Brevet FR2546946A1 — publié le 19841207

Perfectionnements aux procédés et dispositifs de mise en précontrainte des ouvrages en béton et aux ouvrages correspondants. L'invention concerne les procédés et dispositifs pour soumettre à une précontrainte des ouvrages en béton à l'aide d'armatures tendues et contenues, au moins en partie, dans des gaines elles-mêmes noyées dans ces ouvrages. Elle vise plus particulièrement le cas: o les armatures en question sont constituées par des faisceau de fils ou torons logés dans leurs gaines avec remplissage intermédiaire notamment par un coulis de ciment injecté, l'ancrage des fils ou torons d'un tel faisceau à chacune de ses extrémités se traduisant par un évasement tronconique de cette extrémité, et o les ouvrages considérés sont alvéolés, c 'est-à- dire constitués par des blocs de béton prenant appui les uns contre les autres, selon la direction d'application de la précontrainte, par l'intermédiaire d'éléments d'entretoisement faisant généralement corps avec ces blocs et ménageant des alvéoles entre ceux-cip les armatures traversant alors successivement lesdits blocs et lesdits alvéoles et présen- tant dans ces alvéoles des tronçons à l'air libre, c'est-à- dire extérieurs au béton. Pour rajeunir ou renforcer au moins provisoirement de tels ouvrages, il arrive que l'on désire remplacer certai- nes au moins de leurs armatures de précontrainte par des armatures neuves. C'est en particulier le cas lorsque ces armatures ont subi des détériorations locales et/ou que l'on désire confier aux ouvrages considérés de nouvelles missions conduisant à des contraintes supérieures, comme par exemple lors du renforcement d'un pont destiné à supporter des surcharges au moins provisoires ou lors de la surélévation d'un immeuble. Avec les modes de réalisation généralement adoptés pour les gaines et armatures considérées, un tel remplacement n'est pas possible. L'invention a pour but, surtout, de rendre de tels remplacements possibles. A cet effet, les ouvrages en béton mis en précontrain- te selon l'invention sont essentiellement caractérisés en ce- que les lignes moyennes des tronçons, de leurs armatures de précontrainte, qui sont logés dans des masses de béton sont toutes rectilignes ou en arc de cercle et en ce que, au moins tout au long desdits tronçons, chacune desdites armatures est logée, avec son matériau de remplissage, dans un tube en ma- tière plastique propre à glisser contre le métal, les deux extrémités de ce tube étant de préférence raccordées à deux manchons évasés en matière plastique entourant respectivement les deux extrémités d'armature correspondantes, manchons dimensionnés et disposés de façon telle, par rapport aux or- ganes d'ancrage de l'armature, qu'ils puissent être dégagés axialement à travers ces organes. Pour constituer un ouvrage en béton équipé d'armatu- res de précontrainte conformes au paragraphe précédent, on met en place en coffrage avant la coulée du béton les tronçons de gaine métallique destinés à recevoir les armatures et à être noyés dans le béton, cette mise en place étant effectuée de façon telle que la ligne moyenne de chacun de ces tronçons s'étende selon un segment de droite ou selon un arc dé cercle et que les extrémité-consécutives de ces diverses lignes moyennes soient alignées deux à deux, puis on enfile chaque tube en matière plastique, garni éventuellement au préalable de son armature, dans successivement les différents tronçons de gaine qui lui correspondent, avant ou après coulée du béton autour de ces tronçons de gaine. Pour ce qui est des extrémités des armatures, on procède avantageusement comme suit: chaque tronçon terminal de gaine est interrompu, du côté de l'extrémité d'armature correspondante, un peu en deçà de cette extrémité et l'on met en place en coffrage, avant la coulée du béton, d'une part l'organe d'ancrage destiné à servir d'appui pour ladite extrémité d'armature et d'autre part un raccord tronconique propre à établir au moins provisoirement la continuité entre l'extrémité interrompue de la gaine et ledit organe d'ancrage, après quoi-l'on coule le béton, puis l'on dégage axialement le raccord, s'il est amovible: on réserve ainsi dans tous les cas à l'intérieur de la masse de béton coulée, entre l'extrémité de gaine interrompue et l'organe d'ancrage, un logement tronconique propre à recevoir l'un des manchons évasés ci-dessus. Dans des modes de réalisation spéciaux, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes le raccord tronconique est amovible et constitué par un bouchon au moins délimité latéralement par une paroi annulaire en caoutchouc ou matériau analogue propre à être gonflée radialement par sa compression axiale et à assurer ainsi une liaison étanche entre les deux sièges annulaires à réunir, la paroi annulaire selon l'alinéa précédent est montée jointivement autour d'un mandrin tubulaire rigide axialement plus court que lui et sa compression axiale est assurée par vissage d'un écrou extérieur sur un tirant fileté traversant axialement deux plaques d'extrémité transversales qui prennent appui respectivement sur les deux extrémités de ladite paroi, l'une des plaques transversales selon l'alinéa précédent prend appui axialement en outre sur la face extérieure de l'organe d'ancrage. Pour procéder à l'enlèvement d'une armature perfec- tionnée de la manière indiquée ci-dessus en vue de son remplacement, on coupe cette armature en l'une au moins de ses zones exposées hors du béton de façon à pouvoir extraire axialement la totalité des tronçons d'armature ainsi découpés qui demeurent logés dans le béton, puis on procède à ces dif- ferentes extractions axiales, les tronçons terminaux étant extraits avec leurs extrémités évasées en tête. L'invention comprend, mises à part ces dispositions principales, certaines autres dispositions qui s'utilisent de préférence en même temps et dont il sera plus explicitement question ci-après. Dans ce qui suit, l'on va décrire un mode de réali- sation préféré de l'invention en se référant au dessin ci-annexé d'une manière bien entendu non limitative. La figure I 1;de ce dessin, montre en coupe verticale longitudinale une travée de pont alvéolée en béton équipée d'une armature de précontrainte conforme à l'invention. La figure 2 montre semblablement la même travée au cours du démontage de ladite armature. La figure 3 montre en coupe axiale une extrémité d'une telle armature mise en place et sous tension à une extrémité de la travée en béton. La figure 4 montre selon une coupe axiale semblable à celle de la figure 3 l'une des phases de la fabrication de ladite extrémité d'armature. L'ouvrage en béton que l'on désire soumettre, conformément à l'invention, à une "précontrainte interchan- geable" est alvéolé, c'est-à-dire composé de masses ou blocs 1, 2, 3 en béton prenant appui les unes contre les autres par l'intermédiaire de voiles ou dalles d'entretoisement 4,5, ce qui réserve entre les blocs des alvéoles 6. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 1 et 2 l'ouvrage en question est une travée de pont construite de toute manière désirable, par exemple coulée sur place ou à l'avancement, ou encore préfabriquée par éléments. Pour soumettre cette travée à une précontrainte, on prévoit d'une façon connue en soi des armatures 7 composées de fils ou torons multiples 8 (figure 3) et tendues entre leurs extrémités A et B au niveau d'organes d'ancrage prenant appui chacun sur l'un des blocs 1, 2, 3. 2546-946 Chaque armature comprend une succession alternée de pemnniers tronçons traversant les blocs 1,2,3 dans des gaines métalli- ques elles-mêmes noyées dans ces blocs, et des seconds tron- çons rectilignes extérieurs au béton, s'étendant entre lesdits blocs. Mais alors que,dans les réalisations connues, certaines au moins des lignes moyennes des premiers tronçons d'armaturepré- sentaient des courbures variables le long de ces tronçons, ce qui rendait impossibles les déplacements axiaux de ces tron- çons après montage lesdites lignes moyennes, selon une pre- mière caractéristique de l'invention, s'étendent toutes selon un arc de cercle ou selon un segment de droite et il en est de même pour les gaines métalliques, dont les coffrages de mise en place, avant coulée du béton, doivent être spéciale- ment prévus en conséquence. Ces gaines métalliques 9 doivent être lisses, comme illus- tré sur les figures 3 et 4. Chaque extrémité 71 d'armature 7 prend, lors de sa mise sous tension, une forme évasée en tronc de cône. Après cette mise sous tension, dans les modes de réalisa- tion connus, les volumes intérieurs aux gaines métalliques qui ne sont pas occupés par les armatures étaient comblés par un coulis de ciment injecté. Lors de sa prise, ce coulis adhérait sur la face intérieu- re des gaines métalliques 9 c'est là une seconde raison pour laquelle, après ladite prise, il n'est plus possible d'extraire axialement les armatures de leurs gaines. Pour rendre possible une telle extraction, selon une secon- de caractéristique de la présente invention, on loge de bout en bout chaque armature dans un tube 10 constitué en une matière plastique propre à glisser le long des gaines métalliques 9,les extremités de ce tube se terminant par des manchons épanouis 11 (fig 3) au niveau des extrémités évasées de l'armature. Ces manchons 11 sont dimensionnés et montés de façon à pou- voir être dégagés axialement à travers les organes d'ancrage 12 correspondants. ils sont reliés de façon étanche vis-à-vis du coulis d'in- jection aussi bien auxdits organes d'ancrage, par écrasement d'un joint torique 26, qu'au tube 10 qu'ils prolongent, notam- macnt par emmanchement mutuel jointif. La matière plastique constitutive des-tubes 10 et man- chons 11 est avantageusement le polyethylène mais pourrait être toute autre matière plastique suffisamment économique, n'adhérant pas au métal et au-béton et susceptible de for- mer des enveloppes continues et étanches. Pour monter une telle armature, on procède comme suit. Avant la coulée du béton, on met en place dans le coffrage destiné à recevoir le béton les différents tronçons de gaine métallique 9, tronçons dont les lignes moyennes s'é- tendent selon des segments de droite ou selon des arcs de cercle. On prévoit les extrémités C (fig 1), de ces tron- çons de gaine 9, qui ne correspondent pas à des extrémités d'armatures, de façon telle qu'elles débordent légèrement au-delà des blocs de béton correspondants après coulée de ceux-ci. Au contraire, on interrompt les extrémités D (fig. 3 et 4) desdits tronçons de gaine 9, correspondant aux extré- mités d'armature, un peu en deçà des orifices correspondants des blocs en béton à fabriquer. Puis on met en place les organes d'ancrage corres- pondants 12, lesquels sont constitués notamment par des pla- ques en fonte ou en acier évidées d'un orifice central 13. Le diamètre de cet orifice 13, supérieur à celui de la gaine 9, est déterminé en fonction de l'extrémité évasée d'armature 71 à recevoir, extrémité comportant notamment une pluralité de mors fendus tronconiques 14 (fig 3) enserrant chacun une extrémité de fil ou toron 8 et reçus chacun dans un logement complémentaire d'une tête d'ancrage 15 dont le pourtour prend appui sur l'organe 12. Pour réserver, lors de la coulée du béton, un loge- ment tronconique entre l'orifice 13 et l'extrémité interrom- pue D de la gaine 9 située à proximité de cet orifice, on peut réunir ces deux sièges annulaires 13 et D à l'aide d'un raccord tronconique en tôle représenté sur la figure 3 par les traits mixtes 27, les divers assemblages linéaires étant exécutés de façon étanche au béton coulé, notamment par sou- dure continue ou par soudure ponctuelle et recouvrement à l'aide d'une bande souple étanche adhésive ou rétractable. Selon la variante illustrée sur la figure 4, pour réserver le logement tronconique ci-dessus, on met en place provisoirement entre les deux sièges annulaires 13 et D un bouchon 16 à surface extérieure tronconique. Pour assurer une étanchéité convenable vis-à-vis du béton coulé entre ce bouchon 16 et ces deux sièges, on cons- titue avantageusement au moins la zone périphérique de ce bouchon en une matière gonflable radialement. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4, ce gonflage radial est assuré par compression axiale et le bouchon 16 comprend à cet effet un mandrin tubulaire central rigide 17 entouré jointivement par un fourreau 18 en caout- chouc ou autre matière élastomère à surface extérieure tron- conique, ce fourreau 18 débordant axialement de part et d'au- tre du mandrin 17 En outre un tirant central 19 s'étendant selon l'axe du mandrin 17 traverse deux plaques transversa- les 20 et 21 prenant appui axialement sur les deux extrémi- tés du fourreau 18 de façon telle que les simples vissages et dévissages d'un écrou 22 sur l'extrémité extérieure de ce tirant 19 permettent de gonfler et dégonfler radialement ledit fourreau 18. Pour assurer un bon positionnement axial du bouchon 16, la plaque extérieure 21 prend avantageusement appui con- tre l'organe d'ancrage 12. Après mise en place du bouchon 16 et son gonflement radial éventuel par vissage, si cette solution est retenue - on coule le béton 23. On dégage ensuite le bouchon 16 après l'avoir dégonflé radialement par dévissage dans l'hypothèse ci-dessus-. -On dispose ainsi d'un conduit continu à ouverture évasée apte à recevoir une extrémité du tube 10 et le manchon terminal 11 correspondant. On met alors en place ledit tube 10, lequel est com- posé de deux brins successifs s'étendant chacun sur sensible- ment la moitié de la longueur totale et terminés chacun par un manchon 11, emmanché et collé ou soudé sur son extrémité E. A cet effet l'on introduit chacun desdits brins dans une suite discontinue des conduits constitués par les tron- çons de gaine 9 noyés dans le béton, avec le manchon il cor- respondant à l'arrière, les deux suites considérées étant disposées dans le prolongement l'une de l'autre et intéres- sant la totalité des tronçons en question. A la fin de cette introduction, les extrémités avant des deux brins sont raccordées l'une à l'autre par l'inter- médiaire d'un bottier 24 (fig 1) et les deux manchons tron- coniques sont logés dans les embouchures évasées des conduits terminaux, sans aucune adhérence mutuelle entre ces manchons et les faces en regard de ces embouchures. Les fils ou torons 8 composant l'armature sont alors enfilés dans le tube 10. Puis on tend ces fils ou torons entre leurs extré- mités, après quoi l'on retient les extrémités ainsi tendues à l'aide des mors 14. On coiffe alors les têtes d'ancrage 15 à l'aide de capots appropriés 25 fixés sur les organes d'ancrage 12 de toute façon désirable, notamment par boulonnage, et l'on injecte un coulis de ciment dans les volumes intérieurs aux tubes 10, aux embouts 11 et aux capots 25, notamment à par- tir du bottier 24, des évents appropriés étant alors prévus dans les capots 25. L'armature est ainsi mise sous tension, protégée, et exerce la précontrainte désirée sur l'ouvrage en béton. Pour dégager cette armature, il suffit de cisailler ses tronçons exposés hors du béton, puis de dégager axiale- ment dans le sens des flèches F (fig 2) ses tronçons logés dans les gaines 9. Ces extractions sont possibles en raison d'une part de la forme générale (rectiligne ou en arc de cercle) adoptée pour les tronçons concernés et d'autre part de l'absence d'adhérence entre le tube 10, y compris ses embouts 11, et les faces internes des logements qui le contiennent On peut mente observer que ces extractions n'exigent que des efforts relativement faibles. Il est alors possible de procéder à la mise en place d'une armature neuve de la manière explicitée ci-dessus. En suite de quoi, et quel que soit le mode de réali- sation adopté, on dispose de moyens pour équiper des ouvrages en béton alvéolés d'armatures de précontrainte interchangea- bles, moyens dont la constitution et la mise en oeuvre ré- sultent suffisamment de ce qui précède. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précèdet l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes d'application et de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés; elle en embrasse, au con- traire, toutes les variantes, notamment celles o le volume, intérieur au tube 10, qui n'est pas occupé par les armatures, ne serait pas rempli par un coulis, mais par un autre maté- rieu tel qu'un bouchon en caoutchouc ou élastomère évidé de canaux multiples pour la réception des divers fils ou torons, cette formule étant surtout intéressante dans le cas o le tube 10 en question n'est prévu que le long des tronçons, de l'armature, loges à l'intérieur des masses en béton. REVENDICATIONS 1 Ouvrage en béton mis en précontrainte à l'aide d'armatures ( 7) tendues présentant des extrémités évasées ( 71 et composées d'une suite alternée de premiers tronçons logés, avec interposition d'un matériau de remplissage, dans des gaines métalliques ( 9) elles-mêmes noyées dans le béton et de seconds tronçons rectilignes extérieurs au béton, caractérisé en ce que la ligne moyenne de chacun des premiers tronçons s'étend selon un segment de droite ou un arc de cer- cle et en ce que chaque armature est logée, au moins tout au long de ses dits premiers tronçons, dans un tube en matière plastique ( 10) propre à glisser le long du métal. 2 Ouvrage en béton selon la revendication 1, carac- térisé en-ce que les extrémités du tube ( 10) sont raccordées à deux manchons évasés ( 11) en matière plastique entourant respectivement les deux extrémités d'armature ( 71) correspon- dantes, ces manchons évasés étant dimensionnés et disposés de façon telle, par rapport aux organes d'ancrage ( 12) de l'armature, qu'ils puissent être dégagés axialement à travers ces organes. 3 Ouvrage en béton selon l'une quelconque des re- vendications 1 et 2, caractérisé en ce que chaque manchon évasé ( 11) est assemblé de manière étanche vis-à-vis du coulis d'injection sur le tube ( 10) et l'organe d'ancrage ( 12) qu'il raccorde entre eux. 4 Ouvrage en béton selon l'une quelconque des re- vendications 1 à 3, caractérisé en ce que la matière plastique constitutive des tubes ( 10) et manchons ( 11) est le polyéthy- lène. 5 Procédé pour mettre en précontrainte un ouvrage en béton selon l'une quelconque des précédentes revendications, caractérisé en ce que l'on met en place en coffrage avant la coulée du béton les tronçons de gaine métallique ( 9) destinés à recevoir les armatures et à être noyés dans le béton, cette mise en place étant effectuée de façon telle que la ligne moyenne de chacun de ces tronçons s'étende selon un segment de droite ou selon un arc de cercle et que les extrémités consécutives de ces diverses lignes moyennes soient alignées deux à deux, puis en ce qu'on enfile chaque tube en matière plastique ( 10), garni éventuellement au préalable de son ar- mature ( 7), dans successivement les différents tronçons de gaine ( 9) qui lui correspondent, avant ou après coulée du béton autour de ces tronçons de gaine. 6 Procédé selon la revendication 5 pour mettre en précontrainte un ouvrage selon l'une quelconque des revendi- cations 2 à 4, caractérisé en ce que, pour chacun des tron- çons de gaine terminaux ( 9), on interrompt ledit tronçon, du côté de l'extrémité ( 71) d'armature ( 7) correspondante, un peu en deçà de cette extrémité (en D) et l'on met en place en coffrage, avant la coulée du béton, d'une part l'organe d'ancrage ( 12) destiné à servir d'appui pour ladite extrémité d'armature et d'autre part-un raccord tronconique ( 16, 27) propre à établir au moins provisoirement la continuité entre l'extrémité interrompue (D) de la gaine et ledit organe d'an- crage ( 12), après quoi l'on coule le béton ( 23), puis on dégage axialement le raccord, s'il est amovible. 7 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le raccord tronconique est constitué par un bouchon ( 16) au moins délimité latéralement par une paroi annulaire ( 18) en caoutchouc ou matériau analogue propre à étre gonflée radialement par sa compression axiale et à assurer ainsi une liaison étanche entre les deux sièges annulaires (D et 13) à réunir. 8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la paroi annulaire ( 18) est montée jointivement au- tour d'un mandrin tubulaire rigide ( 17) axialement plus court que lui et en ce que sa compression axiale est assurée par vissage d'un écrou extérieur ( 22) sur un tirant fileté ( 19) traversant axialement deux plaques d'extrémité transversa- les ( 20, 21) qui prennent appui respectivement sur les deux -35 extrémités de ladite paroi annulaire ( 18). 9 Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'une des plaques transversales ( 21) prend appui axia- lement en outre sur la face extérieure de l'organe d'ancra- ge ( 12). Procédé pour démonter une armature de mise en précontrainte d'un ouvrage selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on coupe cette ar- mature ( 7) en l'une au moins de ses zones exposées hors du béton de façon à pouvoir extraire axialement la totalité des tronçons d'armature ainsi découpés qui demeurent logés dans le béton, puis en ce que l'on procède à ces différentes ex- tractions axiales, les tronçons terminaux étant extraits avec leurs extrémités évasées ( 71) en tête.