Brevet FR2568911A1 — publié le 19860214

Pièce de liaison ou connecteur pour la liaison du béton et du métal dans une structure mixte béton-métal et structure mixte équipée d'au moins un tel connecteur. La présente invention concerne une pièce de liaison ou connecteur pour une structure mixte comportant au moins un élément en béton, notamment précontraint, et au moins un élément métallique,solidarisés mécaniquement l'un à l'autre au moyen au moins dudit organe de liaison ou connecteur ' elle concerne également une structure mixte équipée de tels connecteurs. On connaît déjà de nombreux types de connecteurs permettant d'assurer une liaison rigide ou relativement élastique, selon les cas, entre les éléments métalliques et en béton d'une structure mixte de manière à éviter les glissements relatifs de ceux-ci lorsque la structure en question est soumise à des efforts déformants (par exemple flexion d'une poutre mixte). De même, dans le cas d'une structure mixte totalement ou partiellement précontrainte,les connecteurs assurent la transmission des efforts de précontrainte du ou des éléments en béton précontraint à l'élément ou aux éléments métalliques de manière que ceux-ci soient également précontraints. L'invention a essentiellement pour objet de proposer de nouveaux moyens de connexion pour structure mixte qui puissent s'utiliser en combinaison avec les connecteurs actuellement connus ou en remplacement de ceuxci, qui soient réalisables avec des matériaux couramment disponibles sur les chantiers, et qui, éventuellement, puissent être constitués, au moins en partie, avec des pièces déjà présentes dans la structure mixte de manière à, dans ce cas, diminuer le coût et le poids de celle-ci. A ces fins, le connecteur conforme à l'invention comprend, d'une part, au moins une barre métallique noyée dans le béton et ancrée par adhérence dans le béton au moins à ses extrémités, cette barre s'étendant approximativement perpendiculairement à la direction des efforts auxquels est soumise la structure, et, d'autre part, au moins une pièce intermédiaire de transmission d'effort solidarisée à l'élément métallique et à la barre. Avantageusement, la pièce intermédiaire métallique est soudée à l'élément métallique. Pour simplifier le-montage, il est souhaitable que la pièce intermédiaire possède une surface d'appui contre laquelle peut s'appuyer la susdite barre. De préférence, la pièce intermédiaire est une plaquette percée d'un trou dans lequel est enfilée la barre, le bord dudit trou constituant la surface d'appui précitée. Le nombre des pièces intermédiaires interposées entre l'élément métallique et chaque barre est choisi en fonction de la "raideur" souhaitée pour cette liaison. Dans le cas où le béton est muni d'une armature ou portion d'armature s'étendant perpendiculairement à la direction des efforts appliqués à la structure mixte, la barre du connecteur est constituée par cette armature ou portion d'armature. Etant fermement ancrée par adhérence dans le béton au moins à ses extrémités, la barre dont est constitué le connecteur conformément à l'invention est sollicitée en cisaillement par la pièce intermédiaire lorsque la structure mixte est soumise à des efforts déformants dirigés approximativement perpendiculairement à cette barre. Bien qu'il soit couramment admis dans le domaine du béton armé qu'une barre d'acier noyée dans le béton ne puisse pas travailler au cisaillement, les essais menés sur la structure mixte de l'invention ont montré que l'ancrage ainsi procuré était tout-à-fait satisfaisant et comparable aux ancrages obtenus avec d'autres types de connecteur ; en procédant à une tentative allant à l'en- contre des idées couramment énoncées dans ce secteur technique, l'invention a permis de réaliser de façon aisée et à moindres frais un connecteur entre les éléments en métal et en béton de la structure mixte. Les plaquettes d'acier et les barres d'acier sont des composants facilement disponibles et leur assemblage mutuel ainsi que la fixation notamment par soudure, de la plaquette sur l'élément en acier de la structure mixte ne requiert pas un soin particulier. En particulier, plusieurs plaquettes adjacentes peuvent être remplacées par une plaque longitudinale unique dont la fixation peut être effectuée en usine par des moyens de soudure automatiques,ce qui accélère considérablement la fabrication et diminue les coûts. De plus, il est possible, dans certaines applications, quelea barre métallique du connecteur soit constituée tout simplement par une armature, située de façon appropriée, déjà présente dans l'élément en béton par exemple pour l'armature de celui-ci. I1 en résulte une économie supplémentaire de matériel, réduisant par là même, le coût global et le poids de la structure mixte. Enfin, la rigidité de l'ancrage ainsi réalisé peut être modulée en variant le nombre des pièces intermédiaires (plaquettes) comme indiqué plus haut. I1 en résulte que les moyens de connexion conformes à l'invention peuvent se prêter aussi bien à un ancrage élastique, à l'aide d'une unique plaquette, qu'à un ancrage rigide, à l'aide d'une pluralité (deux ou trois par exemple) de plaquettes, sans qu'il soit nécessaire d'avoir recours à des connecteurs de conception différente comme c'était le cas jusqu'ici. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation préféré donné uniquement à titre d'exemple purement illustratif. Dans cette description, on se réfère au dessin annexé sur lequel - La figure'l est une vue partielle en coupe d'une structure mixte métal-béton agencée conformément à l'invention , et - La figure 2 est une vue selon la flèche II d'une partie de la fig. 1, le béton étant supposé enlevé. Une structure mixte 1 comporte au moins un massif de béton 2 et au moins un élément métallique, notamment en acier, 3,solidaires l'un de l'autre. Comme représenté à la figure 1, cet élément métallique 3 peut être, par exemple, une poutre en T, en I ou en H, partiellement noyée dans le massif de béton. Le massif de béton peut être précontraint (les armatures de précontrainte ne sont pas représentées) et les efforts de précontrainte peuvent être transmis à l'élément métallique 3 : l'adhérence du béton sur l'élément métallique 3 est alors insuffisante pour assurer à elle-seule la solidarisation permanente du métal et du béton dans le cas de l'application à la-structure mixte d'efforts déformants (par exemple selon la flèche 43. Pour améliorer la liaison entre métal et béton et éviter un glissement relatif sous l'action des efforts déformants, on prévoit des organes de liaison supplémentaires ou connecteurs 5 qui, solidaires de l'élément métallique 3, sont noyés dans le massif de béton 2. Conformément à l'invention, chaque connecteur 5 est essentiellement constitué par une barre6 noyée dans le béton et s'étendant approximativement perpendiculairement à la direction des efforts déformants. De façon avantageuse, cette barre 6 peut être un fer à béton utilisé couramment pour constituer les armatures et facilement disponible. Sa longueur, son diamètre, et la forme qui lui est donnée (par exemple extrémités recourbées comme représenté à la figure 1) sont déterminés en fonction de l'importance des efforts appliqués à la structure, de manière telle que la barre soit solidement ancrée (notamment vers ses extrémités) dans le béton par adhérence et ne puisse en aucun cas subir un glissement axial par rapport au béton sous l'action des efforts auxquels elle est soumiselorsquela structure est sollicitée. Bien entendu, tout autre organe allongé peut être retenu pour cette fonction, dans la mesure où il est à même de donner satisfaction. La transmission des efforts entre la barre 6 et l'élément métallique 3 est assurée par une pièce intermédiaire 7, présentant une résistance mécanique suffisante et en principe métallique, notamment en acier de manière à pouvoir être soudée sur l'élément 3. La pièce intermédiaire 7 peut être constituée de manière très diverses, à condition toutefois de présenter une zone d'appui pour la barre d'ancrage 6.De façon préférée, pour des raisons de disponibilité de matériau, de facilité et de rapidité de fabrication, de moindre coût et de résistance mécanique, la pièce est une plaquette en acier de forme quadrangulaire soudée sur chant par un de ses côtés sur l'élément métallique 3 , la plaquette est percée d'un trou 8 et est fixée sur l'élément métallique 3 dans une orientation telle que la barre d'ancrage 6 soit engagée dans le trou 8, la reprise des efforts s'effectuant par appui de la barre 6 contre le bord du trou 8 comme représenté à la figure2. La rigidité de la liaison entre l'élément métallique 3 et le béton 2 procurée par le connecteur de l'invention qui vient d'être décrit peut être modulée par modification du nombre des pièces intermédiaires 7 interposées entre la barre d'ancrage 6 et l'élément métallique 3. L'interposition d'une seule pièce 7 entraîne une liaison possédant une élasticité relative, comparable à celles procurées par des connecteurs tels que les goujons à tête connus dans l'art antérieur , une liaison à l'aide de deux pièces 7' (représentées en trait spectral sur la figure 1) procure une liaison présentant une élasticité moindre , un plus grand nombre de pièces intermédiaires permet de réaliser une liaison pratiquement rigide (non élastique) telle que celle-obtenue dans l'art antérieur par exemple par soudure d'organes métalliques (par exemple des cornières) directement sur la pièce 3. Le connecteur conforme à l'invention trouvera son application en lieu et place des connecteurs déjà connus ou éventuellement en complément de ceux-ci. Son intérêt particulier réside essentiellement dans sa facilité de fabrication et de montage, les plaquettes 7 pouvant être soudées en usine sur l'élément métallique 3. En outre, un avantage non négligeable réside dans le fait que, pour certaines constructions au moins, la barre d'ancrage 6 peut tout simplement être un fer d'armature de béton armé qui de toute manière est présent au sein du béton, il n'est pas nécessaire alors de prévoir des organes spécifiques à cet effet et il en résulte un allègement de l'ensemble. Comme il va de soi et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, 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 contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Organe de liaison ou connecteur pour une structure mixte (1) comportant au moins un élément en béton (2), notamment précontraint, et au moins un élément métallique (3) solidarisés mécaniquement l'un à l'autre au moyen dudit organe de liaison ou connecteur (5), caractérisé en ce qu'il comprend, d'une part, au moins une barre métallique (6) noyée dans le béton et ancrée par adhérence dans le béton au moins à ses extrémités, cette barre s'étendant approximativement perpendiculairement à la direction (4) des efforts auxquels est soumise la structure, et, d'autre part, au moins une pièce intermédiaire (7) de transmission d'effort solidarisée à I'élément métallique et à la barre. 2. Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire (7) est métallique et soudée à l'élément métallique (3). 3. Connecteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire (7) possède une surface d'appui contre laquelle peut s'appuyer la susdite barre (2). 4. Connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire (7) est une plaquette percée d'un trou (8) dans lequel est enfilée la barre (6), le bord dudit trou constituant la surface d'appui précitée. 5. Connecteur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la pièce intermédiaire est une plaquette unique munie de plusieurs trous aptes à recevoir un nombre équivalent de barres métalliques (6). 6. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le nombre des pièces intermédiaires (7, 7') interposées entre l'élément métallique et chaque barre est choisi en fonction de la "raideur" souhaitée pour cette liaison. 7. Connecteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, l'élément en béton étant muni d'au moins une armature ou portion d'armature s'étendant perpendiculairement à la direction des efforts appliqués à la structure, caractérisé en ce que la barre du connecteur est constituée par cette armature ou portion d'armature. 8. Structure mixte comportant au moins un élément en béton (2), notamment précontraint, et au moins un élément métallique (3) solidarisés l'un à l'autre au moyen d'une pièce de liaison ou connecteur (7), caractérisée en ce que le connecteur est constitué selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.