Brevet FR2507650A1 — publié le 19821217

La présente invention concerne les tuyaux en béton qui sont, plus particulièrement, destinés à la construction de réseaux de circulation enterres pour ltecoulement d'eaux, notamment usées. Dans le domaine technique ci-dessus, on utilise des tuyaux en béton qui sont constitués sous la forme d'éléments tubulaire comportant, à une extrémité, un collet d'emboîtement et, à l'autre extrémité, un embout complémentaire. La liaison entre deux éléments bout à bout peut s'effectuer sec, par interposition d'un liant tel qu'un ciment ou encore d'un joint d'étanchéité. De tels tuyaux sont disposés à fond de fouille puis recouverts d'une masse de remblai, de façon que le circuit de circulation soit situé notablement en dessous de la surface du sol devant ou pouvant être utilisée. On conçoit que l'implantation de telles canalisations en fouille implique le choix de tuyaux offrant une résistance mécanique suffisante pour supporter les contraintes et les pressions susceptibles d'etre développées par des constructions éventuelles ou encore, par les charges mobiles susceptibles d'être appliquées. Dans le but ci-dessus, il est courant de réaliser les tuyaux en leur faisant comporter une armature métallique. L'un des procédés de fabrication d'une telle armature consiste à disposer des barres longitudinales sur lesquelles est enfilé un enroulement en spires hélicoldales d'un fil métallique rendu solidaire des barres par soudure. Une telle armature est ensuite incluse à l'intérieur d'un moule vertical à deux parois concentriques apte à recevoir le béton. Un tel procédé fait intervenir ensuite une phase de durcissement à l'intérieur du moule qui est enlevé par rapport au tuyau lorsque le béton a fait prise et a suffisamment durci. Les tuyaux obtenus par ce procédé sont de bonne qualité mais sont excessivement chers. En effet, pour obtenir une cadence de production convenable, il importe de disposer d'un grand nombre de moules, étant donné que chacun est utilisé pour l'opération de moulage proprement dit, mais aussi pour l'opération de durcissement et de prise consécutive. De tels moules coûtent cher et leur nombre augmente, par conséquent, le prix de revient des tuyaux. On a tenté de régler le problème ci-dessus en soumettant les moules et la masse de béton coule à une phase de chauffage pour accélérer le durcissement et libérer plus rapidement chaque moule utilisé. Un tel procédé ne peut valablement être envisagé, étant donné le coût élevé de l'énergie devant être dépensée pour un tel chauffage. Un autre procédé connu consiste à utiliser les armatures du type ci-dessus à l'intérieur d'un moule vertical à simple paroi extérieure. Dans un tel moule, on coule du béton soumis, si multanément, à un compactage par pression centrifuge exercée par une tête et des rouleaux tournants pressant vers l'extérieur et contre la paroi du moulu le béton coulé au fur et à mesure de son élévation verticale. Le béton coulé est ainsi fortement compressé vers l'extérieur et laminé pour créer une cohésion de masse avec l'armature, conférant une tenue propre à l'ensemble. Avec un tel procédé, la cohésion du béton, compacté et laminé enrobant l'armature, permet d'envisager un enlèvement du moule extérieur rapide et, par conséquent, de pouvoir disposer d'un taux de rotation du moule plus important. Par contre, un tel procédé fait, obligatoirement, intervenir un matériel complexe cher et onéreux d'achat et de service pour assurer le laminage et le compactage du béton coulé au fur et à mesure de son élévation à l'intérieur du moule. Un autre inconvénient d'un tel procédé réside dans le fait que l'action de la tête et des rouleaux de pression, visant à comprimer le béton contre la paroi intérieure du moule extérieur, a aussi tendance à infliger une certaine contrainte à l'armature métallique. Une telle contrainte pose des problèmes ultérieurs, car elle peut être restituée lors du démoulage avec le risque de déformation permanente de la masse de béton compacté et aussi de la rupture de liaison aux interfaces entre cette masse et l'armature. Dans d'autres cas, la contrainte affligée à l'armature dépasse la limite élastique de cette dernière et le tuyau obtenu ne répond plus alors aux caractéristiques qui devaient lui etre initialement conférées. Dans lue domaine technique général ci-dessus, on connait aussi un procédé de réalisation de tuyau, non armé, faisant intervenir un moule extérieur et un mandrin interne vibrant entre lesquels le béton est coulé. Le'mandrin interne vibrant réalise un effet de compactage beaucoup plus faible que le procédé ci-avant rappelé, mais néanmoins suffisant pour qu'il soit possible d'envisager l'extraction du moule extérieur de façon rapide après l'opération de coulée. Un tel procédé, plus rapide et plus cher, est acceptable lorsqu'il s'agit de réaliser des tuyaux d'épaisseur et de diamètres relativement faibles, ne devant pas présenter de surcroit une résistance mécanique particulièrement élevée. Cependant, un tel procédé présente l'inconvénient de faire intervenir, après I'enlèvement du moule extérieur, une phase de tassement qui est due à la plasticité du béton coulé et faiblement compacte. On conçoit, par conséquent, que dans le cas de réalisation de tuyaux de grandes dimensions et d'épaisseurs importantes, un tel procédé ne peut être retenu car l'amplitude de tassement serait telle qu'alors le tuyau définitivement obtenu ne répondrait pas aux caractéristiques dimensionnelles recherchées. On a tenté de mettre en oeuvre un tel procédé en incluant une armature interne. Les résultats n'ont pas été satisfaisauts, car l'armature s'oppose au tassement du béton, lequel produit alors, après enlevement moule, un décollement relatif ou une rupture de la liaison interface entre le béton et ceux des éléments de l'armature qui possèdent une direction sensiblement perpendiculaire à celle de tassement. On a même constaté, au cours d'expériences, que le tassement pouvait freiner, voire empêcher, l'extraction correcte du moule extérieur, étant donné que, localement, des zones de surpression avec frottement important sont créées. Dans le cas où l'enlè- vement du moule extérieur est possible, le tassement résultant qui intervient ultérieuremeno produit également des fissures au droit des parties transversales de l'armature et le tuyau ainsi obtenu ne répond pas aux caractéristiques dimensionnelles et de résistance mécanique qui doivent lui être conférées. Etant donné que le tassement peut être considéré comne affecté d'un taux différentiel croissant avec la hauteur d'un tuyau réalise pour tenter de résoudre le problème de la liaison intime avec l'armature, on a proposé d'interrompre cette dernière au niveau de l'une des parties terminales pour que, dans cette zone, le plus grand taux de tassement puisse intervenir sans glissement relatif par rapport à une section d'armature interne.Si effectivement des résultats, pouvant être qualifiés d'acceptables, ont été constatés avec un tel procédé, il faut noter que les tuyaux obtenus sont dépourvus d'armatures dans une zone où les contraintes mécaniques sont particulièrement élevées, notamment lors de ltemboîtement. En outre, la canalisation qui est constituée à partir de tels éléments tubulaires, ne possède pas une résistance d'ensemble linéaire, étant donné que l'armature interne est interrompue de place en place au niveau des abouts raccordés. Pour tenter de résoudre les iiconvénients connus et utiliser néanmoins- le procédé faisant intervenir un moule et un mandrin interne vibrant, il a été également proposé de constituer une armature en utilisant un mannequin ou gabarit. Un tel mannequin comporte des guides longitudinaux ou gouttières aptes à recevoir des tiges longitudinales ondulées selon un plan. Ces tiges sont ainsi disposées, par les guides, de façon que leur plan soit orienté radialement par rapport à l'axe longitudinal du mannequin. Les tiges longitudinales ondulées sont destinées à former des barres axiales et sont complétées par un enroulement de fil en spires hélicoidales enfilé sur le mannequin. L'enroulement est ensuite étiré, de manière à couvrir toute la longueur du mannequin en présentant des spires hélicoidales, régulièrement espacées. La dernière opération consiste ensuite à établir une liaison par soudure entre les spires et les ondulations des tiges longitudinales. Une variante de ce procédé consiste à disposer les tiges ondulées de manière que leur plan ne soit plus radial par rapport au mannequin mais, au contraire, tangent à ltenveloppe de ce dernier. La mise en place des tiges ondulées s'effectue sur l'enroulement de spires préalablement étiré sur le mannequin. La liaison entre les deux éléments constitutifs est obtenue également dans ce cas par soudure. Les deux variantes du procédé ci-dessus ne donnent pas du tout satisfaction pour un certain nombre de raisons. Tout d'abord, leur mise en oeuvre nécessite un personnel important, sans qu'il puisse être obtenu un rendement élevé, étant donné les opérations successives délicates et longues de mise en place des éléments constitutifs et, surtout, la nécessité d'utiliser un gabarit propre à chaque type de tuyau à former. Ces deux variantes sont donc d'un coût de mise en oeuvre élevé. Ensuite, dans les deux variantes, l'armature est constituée à partir de deux types d'éléments respectivement déformables élastiquement. Par conséquent, l'armature obtenue n'offre aucune tenue propre et sa manipulation et mise en place à l'intérieur des moules pose des problèmes délicats qui sont, parfois, impossibles à résoudre. En outre, de telles armatures sont, bien entendu, affectées d'une possible déformation axiale mais, également, d'une expansion radiale importante. De telles armatures ne peuvent donc pas être valablement utilisées pour la mise en oeuvre d'un procédé connu introduisant un effet de tassement du béton car alors, des caractéristiques dimensionnelles précises en section ne peuvent plus être obtenues.De toute façon, si une qualité approchée peut être acceptée à cet égard, l'expansion radiale importante et le tassement axial produisent un décollement entre le béton et l'armature et des fissurations apparaissent ensuite lors du durcissement. Il y a lieu de noter, par ailleurs, que le procédé de réalisation d'une armature, comme décrit ci-dessus, se heurte à des difficultés pratiques de mise en oeuvre par machines automatiques. En effet, on conçoit que le déploiement d'un enroulement de spires hélicoldales sur un mannequin et la mise en oeuvre de barres longitudinales ondulées, ne permet pas de déterminer un pas précis pour ce qui concerne les points. de croisement de ces deux éléments. Les opérations de liaison par soudure à ces niveaux sont donc problématiques et ne peuvent être effectuées qu au coup par coup, manuellement. Il en résulte, bien évidemment, un renchérissement important d'une telle armature. Au total, bien que le procédé de fabrication par moule extérieur et mandrin vibrant interne apparaisse comme le plus simple, le moins onéreux et le plus apte à un grand rendement, il s'avare que sa mise en oeuvre ne peut être retenue chaque fois que les tuyaux devant être fabriqués incorporent une armature métallique. La présente invention vise à remédier aux différents inconvénients ci-dessus et se-propose, plus particulièrement, d'apporter une solution aux armatures du second type en proposant une structure nouvelle qui élimine totalement les inconvénients connus et permet d'obtenir, à grande cadence et à prix de revient faible, des produits stables susceptibles d'être utilisés pour la mise en oeuvre et la fabrication de tuyaux en béton à partir d'un principe de moulage par noyau interne ou mandrin interne vibrant. L'objet de l'invention est de résoudre le problème cidessus en offrant, en outre, la possibilité de réaliser indifféremment et facilement une armature d'enveloppe cylindrique constante régulière, de type de révolution, comportant ou non une partie terminale épanouie pour le renforcement, notamment, d'un collet de raccordement devant être formé par l'une des extrémités du tuyau définitivement obtenu. Pour atteindre les buts ci-dessus, l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'il est constitué à partir d'une nappe plane formée de tiges longitudinales ondulées placées à plat paral- lèlement au plan de la nappe et de fils transversaux parallèles entre eux et perpendiculaires aux tiges desquelles ils sont rendus solidaires aux points de croisement. Diverses autrés caractéristiques dé l'invention ressortent de la description faite ci-dessous en référence aux dessins annexés qui montrent, à titre d'exemples non limitatifs, des formes de réalisation de l'invention. La fig. 1 est une vue en plan de l'objet de l'invention. La fig. 2 est une élévation montrant l'objet de l'invention réalisé à partir de l'élément selon la fig. 1. La fig. 3 est une vue en plan1 transversale, correspondant sensiblement à la ligne III-III de la fig. 2. La fig. 4 est une vue partielle montrant une variante de réalisation de l'armature selon l'invention. La fig. 1 montre que l'armature, conforme à l'invention, est constituée à partir d'une nappe plane 1 dont la longueur L correspond à la longueur axiale définitive de l'armature, et la largeur 1, au développé du cercle moyen de l'épaisseur du tuyau à réaliser. La largeur 1 est augmentée d'une mesure de recouvrement r dont la fonction apparaît dans ce qui suit. La nappe 1 est constituée d'éléments longitudinaux 2, parallèles entre eux et à l'axe longitudinal A de la nappe. Les élé- ments 2 sont au minimum au nombre de trois, par exemple quatre, régulibrement espacés et sont, chacun, constitués par une tige ondulée, de façon régulière ou non, dans un plan. Les tiges 21 à 24 sont disposées à plat, parallelement au plan de la nappe 1 devant être constituée. La nappe 1 est formée, également, de fils transversaux 3, paralleles entre eux, ayant une même longueur correspondant à la mesure 1 + r. Les fils transversaux 3 sont à écartement régulier et sont réunis au niveau de leurs points de croisement avec les tiges longitudinales 2, notamment par des points de soudure. Dans le but de simplifier la réalisation d'une telle nappe, par alimentations successives sur un plan, et, notamment, de permettre la détermination d'un pas et d'un positionnement de têtes de soudage automatique, les tiges 21 à 24 sont de mêmes caractéristiques et possedent des ondulations régulieres et constantes sur toute leur longueur. L'assemblage des éléments 2 et 3 est effectué pour que les tiges 2 possedent, chacune une partie terminale de même longueur 4 ou 5, s'étendant au-del des fils transversaux extrêmes 31 et 3 n De préférence, pour des raisons qui ressortent de ce qui suit, les parties terminales 5 des tiges 2 sont notablement plus longues que les parties terminales 4. La nappe 1 se présente ainsi sout une forme analogue à un treillis plan, à mailles rectangulaires régulieres, alignées dans les deux directions de la nappe. La constitution de l'armature, à partir de la nappe cidessus, fait intervenir un enroulement sous une forme tubulaire, de manière à superposer les rives longitudinales de la nappe qui sont définies par les extrémités des fils transversaux 3. La liaison intervient par soudure avec recouvrement de ces parties terminales sur la mesure r. Dans le but de faciliter une telle réalisation, il est prévu, comme cela apparait à la fig. 1, de placer la tige longitudinale 21 en retrait de la rive ou de l'alignement des extrémités des fils transversaux 3, d'une mesure égale , sensiblement, r et de disposer la tige 24, par rapport aux extrémités correspondantes des fils transversaux 3 définissant la seconde rive, à une distance égale à l'écartement entre deux tiges 2. L'enroulement de la nappe 1 permet de disposer d'une enveloppe tubulaire, telle qu'illustrée par la fig. 2, dont la longueur et le diamètre correspondent aux mesures du tuyau devant être exécuté. Les parties terminales 5 des tiges 2 sont alors éventuellement pliées vers l'extérieur, chacune d'une même mesure à partir du fil transversal extrême correspondant 3 et sont, ensuite, réunies n par l'intermédiaire d'une ceme6rapportée par soudure. L'armature, de forme tubulaire, ainsi obtenue, peut alors être placée à l'intérieur d'un moule m vertical pour la mise en oeuvre du procédé d'exécution d'un tuyau par coulage de béton et compactage contre la surface interne du moule m, par un mandrin ou noyau interne vibrant. Au fur et à mesure de l'élévation du mandrin, à l'intérieur du moule m, le béton est ainsi serré entre le moule m et enrobe l'armature pour former un tuyau-T, illustré en traits mixtes à la fig. 2. Après exécution des abouts destinés à former une collerette inférieure C et un embout supérieur E, le moule m peut alors être enlevé pour laisser le beton prendre prise et durcir de façon naturelle ou forcée. Le tassement naturel, dans le sens de la fleche f, consécutif à l'enlèvement du moule m, se traduit par une contrainte de compression qui est appliquée à l'armature et supportée uniquement par les tiges 2 s'étendant parallelement à la direction de la contrainte. Compte tenu de la conformation ondulée quelles possèdent, les tiges 2 se prêtent à une déformation dans le sens de la fleche f1. L'armature, dans son ensemble, accepte ainsi une réduction de sa mesure axiale en correspondance du tassement global ou local qui est imposé naturellement au béton fraichement coulé. Par contre, les fils 3 rectilignes forment des cerces successives indéformables s'opposant à toute déformation et, plus particulierement, expansion radiale de l'armature. 11 est ainsi pos- sible d'obtenir pratiquement, de façon rapide et economique, des tuyaux en béton armé possédant, apres prise et durcissement, des caractéristiques dimensionnelles particulierement précises et des caractéristiques de résistance mécanique égales en tous points, même au niveau des extrémités. Il y a lieu de noter, également, que l'armature conforme à l'invention permet d'armer un tuyau sur toute la longueur utile et nécessaire de ce dernier, y compris dans les conformations locales particulieres correspondant aux exécutions du collet C et de l'embout E. La fig. 4 montre une variante de réalisation selon laquelle les parties terminales 5 sont réunies entre elles par un élément transversal 7 constitué par une tige ondulée dont les ondulations sont dans un plan. Cet élément 7 est posé à plat, parallèlement au plan commun des tiges 2, pour être solidarisé avec les parties terminales 5 par l'intermédiaire de points de soudure. Une telle réalisation permet de conférer une faculté de déformation, à la fois radiale et transversale, et autorise une conformation automatique sans reprise des parties terminales 5 vers l'extérieur. L'invention trouve une application préférée à la réaliw sation de tuyaux en béton armé, utilisés pour constituer des canalisations en fouille pour l'écoulement d'eau potable ou encore, et plus particulierement, d'eaux usées provenant de centre industriels ou de groupements de locaux d'habitations. L'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés, car diverses modifications peuvent y être apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Armature .déformab-le axialement pour tuyau en béton armé du type en forme tubulaire comprenant des barres longitudinales ondulées et des cerces, caractérisée en ce qu'elle est constituée à partir d'une nappe plane formée de tiges longitudinales ondulées placées à plat parallèlement au plan de la nappe et de fils transversaux parallèles entre eux et perpendiculaires aux tiges desquelles ils sont rendus solidaires aux points de croisement. 2 - Armature selon la revendication 1, caractérisée en ce que les tiges longitudinales ondulées sont placées parallèlement entre elles, en retrait des extrémités des fils transversaux. 3 - Armature selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les tiges longitudinales ondulées s'étendent.au-del des deux fils transversaux extrêmes. 4 - Armature selon la revendication 3, caractérisée en ce que les parties des tiges longitudinales ondulées, s'étendant audelà de l'un des fils transversaux extrêmes, sont reliées par un élément transversal constitué par une tige ondulée placée à plat, parallèlement au plan de la nappe. 5 - Armature selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'une des tiges longitudinales est située à une mesure de recouvrement (r) du bord longitudinal correspondant de la nappe et en ce que la tige correspondant au second bord longitudinal est située par rapport à ce dernier à une distance égale à l'intervalle entre deux tiges. 6 - Armature selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle est constituée à partir d'une nappe plane enroulée en forme tubulaire et dont les parties terminales des fils transversaux sont solidarisées avec recouvrement. 7 - Armature selon la revendication 6, caractérisée en ce que les parties terminales des tiges ondulées longitudinales s'étendant au-delà de l'un des fils transversaux sont pliées vers 1 'extérieur. 8 - Tuyau en béton armé comprenant une armature interne selon l'une des revendications 1 à 7.