Brevet FR2547526A1 — publié le 19841221

L'invention concerne la fabrication de nouveaux éléments de structure en béton. Un but de l'invention est de fournir un procédé pour fabriquer dans des conditions industrielles accepta5 bles des éléments de structure en béton, notamment des poutres, ayant un taux de travail admissible dans la gamme -100 M Pa (Mégapascals) ou supérieur, alors que le taux de travail admissible d'une poutre en béton précontraint classique est de l'ordre de 10-20 M Pa. La compression d'un béton frais, c'est-à-dire avant durcissement du béton, permet d'augmenter le taux de travail admissible du béton mais on ne connaît pas jusqu'à présent de technique pour mettre en oeuvre cette connaissance dans des conditions industriellement viables. 15 On y parvient, selon la présente invention, par un procédé dans lequel on réalise la prise du béton dans une enveloppe tout en comprimant le béton avec une pression de la gamme 50-150 M Pa et en entourant l'enveloppe d'une frette pour que l'enveloppe résiste à la pousée du béton 20 pendant la compression. Pour fabriquer une poutre rectiligne, on utilise une enveloppe s'étendant selon un axe et on comprise le béton suivant cet axe, cette compression longitudinale créant dans le béton des poussées transversales qui mettent la frette en 25 tension autour de l'enveloppe tubulaire. De préférence, on exerce sur le béton frais une pression axiale uniquement, c'est-à-dire perpendiculaire à l'épaisseur du béton et parallèle au sens dans lequel le béton travaillera lorsqu'il sera en service, mais il n'est 30 cependant pas exclu d'exercer d'autres pressions complémentaires sur le béton. Avantageusement, pendant la compression, on draine l'eau du béton par un ou plusieurs tubes introduits au sein du béton. Un but de l'invention est aussi de fournir un dispositif pour fabriquer des éléments de structure suivant un procédé conforme à l'invention. Ce dispositif comprend une enveloppe tubulaire s'étendant suivant un axe, des moyens réalisant une frette autour du tube et des moyens pour comprimer le béton suivant 10 l'axe de l'enveloppe pendant la prise du béton. De préférence, pour comprimer le béton frais, on utilise un ou des câbles que l'on fait passer à travers le béton et avec lesquels on tire l'une vers l'autre des plaques de pression situées à deux extrémités opposées de la masse de béton frais, technique qui permet de résister au flambage du tube pendant la compression. Avantageusement, on fait passer ce ou ces câbles dans un ou des tubes de drainage. Ultérieurement, c'est-à-dire après le durcisse20 ment du béton, cette précontrainte sera conservée ou diminuée ou remplacée par des câbles de précontrainte passant dans ce ou ces tubes et assurant la liaison avec les autres éléments de la structure en béton. On décrira ci-après un exemple d'un tel disposi25 tif en référence aux figures du dessin joint sur lequel: la figure 1 est une coupe longitudinale d'une poutre, en cours de fabrication, conformément à la présente invention, -et la figure 2 est une coupe transversale de la 30 poutre de la figure 1. On dispose, de préférence verticalement, un tube cylindrique 1, par exemple en tôle mince d'épaisseur de l'ordre de 2 mm ou en carton fort ou en plastique, la paroi du tube présentant de multiples perforations de drainage 4 et on entoure ce tube d'une double frette constituée par deux fils d'acier 2,3 qui sont enroulés en hélice autour du tube, respectivement dans le sens horaire et dans le sens 5 anti-horaire A ce stade du procédé, l'enroulement 2 est en contact avec le tube 1 et l'enroulement 3 entoure l'enroulement 2 mais ils ne sont pas tendus. Des moyens sont prévus pour fixer chaque extrémité d'un enroulement relativement à l'extrémité correspondante de l'autre enroulement, par exemple en fixant les deux extrémités correspondantes sur un moyen qui permet également de maintenir ces extrémités à une extrémité du tube 1 Un exemple d'un tel moyen est constitué par un cercle qui entoure le tube 1 qui est fixe en position par rapport au tube 1 et auquel sont fixées les deux extrémités correspondantes des fils de frette Ce cercle a été repéré 6 sur la figure 1 On comprendra qu'il existe un tel cercle à chaque extrémité du tube 1. On dispose à l'intérieur du tube un ou plusieurs 20 drains longitudinaux 5 qui sont de préférence constitués par des tubes d'acier généralement plus épais que le tube 1 lorsque ce dernier est en acier, soit par exemple une épaisseur de paroi de 4 à 6 mm. La matière et l'épaisseur de l'enveloppe tubulaire 1 sont choisis pour que le tube répartisse les efforts et résiste à un cisaillement par la frette. On introduit dans l'espace compris entre le tube extérieur 1 et le ou drains 5 les composants du béton, soit par exemple un mélange d'lagrégats, de sable, d'eau et de 3 Q ciment, mélange connu en soi, Les agrégats ont, à priori, même nature que les agrégats d'un béton classique, mais sont de préférence choisi dans le haut de gamme des agrégats d'un béton: agrégats de roche résistants à des valeurs comprises entre 200-300 M Pa(certains calcaires, grès, 35 etc) Le liant peut également être un liant tel que ceux utilisés pour les bétons classiques y compris les liants à base de résine Les pourcentages d'agrégats et de liant peuvent être les mêmes que ceux des bétons classiques. On comprime le mélange à une pression axiale 7 de 50-150 M Pa avant et pendant la prise, jusqu'au durcissement du béton dont une partie de l'eau est évacuée par les orifices 4 du tube extérieur 1 et par le ou les drains 5 (il est à noter que les orifices 4 peuvent être de simples pores) . Pour réaliser la pression axiale tout en évitant un flambage du tube, on préconise, selon l'invention, de rapprocher l'une de l'autre deux plaques introduites respectivement à une extrémité et à l'autre extrémité du tube Ce rapprochement est obtenu par exemple au moyen d'un 15 ou plusieurs câbles de précontrainte passant longitudinalement dans le béton et tirés par un vérin On a schématisé un tel dispositif sur la figure 1 o l'on voit les deux plaques de pression 8,9 dont l'une est tirée vers l'autre par des câbles 10,11 actionnés par un vérin 12 qui prend appui sur l'autre plaque Avantageusement, les câbles 10,11 passent dans des tubes de drainage 5. La compression est réalisée de façon constante ou non, et de façon continue ou non. Sous l'effet de la compression longitudinale du 25 béton, les frettes se tendent et on réalise ainsi-une compression triaxiale, les frettes réalisant des plans de pression transversaux et la pression axiale réalisant la pression dans la troisième dimension. Dans certains cas, et notamment pour les poutres 30 de grande longueur, il est prévu de réaliser l'opération par couches successives de béton, en attendant la prise d'une couche pour réaliser la couche suivante. L'invention n'est pas limitée à une poutre de section droite circulaire et elle s'étend par exemple à des poutres de section droite polygonale régulière ou non. Une poutre conforme à l'invention, comparative5 ment à une poutre en acier, est environ deux fois moins lourde pour un taux de travail admissible de l'ordre de la moitié de celui de l'acier et elle présente les avantages considérables d'une possibilité de liaisons entre poutres par coulage d'un béton et d'assemblage à l'ensemble de la 10 structure par précontrainte. Une application typique qui rentre dans le cadre de la présente invention est l'utilisation des poutres conformes à l'invention pour constituer des treillis tridimensionnels intervenant dans des structures 15 de pont et analogues. Un élément de structure conforme à l'invention peut constituer une poutre, un poteau, un tirant et tout autre partie d'une structure en béton. REVENDICATIONS l Procédé pour fabriquer un élément de structure en béton, dans lequel on réalise la prise du béton dans une enveloppe ( 1) tout en comprimant le béton avec une pression ( 7) de la gamme 50-150 M Pa et en entourant l'enveloppe d'une frette ( 2,3) pour que l'enveloppe résiste à la poussée du béton pendant la compression. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on utilise une enveloppe ( 1) s'étendant selon un axe et en ce qu'on comprime le béton suivant cet axe. 3 Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que pendant la compression on draine l'eau du béton par un ou plusieurs tubes ( 5) introduits au sein du béton. 4 Dispositif pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une enveloppe tubulaire ( 1) s'étendant suivant un axe, des moyens ( 2,3) réalisant une frette autour du tube et des moyens ( 812) pour comprimer le béton suivant l'axe de l'enveloppe pendant la prise du béton. 5 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la frette comporte au moins deux enroulements hélicoïdaux ( 2,3) autour de l'enveloppe, -ces deux enroulements ayant des sens d'enroulement inverse l'un de l'autre et des extrémités fixes. 6 Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les deux extrémités des enroulements ( 2,3) qui sont situés à une même extrémité de l'enveloppe tubulaire sont fixées à un anneau ( 6) qui entoure l'enveloppe ( 1). 7 Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que l'un des enroulements ( 2) est au contact de l'enveloppe ( 1) et est entouré par l'autre enroulement ( 3). 8 Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'on utilise une enveloppe ( 1) apte à répartir l'effort et à résister à un cisaillement par la frette. 9 Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ladite enveloppe tubulaire ( 1) est une tube d'acier à paroi mince comportant éventuellement des perforations de drainage ( 4). Dispositif selon l'une des revendications 4 à 9, et qui comprend de plus un ou plusieurs tubes ( 5) disposés longitudinalement dans le béton pour drainer l'eau du béton pendant la compression. 11 Dispositif selon l'une des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que les moyens ( 8-12) pour comprimer le béton comprennent des plaques de pression ( 8-9) situées aux deux extrémités longitudinales de l'enveloppe et un ou des câbles ( 10,11) qui traversent longitudinalement la masse de béton et qui exercent sur l'une des plaques au moins une traction dirigée vers l'autre plaque. 12 Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits câbles ( 10,11) passent dans des tubes ( 5). 13 Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que les câbles ( 10,11) passent dans des tubes de drainage ( 5). 14 Elément de structure selon la revendication 13, caractérisé en ce que cet élément comporte essentiellement un tube ( 1) rempli de béton et entouré d'au moins deux enroulements hélicoïdaux ( 2,3) dont les sens d'enroulement sont inverses. 15 Elément de structure selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'il est précontraint par des armatures passant dans des tubes ( 5) qui traversent longitudinalement la masse de béton. 16 Elément de structure selon l'une des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que cet élément est une poutre ayant un taux de travail admissible compris dans la gamme 50-100 M Pa ou supérieur.