Brevet FR2540162A1 — publié le 19840803

LIAISON MEsDXLLIOUE RIGIDE ENTRE PUkNCMERS - DALLES LEVES ET POTEAUX PREFABRIOUES EN 3PETON ARME, POUR DES STRUCTURES AUTO-STA3LES Dans les immeubles à planchers-dalles levés, 11 équilibre statique et dynamique pouvait etre assuré - soit par des colliers métalliques, en forme de cornière, incorporés aux planchers et appuyés sur des broches traversant les poteaux pour l'équilibre vertical, associés avec des voiles en béton ou des édifices intérieurs pour le contreventement, - soit par des liaisons complexes du type collier métallique en forme de U couché, relié par soudure continue, avec une chemise métallique incorporée au poteau en béton. Le présent brevet concerne également une liaison complexe, assurant simultanément l'équilibre vertical et horizontal, mais faisant appel à d'autres modalités techniques qui seront exposées dans les pages suivantes. Cette liaison est constituée 10 - d'un collier incorporé dans le plancher-dalle (1 à 5 ) 20 - d'une "cage" réticulée incorporée dans le poteau préfabriqué (8 d 11) 3 - de pièces de liaison entre les deux ensembles précédents (7) 4" - de pièces de fixation provisoire, incorporées dans le poteau (15 et 16) 5 - de pièces d'accrochage aux tirants de levage du plancher ou aux pièces de fixation provisoire (19 à 21). Collier incorporé dans le plancher-dalle Les planchers-dalles étant préfabriqués au niveau du sol et stockés par empilage, ils devront être équipés pour le levage, au préalable, avec des colliers destinés à faire partie de la liaison. Ceux-ci se trouveront donc au tour de chaque poteau. Le collier est formé d'un profilé métallique dont la forme est définie par les fonctions qu'il doit remplir. Ces fonctions sont les suivantes - porter le plancher lorsque celui-ci sera fixé définitivement aux poteaux, - porter le plancher lorsqu'il sera levé le long des poteaux par des tirants actionnés par des moteurs situés sur les sommets des dits poteaux, - porter le plancher lorsqu'il sera fixé provisoirement aux poteaux, à son niveau de destination, sans que les pièces de fixation empiètent sur la zone des tirants de levage et des trous de leurs passages, - -permettre la transmission des couples, dus aux sollicitations horizontales sur l'immeuble, entre les poteaux et les planchers-dalles. Pour satisfaire ces fonctions, le collier est constitué - d'une me verticale (1) située très près des parements du poteau, - d'une aile, au bord inférieur de l'ame, horizontale (2), - d'un raidisseur latéral du bord supérieur de l'amie (3), - de raidisseurs - barres inclinées - reliant de place en place le bord supé rieur de l' me au bord de l'aile afin de la raidir (4), - de trous de passage et de fixation, pratiqués dans l'aile, pour les tirants de levage et leurs boulons (18), ainsi que pour les boulons (18) destinés à la fixation provisoire (15). Ce collier, lorsqu'il sera accroché par les tirants de levage du plancher, devra avoir une rigidité telle qu'il puisse garantir la bonne tenue du béton environnant, en association avec les barres à béton se trouvant dans le plancher. L'âme (1) a le roule de supporter les efforts tranchants qui se produisent entre les différents points de fixation des tirants de levage et/ou de fixation provisoire, ou entre les différents points du bord du plancher qui entourent le poteau. Le raidisseur latéral du bord supérieur de l'azyme (3) est destiné - à résister au "déversement" - flexion latérale - pendant le levage du plancher et de la fixation provisoire. L'épaisseur de ce raidisseur est limitée par la présence des boulons de levage ou de fixation provisoire (18), - à porter les barres ou câbles de l'armature supérieure du plancher qui y sont fixés par soudure. L'aile du collier (2) sert à: - porter le béton avec des taux de compression locale admissibles, et occa sionner la formation de bielles de compression dans le plancher, - porter et fixer par soudure les barres ou câbles de l'armature inférieure du plancher (6), - contenir les trous (5) pour I'emplacement des boulons (18) de levage de fixation provisoire, ainsi que pour le passage ultérieur des tirants pour le pour le levage des planchers inférieurs. Les raidisseurs (4) de l'aile (2) sont des barres simples d'une section et d'un espacement déterminés par le calcul, afin de garantir à l'aile une planéité suffisante. Cage réticulée incorporée dans le poteau préfabriqué Cette cage est fabriquée en atelier. Elle a les fonctions suivantes - d'introduire dans le poteau la sollicitation verticale symétrique ou non, due aux charges du plancher, - de transmettre au plancher le couple de forces horizontales, dû à l'incli naison locale du poteau, sous les sollicitations horizontales sur telles que vent ou séisme, - de rétablir la continuité entre les deux bords opposés du plancher, au contact avec le poteau, spécialement la continuité entre les barres résis tant à la flexion du plancher. A cet effet, la cage est constituée de - deux grilles de barres (9 et 10), une supérieure et une autre inférieure, reliées sur leurs périphéries tangentes au conto.ur du poteau, par des barres verticales (11) situées aux extrémités des barres des grilles et entre les barres périphériques (8). Une grille de la cage est constituée de deux séries de barres continues (9 et 10) perpendiculaires l'une sur l'autre. Ces barres sont soudées entre elles aux croisements et elles sont soudées également aux barres périphériques (8). Ces dernières ont une section rectangulaire de dimensions telles qu'on puisse y souder les barres des grilles et les cales extérieures (7). D'autre part, ces barres périphériques ont le rôle d'introduire dans le poteau les efforts verti caux venant du plancher, par génération de bielles inclinées de compression dans le béton. Les barres des grilles-sont situées au meme niveau que les barres ou câbles du plancher qu'elles doivent relier. De cette manière, on concrétise le nouveau principe de cette liaison qui est pour une direction donnée, on fait transmettre directement, par l'intermédiaire des faces du collier perpenticulaires à cette direction, la plus grande partie des forces horizontales du couple de flexion venant des barres du plancher et se dirigeant vers les barres de la grille de la cage du poteau et vice versa. Une partie réduite de ce couple sera prise par les faces latérales de la liaison grâce au "moment résistant à la torsion" de leur ensemble de barres. I1 est entendu que la transmission des efforts horizontaux entre les barres de la cage et le béton du poteau se fait par le phénomène de l'adhérence. Pièces de liaison entre collier du plancher et "cage" du poteau: Ces pièces sont des cales locales (7) de section trapèze et de longueur horizontale très réduite introduites en force dans l'espace entre les bords des barres périphériques supérieures (8) de la cage et les extrémités des barres du plancher (6) fixées par soudure sur le bord supérieur du collier ou entre les barres périphériques inférieures et le bord inférieur du collier. On soude tous les bords des surfaces de contact de ces cales sur les pièces précitées du poteau ou du plancher. Il est entendu que la longueur du cordon de soudure est déterminée par le calcul,en tenant compte du cisaillement vertical, horizontal et de la traction. La longueur horizontale des cales tient compte de ces facteurs. Pièces, de fixation provisoire, incorporées dans le poteau: Lorsque le plancher est levé au niveau définitif, on doit, afin de libérer les moteurs de levage, le fixer provisoirement sur le poteau en attendant la réalisation des soudures. A cet effet, on prévoit des renforts métalliques dans les poteaux sous la forme de plaques épaisses (15) reliées aux armatures du poteau et/ou b celles de la cage, suivant la situation. Il y a deux ou plusieurs plaques par poteau se trouvant en principe sur deux faces opposées, sauf pour des poteaux d'angle. Chacune de ces plaques est pourvues d'un trou (16), et ces trous se trouvent sur la même horizontale. Une broche (17), de section adéquate, passera à travers ces trous, assurant ainsi la fixation provisoire. Cette broche traverse aussi des pièces d'accrochage (21) du plancher dont il sera question plus loin. Pièces d'accrochage du plancher: Xfin d'accrocher le plancher aux tirants de levage au aux pièces de fixation provisoire dans le poteau, on dispose de quatre boulons de gros diamètre (18) en rapport avec les charges. eu besoin, on peut en prévoir plusieurs. Chacun de ces boulons est introduit dans le trou réservé à cet effet (5) dans l'aile (2) du collier du plancher. Le bord biseauté de ce trou et la différence de niveau entre la face inférieure du collier et la face inférieure du plancher donne une épaisseur, de la tête du boulon, suffisante pour résister à la charge de levage. Ce boulon est protégé contre le béton frais, lors du bétonnage du plan cher, par un cylindre en carton ou en matière plastique (19) qui lui réserve un espace où viendra se visser un "ridoir" métallique (20). Ce ridoir est pourvu, à sa partie supérieure, d'un anneau (21) réglable en hauteur pour la fixation provisoire ou pour l'accrochage au tirant de levage. Fonctionnement : ces boulons se trouvent dans leurs espaces réservés dès avant le bétonnage du plancher. Avant le levage, on visse les ridoirs (20) avec leurs anneaux (21) sur les boulons (18) qui, de cette manière, ne peuvent pas tomber. On accroche les anneaux de levage aux tirants et on lève le plancher. Arrivé à la destination du plancher, on règle les ridoirs des fixations provisoires et on passe la broche (17) à travers les anneaux des ridoirs (21) dans les poteaux. Cette fixation provisoire fournit la sécurité du travail pour l'espace inférieur au plancher levé. A ce moment, on peut libérer les tirants de levage et les faire descendre vers le sol à travers leurs trous (5) dans les planchers dont les boulons ont été enlevés. S'en suit la phase de l'enfoncement des cales (7), de section trapèze, sur la face supérieure du plancher et de leur soudure. Les cales de la face inférieure seront mises en place et soudées au moment où le plancher inférieur sera levé. Ensuite, la broche et les boulons de fixation provisoire seront enlevés l'espace entre plancher et poteau sera bourré de mortier. Enfin, les parties découvertes du collier seront couvertes de mortier ou de plâtre. Avantages : le collier du plancher équivaut à un chapiteau métallique, incorporé dans son épaisseur, qui éloigne la ligne critique de cisaillement, par rapport au parement du poteau, grâce à la formation de "bielles de compression" de béton appuyées sur son aile horizontale. Le collier transforme la rupture "fragile" des planchers-dalles.- rupture qui ne prévient pas - en rupture lente par plastification généralisée. La sécurité de ces planchers est ainsi améliorée. La section du collier est réduite au minimum nécessaire, tout en gardant la rigidité de l'aile, grâce aux raidisseurs inclinés locaux. La "cage", dans le poteau, reçoit directement, dans ses barres hori zontales, les efforts venant par les armatures horizontales du plancher, et les transmet de l'autre côté du plateau sans efforts parasites. Les efforts verticaux sont transmis au béton du poteau par l'adhérence des barres de la cage, plus spécialement par les barres périphériques qui engendrent des bielles de compression. Les soudures sont calculabies et confèrent la sécurité voulue. L'ensemble de cette liaison est d'un poids relativement réduit et d'une fabrication simple. Dans le cas de poteaux-gaines ou de murs de cages d'ascenseurs ou de cages d'escaliers, le même principe de liaison est applicable en utilisant une plaque métallique du côté du creux de l'élément considéré, qui portera les écrous des barres,ou cintre laquelle seront soudées les barres de la grille de la cage. Exemple non limitatif Pour un immeuble de six niveaux avec des poteaux de section de l'ordre de 0, 6 x 0, 60 m, espacés de 10, 80 m dans la direction de la façade et de 8, 80 m dans la direction perpendiculaire à la précédente, avec des planchersdalles précontraints dans les deux directions, d'une épaisseur de 0, 25 m et avec des porter faux de 1, 40 m, on trouve les dimensions suivantes sous les sollicitations verticales habituelles et pour des sollicitations horizontales dues au vent d'une région du type I, site exposé, les barres de la cage indiquées sur les dessins sont d'un diamètre de 14 mm environ, tandis que les barres périphériques ont une section rectangulaire de 20 x 30mm. Le collier est en tôle d'une épaisseur de l'ordre de 10 à 15 mm. Les longueurs des cordons de soudure sont réalisables pour satisfaire la sécurité exigée par les règlements. Enfin, dans le poteau, les barres des grilles de la cage laissent suffisamment d'espace pour les barres du poteau. REVENDICATIONS 1 - Liaison métallique rigide, entre planchers-dalles levés et poteaux préfabriqués en béton armé, offrant aux structures étagées le caractère d'autostabilité grâce à sa valeur d'encastrement caractérisée en ce qu'elle est constituée d'un collier incorporé au plancher (1 à 5) et d'une cage réticulée incorporée au poteau (8 à 11). 2 - Liaison, selon la revendication 1, caractérisée par le collier ayant une âme verticale (1) proche du poteau, une aile horizontale (2) à sa partie inférieure, un raidisseur (3) le long du bord supérieur de l'amie et des raidisseurs inclinés (4) reliant le bord de l'aile au bord supérieur de l'ame. 3 - Liaison, selon les revendications 1 et 2, caractérisée par l'aile horizontale du collier possédant des trous (5) pour loger des boulons verticaux (18) servant au levage et à la fixation provisoire du plancher, ainsi qu'à la descente les tirants de levage à travers le plancher. 4 - Liaison, selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que les armatures horizontales (6) du plancher sont fixées par soudure sur son aile horizontale et sur son bord supérieur, arrivant ainsi très près des parements du poteau. 5 - Liaison, selon la revendication 1, caractérisée par la cage réticulée incorporée au poteau et constituée de deux grilles métalliques (9 et 10), une supérieure et une autre inférieure, situées au niveau des armatures respectives du plancher. Les barres de ces grilles doivent etre capables de transmettre les efforts venant ou allant au plancher à travers le poteau. Les barres périphériques (8), de section rectangulaire, transmettent plus spécialement les efforts verticaux aux poteaux par création de bielles de compression dans le béton. Les deux grilles sont reliées par des barres verticales (11) qui raidissent la cage contre les effets de torsion de l'ensemble. 6 - Liaison, selon l'ensemble des revendications 1 à 5, caractérisée par ce que le collier et la cage sont reliés par les soudures effectuées sur des cales locales (7), de section trapèze, introduites dans l'espace se trouvant entre bords du collier et barres périphériques de la cage. 7 - Liaison, selon l'ensemble des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle possède également des plaques métalliques de renfort (16), fixées sur les parements du poteau, percées (15) afin de recevoir une broche (17) pour la fixation provisoire du plancher. 8 - Liaison, selon l'ensemble des revendications de 1 à 7, caractérisée en ce qu'elle est munie de boulons verticaux (18) situés dans les trous de l'aile horizontale du collier et qui seront relies par l'intermédiaire des ridoirs cylindriques (20) et d'anneaux (21), aux crochets des tirants de levage ou aux broches de fixation provisoire. 9 - Liaison, selon l'ensemble des revendications 1 à 6, caractérisée en ce qu'elle a une épaisseur verticale inférieure à celle du plancher, ce qui permet de la couvrir de mortier ou de plâtre afin de la cacher et de la protéger contre le feu.