supérieur coopère avec les fers transversaux d'armature de la poutre et ledit fer inférieur coopère avec les fers longitudinaux d'armature de la poutre. 14. Ossature selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que certaines desdites poutres sont horizontales et d'autres sont obliques. 15. Ossature selon l'une des revendications il à 14, caractérisée en ce que, les poteaux étant à section transversale carrée, rectangll'aire ou polygonale, l'axe longitudinal d'une poutre est orienté selon une diagonale ou une médiatrice d'un côté de la section transversale du poteau correspondant.