Brevet FR2519362A1 — publié le 19830708

Dès son avénement il y a maintenant plus d'un siècle on a utilisé le béton armé pour réaliser des planchers que ce soit pour des immeubles d'habitation, industriels ou divers. On utilisait des dalles pleines ou élégies par des hourdis. Pour ces planchers la réglementation en vigueur n'imposait de règles que pour des conditions de résistance et éventuellement de flexibilité. Depuis la fin de la dernière guerre, une réglementation de plus en plus stricte est apparue imposant aux constructeurs des conditions notamment de résistance mécanique, déformation admissible, isolation phonique, stabilité au feu entre autres. Du fait de l'amélioration des techniques et de la mécanisation de l'industrie du bâtiment on a de plus en plus eu recours à des planchers massifs en béton armé donnant une solution satisfaisante à l'ensemble des problèmes à résoudre. Ainsi la seule exigence phonique impose pour une séparation entre lots (propriétés différentes) une paroi pesant au minimum 350 kg/m2 soit pratiquement 16 cm d'épaisseur de béton. En ce qui concerne les dalles, cette épaisseur minimale est augmentée pour des raisons de flexibilité dès que l'on dépasse une portée d'environ 5,00 m indépendamment du fait des charges à reprendre. Si grâce aux bétonnières et maintenant camions de béton prêt à l'emploi associés à des pompes, il n'y a plus de problème en ce qui concerne le volume -donc poids- de béton à mettre en oeuvre il n'en est pas de même pour la réalisation du coffrage qui reste une activité essentiellement manuelle donc coûteuse. Sur chantiers équipés en moyens lourds on a pu utiliser des coffrages-outils ou des planchers préfabriqués, malheureusement il n'en est pas de même pour les chantiers petits et moyens qui ne sont pas équipés en moyens de levage suffisants (grue...). Pour ceux-ci, on continue traditionnellement à mettre en oeuvre des planches en bois de 20 ou 27 mm d'épaisseur ou bien panneaux dits ADHOC de 25- mm sur des chevrons 6/8 ou 10/8 cm espacés de 0,50 à 0,60 m. Ils reposent sur des bastaings (solives) espacés 2,00 - 3,00 m dont les sections sont de l'ordre de 7,5/16 cm qui sont portés eux par des files d'étais verticaux.L'opération de coffrage, celle de décoffrage seulement au bout d'un certain temps de durcissement après bétonnage de la dalle ainsi que celle de nettoyage du matériel pour réemploi nécessitent beaucoup de temps sans parler des pertes et chutes donc gaspillage de bois. La présente invention décrit un nouveau procédé de coffrage perdu pour dalles massives ou fond de poutres utilisant des éléments légers pouvant être mis en place manuellement par un seul homme. Ces éléments remplacent purement et simplement les coffrages bois, panneaux de particules ou tôles ainsi que les chevrons utilisés précédemment ; ils font partie intégrante de la structure future au point de vue poids et aspect notamment. Les files d'étais traditionnelles sont conservées bien que l'on puisse avec un béton convenablement amélioré fait en usine augmener leur espacement. Enfin les éléments du fait de leurs faibles dimensions permettent de s'adapter facilement aux dimensions du chantier avec des moyens réduits traditionnels tels que marteaux, scies ou tronçonneuses. Il y a beaucoup moins de pertes de bois. L'élément à fabriquer se compose essentiellement d'une plaque de base en béton raidie par des nervures. Suivant la disposition de celles-ci par rapport à la plaque, on obtient une forme générale de U (figure 1) T (figure 2) ou PI (figure 3) qui ont toutes même inertie dans le sens vertical. La disposition figure 1 offre l'avantage d'un emploi plus général. L'élargissement de la nervure en partie opposée à la plaque de base a pour conséquence de ramener à mi-hauteur de la pièce le centre de gravité de l'ensemble de la section ce qui donne au profil (qui ne sera pas armé) une égale résistance à la traction et à la compression lui conférant de bonnes qualités d'autoportance uniquement limitées par la résistance à la traction du béton utilisé en usine pour la fabrication en grande série de l'élément. Du fait de cette caractéristique, l'élément peut être disposé nervures en haut (cas de dalles) ou en bas (cas de toiture). Ainsi considérons un élément en U suivant figure 1 dont les dimensions sont - plaque de base : largeur 20 cm, épaisseur 1 cm - nervure : hauteur totale 13 cm partie basse : 1 cm largeur X 5 cm hauteur partie haute : 4 cm largeur X 3 cm hauteur - goussets raccordement : bas : 1 X 1 cm haut: 3 X 3 cm L'analyse donne les résultats suivants - poids au ml : section 72 cm X 2200 = 15,84 soit 16 kg/ml - position du centre de gravité : 6,191 = 6,5 cm de la base - module d'inertie minimum : 240,682 = 240 cm 3 - charge à supporter par l'élément avant prise du béton définitif: 30 cm d'épaisseur ou 750 kg/m2 soit 750 X 0,20 = 150 kg/ml - contrainte à la traction en kg/cm2 ou bars admissible pour une portée libre de 0,60 m 2,81 1,20 m 11,25 1,80 m 25,31 2,40 m 45,00 3,00 m 70,21 3,60 101,25 Il est possible d'obtenir de telles résistances à la traction (il s'agit d'éléments travaillant en phase provisoire) à l'aide de béton GRC (béton armé de fibre de verre résistante aux alcalis pour ciment renforcé de verre) qui dans une de ses brochures indique une résistance maximale à la traction de 14 - 17 N/mm2 soit environ 140 à 170 kg/cm2 ou bars. Compte tenu du prix du produit il faudra vraisemblablement se contenter de caractéristiques moindres par utilisation de moyens plus classiques et moins coûteux qu'une série de procédés pf met d'atteindre. Il semblerait qu'un élément d'une portée de l'ordre de 2,10 m pesant environ 32 kg avec une contrainte de 40 bars convienne parfaitement, d'autant plus qu'on est limité par la flexibilité de l'élément. Les éléments seront posés jointifs sur des files d'étais classiques dont l'écartement sera justement fonction de leur résistance propre. Leur faible section en permettra un découpage aisé avec des moyens rustiques de chantier pour l'adapter aux dimensions ainsi qu'aux réservations de l'ouvrage à exécuter. il ne reste plus qu'à mettre en places les armatures et bétonner à 16 cm d'épaisseur minimum totale de béton. Ce qui précéde concerne des planchers avec armatures por tant dans un seul sens. En usine on peut également doter les éléments:d'ouvertures dans la partie basse des nervures par exemple trous circulaires de 5 cm de diamètre espacés de 20 cm. Ces ouvertures serviront à alléger les éléments lors de leur mise en place, à disposer des armatures de répartition (plancher avec armatures croisées) et à favoriser une bonne liaison des eléments entre eux. Voir détail (a) figures 1 - 2 - 3. Les extrémités de la partie haute élargie des nervures sont munies d'évidements (b) recevant des chevilles métalliques à adhérence améliorée (c) par scellement (d) avec du mortier type colle à béton qui permettront d'abouter des éléments (voir figure 4). De même des striures (e) dans la partie basse de l extrémi- té des éléments permettent d'améliorer l'adhérence d'un béton de scellement (f) pour armatures inférieures. Enfin des évidements (g) aux extrémités de la plaque de base qu'elle soit placée nervures en haut ou en bas permettent une fixation des éléments sur les systèmes d'étais. On peut ainsi préfabriquer à longueur voulue des fonds de poutres, linteaux, poutrelles de plancher ou toitures avec étayages réduits La figure 5 donne une idée de ce qu'il est possible de réaliser avec 1 élément de coffrage décrit - une file d'étais (h) reçoit un fond de poutre préfabriqué (i) sans trou dans les nervures avec les armatures définitives (k) le fond de poutre a reçu une premier bétonnage (j) - sur ce fond de poutre on dispose d'un côté des éléments de toiture (l) qui recevront une couverture par exemple tuiles sur lattis ou multicouche. On peut avoir des fixations (c) - de l'autre côté de (i) on dispose des éléments de coffrage (m) munis de trous de solidarisation (a). On met en place les ar matures (n) et on bétonne (o). - on procéde ensuite au coffrage et bétonnage de la superstructure (p) qui peut être allégée par des hourdis (q). On voit ainsi toute le parti qu'on peut tirer d'un élément unique fabriqué en grande série, Le procédé objet de l'invention est suceptible à notre avis d'applications industrielles considérables à peu de frais. En effet on ne fabrique industriellement qu'un seul type d'élément léger dont facilement transportable que l'on pose sur le système d'étayage traditionnel amélioré du fait de la possibilité d'augmentation des entraxes. De plus on économise un important temps d'exécution ainsi que le bois et produits dérivés utilisés traditionnellement pour le coffrage. REVENDICATIONS 1. - Eléments légers autoporteurs pou coffrage perdu d'ouvrages en béton arné caractérisés par le fait qu'ils sont constitués par une plaque de base de faible épaisseur raidie par des nervures verticales associées le tout préfabriqué en béton de caractéristiques améliorées. Ces éléments sont de faible poids et ne nécessitent que des moyens manuels réduits pour leur mise en oeuvre ; ils s'appuient sur des files d'étais dont l'expacement eEt fonction justement des caractéristiques mécaniques du béton et du mode de fabrication utilisés. Ils permettent le ferraillage et le bétonnage des structures prévues. 2. - Béton utilisé pour la fabrication de l'élément selon la revendication 1 caractérisé par le fait que ses capacités de résistance notamment à la traction ont été fortement améliorées par l'utilisation seule ou associée des procédés possibles suivants - moyens physiques tels que anélioration des formules de granu lométrie, vibration, étuvage, étirage, pressage, chauffage ou autres. - moyens chimiques tels que incorporaticn d'adjuvants améliorant la compacité, la rapidité de prise, la résistance mécanique ou autres. - moyens mécaniques tels que incorporation de fibres de verre, pailles métalliques ou autres. 3. - Eléments suivant la revendication 1 caractérisés par le fait que leur béton constitutif fera partie mécanique intégrante de la structure à réaliser et que les faibles épaisseurs de section qu'il autorise du fait de ses caractéristiques améliorées ainsi que sa nature en permettent une découpe aisée à l'aide d'un outillage simple de chantier tel que marteau, burin, scie ou tronçonneuse de manière à s'adapter aux dimensions du chantier 4. - Eléments suivant la revendication 1 caractérisés par le fait que suivant la disposition relative des nervures associées par rapport à la plaque de base on obtient une section transversale en forme générale de U - T - L - PI ou même tubulaire creuse rectangulaire ou carrée si les épaississements en partie haute des nervures se rejoignent formant ainsi une plaque parallèle à celle de base. 5. - Nervures verticales selon la revendication 1 caractérisées par le fait qu'elles comportent dans leur partie opposée à la plaque de base un élargissement de telle sorte que le centre de gravité de la section globale plaque + nervures soit situé à environ mi-hauteur de l'élément ce qui entraine en cas de flexion suivant son axe longitudinal des contraintes de même valeur absolue sur ses fibres les plus tendues et les plus comprimées, c'est-à-dire que les éléments disposés nervures en haut ou nervures en bas peuvent reprendre une même valeur de charges appliquées. 6. - Nervures verticales selon la revendication l caractérisées par le fait qu'elles comportent des goussets renforçant la liaison entre la plaque de base et la partie adjacente de faible épaisseur des nervures ainsi qu'entre celle-ci et la partie élargie de ces nervures. ;. - Nervures verticales selon la revendication 1 caractérisées par le fait qu'elles peuvent dans la partie de faible épaisseur adjacente à la plaque de base être percées à la fabrication de trous régulièrement espacés permettant un allègement des pièces, une mise en place d'armatures transversales ainsi qu'unie bonne liaison des éléments entre eux lors du bétonnage final de la structure à réaliser. 8. - Nervures verticales selon la revendication 1 caractérisées par le fait que leur hauteur permettra une couverture minimale de 3 cm de béton pour msie en place des armatures supérieures, l'épaisseur tot-ale du béton étant déterminée par des considérations notamment de résistance, flexibilité, insonorisation et tenue au feu nécessaires de la structure. 9. - Nervures verticales selon la revendication 1 caractérisées par le fait que leurs extrémités comportent des évidements permettant d'abouter en partie haute ou basse des éléments par scellement de chevilles métalliques à adhérence améliorée à l'aide de prcduits type colle à béton. 10. - Plaque de base selon la revendication 1 caractérisée par le fait que son dessous opposé aux nervures est suffisamment lisse pour éviter l'application d'un enduit de finition. Les défauts d aspect de mise en oeuvre sont améliorés par la présence d'un léger chanfrein entourant la partie visible de la plaque de base. 11. - Plaque de base selon la revendication 1 caractérisée par le fait que des percements permettent la fixation des éléments sur les files d'étais. 12. - Eléments pour coffrage perdu selon la revendication 1 caractérisés par le fait que lors de leur fabrication, ils peuvent avec un dispositif approprié être munis en sous face de plaques isolantes thermiquement se raccordant aux autres éléments adjacents. 13. - Eléments pour coffrage perdu selon la revendication 1 caractérisés par le fait que l'on peut augmenter leur degré de résistance coupe feu et coupe flamme par incorporation de produits à base d'amiante dans leur béton constitutif. 14. - Application d'éléments pour coffrage perdu selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'on peut les utili ser pour réaliser des éléments préfabriqués de plus grande longueur que les éléments de base tels que fonds de poutres, nervures de planchers linteaux ou plaque de toiture. On dispose les éléments au besoin préalablement découpés à la longueur voulue, on les aboute suivant la revendication 9 et on incorpore les armatures que l'on scelle par bétonnage partiel en partie basse. 15. - Application d'éléments pour coffrage perdu selon la revendication 1 caractérisée par le fait qu'ils permettent la réalisation de nervures mêmes croisées pour la constitution de planchers nerurés. Le hourdis entre nervures pourra être réalisé par des coffrages classiques ou par des éléments selon la revendication 1 disposés plaque de base vers le haut. 16. - Eléments pour coffrage perdu selon la revendication 1 caractérisés par le fait qu'en cas de suffisante résistance à la traction du béton amélioré utilisé pour leur fabrication et de dimensions transversales convenables on peut réaliser des éléments autoporteurs de grande longueur couvrant les portées à franchir ne nécessitant aucune armature porteuse prin cipale ou secondaire dimensionnée classiquement. Il n'y aura à mettre en oeuvre que les armatures règlementaires minimales pour chainages, chevêtres, chapeaux éventuels ainsi que celle nécessitées par des conditions de non fragilité ou de reprise de certains efforts tels que poinçonnement. Le remplissage des éléments pourra être réalisé partiellement ou totalement à l'aide de matériaux sains et stables respectant la loi de masse tels que béton maigre ou granulats.