Brevet FR2573697A1 — publié le 19860530

PROCEDE ET INSTALLATION DE FABRICATION D'ELEMENTS EN BETON La présente invention concerne une installation pour produire et fabriquer des éléments en béton, où l'espace dans lequel les éléments en béton sont moulés est constitué par des moules utilisables de facon répetée. En correspondance, l'installation est pourvue d'une cuve a béton qui est appropriée pour remplir un moule du mélange de béton frais, de moyens pour enlever le produit du moule, par exemple un dispositif de levage approprié pour déplacer le moule vide ou plein verticalement et latéralement et en outre d'un dispositif de découpage-soudage pour effectuer la mise en place des armatures et le découpage sur des faisceaux de produits finaux, ainsi que de moyens pour assurer le compactage et la prise du béton dans les moules, par exemple avec un châssis de vibration, une unité de génération de vapeur et une chambre de prise. La cuve a béton est montée sur un chariot qui a étépourvu d'un train de roulements pour le déplacement le long d'un trajet déterminé. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'éléments en beton. La préfabrication industrielle d'éléments en bétonna été exécutée conformément à deux procédés fondamentaux mais différents. L'un d'eux consiste dans la fabrication avec un système dit "à ligne de grande longueur" ou à lit fixes, au moyen duquel les moules constituant l'espace (cavité) de moulage d'éléments sont stationnaires alors que les differents appareils effectuant les opérations techniques se déplacent le long des moules et remplissent leur fonction particulière. L'autre concept est mis en oeuvre par ce que l'on appelle le système de fabrication à "déplacement de moules par transporteur" ou à "ligne de progression".Avec ce procédé technique, les équipements sont fixes alors que les moules se déplacent comme sur une chaine transporteuse le long des postes de travail effectuant des étapes oratoires prédéterminées (cf. par exemple la publication sui-vante: N.L. SCOTT: "The long line pre-tensioning method"/Sdances du 9ème Congres International de la F.I.P., Stockholm, 6-10 juin 1982; volume3, pages 262-271/). Lors de l'application du système dit à "ligne de grande longueur" a des moules fixes, les armatures sont mises en place dans les moules, éventuellement précontraintes et du béton frais est coulé, compacte et durci le long d'une ligne de fabrication d'une longueur généralement comprise entre 80 et 400 m. Une particularité speciale de ce système consiste en ce que, dans le cas de structures prêcontraintes, les moules doivent être reliés la plupart du temps d'une manière non amovible à des appuis résistant à la force de contrainte, ou bien ils doivent eux mêmes être rendus appropries pour résister aux forces de contrainte. En conséquence, il est nécessaire d'utiliser des moules surdimensionnés et coûteux.En outre, le procédé à "ligne de grande longueur" est considére comme désavantageux du fait que les frais d'investissement sont trop élevés, que l'espace nécessaire est trop grand et que l'on est obligé d'effectuer beaucoup de travaux localisés et d'engager une grosse dépense en énergie pour le durcissement. Un autre inconvénient consiste en ce que ce système peut être utilisé seulement pour un produit du fait qu'un changement de produit nécessiterait un démontage de l'ensemble des moules et un remplacement coûteux et long. La mise en place necessite des travaux considérables, en dehors du fait qu'elle ne peut pas être organisée avantageusement.Cela se manifeste par le fait que les ouvriers sont obligés de se déplacer d'une manière continue le long de la ligne de fabrication, de sorte qu'ainsi il n'est possible de fabriquer économiquement que des produits relativement simples. Une fabrication basée sur le système de "déplacement de moules par transporteur" est effectuée dans des usines couvertes ayant une grande hauteur sous plafond et équipées de ponts roulants et où les moules sont mis en circulation sur des transporteurs a rouleaux ou à channes entre les postes de travail. Les ouvriers sont rivés à leur poste de travail et exécutent des opérations prédéterminées comme par exemple l'ouverture des moules, leur nettoyage, l'insertion des armatures, la précontrainte, la formation de cavités, la coulée du béton, le compactage, la finition, etc. I1 est à noter que le processus base sur le système de "deplace- ment des moules par transporteur" est considéré comme plus avantageux par comparaison au premier système mentionné à "ligne de grande lon gueux ou a "lit fixe" du fait que le "passage" à un autre produit est plus facile et que la main-d'oeuvre peut être mieux organisee mais, en dépit de ces avantages, on rencontre certains inconvénients accessoires défavorables. En premier lieu, même par comparaison avec le procédé à "ligne de grande longueur", les frais d'investissement sont assez élevés du fait qu'il est nécessaire d'avoir une usine pourvue de ponts roulants et d'équipements mécaniques compliqués.A cause des différents composants mobiles qui sont sujets à usure, l'entretien est également compli qué. Le seul avantage résultant du fait que les ouvriers n'ont à exécuter qu'une seule opération n'est absolument pas compensé par les difficultés rencontrés lorsque, en cas de necessité, les ouvriers doivent être regroupes. En accord avec les calculs de rentabilite, ce mode operatoire -à cause des gros frais d'investissement- devient profitable seulement au bout d'une très longue période d'utilisation. L'invention a pour but de creer un procédé et une installation de fabrication d'éléments en beton qui possèdent toutes les particularités avantageuses des deux systèmes, c'est-à-dire le procéde à "ligne de grande longueur" et le procédé à "déplacement de moules par transporteur" tout en fournissant simultanément la possibilité d'éliminer toutes leurs particularites défavorables. Un autre objectif consiste en ce que l'appareillage doit pouvoir être forme par assemblage de petites unites, être aisement installé en un endoit puis transféré et permettre le changement rationnel et rapide à un autre produit. L'invention a pour but de fournir une solution à l'aide de laquelle l'installation puisse être mise en service de facon peu coûteuse et avec le minimum de travaux locaux; en outre, elle doit pouvoir être transporte salement sur d'assez grandes distances, elle ne doit pas faire intervenir des composants speciaux et un autre impératif consiste en ce que l'entretien doit être facile et en ce que la capacité de fabrication doit pouvoir être modifiée. Comme objectif accessoire, on doit pouvoir fabriquer non seulement des produits à usages multiples mais il doit être possible de réaliser simultanément une variété de produits. L'invention est basee sur l'observation et la combinaison de plusieurs principes, notamment que les moules encombrants et les structures et appuis absorbant les forces de tension -utilisees avec la technique à "ligne de grande longueur"- ainsi que les ponts roulants et les transporteurs coûteux et compliqués intervenant dans la technique du groupage doivent être négligés. Un autre principe reconnu consiste en ce que -à l'exception de la prise du beton- toutes les étapes technologiques peuvent être réalisées en un seul endroit, si on utilise une installation de fabrication combinee qui, dotée de tous les dispositifs spéciaux nécessaires, est capable d'effectuer par elle même toutes les opérations essentielles de fabrication, comme les operations de levage (enlevement), retournement, éjection et désassemblage.En conséquence, la présente invention a pour but de créer une installation de fabrication d'élements en béton, dans laquelle l'espace de moulage des éléments se compose de moules utilisables de facon repétée. L'installation conforme à l'invention est pourvue d'une cuve à béton pour couler le mélange de béton frais dans les moules, de moyens pour enlever les produits des moules, de dispositifs de levage pour déplacer les moules vides ou pleins verticalement et lateralement et en outre de moyens pour mettre en place les armatures, de moyens pour former des cavités, d'un dispositif de decoupage-soudage et de moyens de précontrainte; l'installation comprend également des moyens pour assurer le compactage et la prise du béton, comme par exemple une table vibrante, une unite de génération de vapeur et une chambre de prise. La cuve à béton est montee sur un chariot qui est pourvu d'un train de roulement pour assurer son déplacement le long d'un trajet défini. Conformément à l'invention, le chariot est agencé comme une unité de fabrication combinee, avec la cuve à béton (constituant un composant). L'unite de fabrication combinée est pourvue d'un dispositif de poutre à usages multiples servant à prendre, retourner, soulever et descendre les moules et egalement mouler en creux et en contour, distribuer, étaler, compacter et durcir le béton frais, et également éjecter et desassembler les produits. L'unité de fabrication combinée est complété par des moyens techniques additionnels, comme par exemple des moyens connus de finition de surface, etc. Une autre particularité de l'invention consiste en ce que l'unité de fabrication combinée peut coopérer avec des appareils destins à faciliter le transport des matériaux, comme par exemple la centrale à béton, de préférence automotrice, portant la cuve à béton ou bien un chariot élévateur à fourche. Les moyens de manipulation des produits font également partie de l'unité de fabrication combinée, comme par exemple un châssis de retournement et une unité de moulage en creux (cavités). L'unité de moulage en creux et le dispositif de finition de surface (dispositif de lissage ou de formation de motif) ainsi que l'unité de levage peuvent être incorporés à l'unité de fabrication combinee. Dans un mode préfere de réalisation de l'installation conforme à l'invention, l'unité de poutre est disposée de façon à pouvoir être déplacée sur la poutre d'ossature de l'unité de fabrication combinée, transversalement à l'aide d'un dispositif d'entraînement. L'unité de poutre est pourvue d'un ou plusieurs vibreurs accessoires. Pour déplacer l'unitif automotrice de fabrication de béton le long du trajet défini, il est prévu un dispositif pour entrainer l'unité de fabrication de béton dans une direction longitudinale. L'essence du procédé conforme à l'invention consiste en ce que, à l'exception de la prise, toutes les opérations sont effectuées en un seul endroit. Par comparaison a des installations et des lignes de fabrication connues, l'invention présente plusieurs particularités avantageuses. Parmi les avantages techniques, l'avantage le plus important consiste en ce qu'elle constitue une unité de fabrication combinée à "fonctions multiples" non seulement du point de vue de- la succession synchronisée des opérations mais du fait que différents produits peuvent être fabri quels simultanement. On considère comme un avantage très important que la capacite de fabrication puisse être modifiée dans de larges limites. En outre, après demontage, les différentes unités et les composants de l'installation peuvent être transportés aisément dans des containers jusqu'en n'importe quel endroit choisi. Comme avantage technique, il est à noter -bien que cependant son influence économique soit également considerable- que plusieurs structures (rendant les procédés connus de fabrication très compliques) pourraient être supprimées. Ainsi, par exemple un atelier avec un pont roulant ou une travée séparée à pont roulant, les fondations de machine compliquées, les moyens spéciaux pour absorber les forces de tension, ou bien les moules longs et lourds, ne sont absolument pas nécessaires et les convoyeurs, les rouleaux, les channes et les grues nécessitant beaucoup d'entretien deviennent superflus. En outre, il suffit d'utiliser une surface de fabrication bien plus petite et une main-d'oeuvre moins nombreuse et pouvant être mieux organisée.Du fait que la majorité des opérations de déplacement peuvent être omises, on peut réaliser une économie considérable d'énergie. La description faite ci-dessus montre de facon évidente que l'invention procure des avantages économiques du fait que les moyens specifiquement nécessaires par rapport à la quantité de produits à fabriquer, sont moins importants que dans ive procédé a "ligne de grande longueur" ou dans le procédé à "déplacement des moules par transporteur" ou à "ligne de progression". Du fait que les moyens de fabrication présentant un poids faible et qu'une proportion considerable des investissements en accessoires devient superflue, on peut réaliser des économies importantes. En outre, les frais de transport et de montage sont réduits considérablement par comparaison aux procedés classiques. On peut réaliser les mêmes economies en ce qui concerne les frais de fabrication et d'entretien. Les dépenses de transport des appareillages, même sur de grandes distances, sont raisonnables. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en evidence dans la suite de la description, donnée a titre d'exemple non limitatif, en référence au dessin annexe dans lequel: - la figure 1 est une vue latérale d'une installation conforme à l'invention, montrant trois etapes de fabrication différentes (a, b, c); - la figure 2 est une vue en plan de l'installation; - la figure 3 est une vue en coupe faite selon la ligne III-III de la figure 2; - la figure 4 est une vue en coupe faite selon la ligne IV-IV-de la figure 2; - la figure 5 est une vue en coupe faite selon la ligne V-V de la figure 2; - la figure 6 est une vue en coupe d'un autre mode de réalisation. La figure 1 represente une vue latérale de l'unité de fabrication combinee 2 formant la partie essentielle de l'installation conforme à l'invention, dans différentes étapes de fabrication, de manière à produire ici -à titre d'exemple- des traverses de chemin de fer en beton, représentant le produit 9. La fabrication des traverses est effectuée dans des moules 1, dans chacun desquels peuvent être moulées simultanément 2 x 5 pieces du produit 9 (figure 2b). Sur la figure la, on peut voir dans une position haute au-dessus du produit 9 une unite de poutre 2a à usages multiples -représentant la partie la plus importante de l'unité de fabrication combinée 2-. L'unité de poutre 2a exécute, parmi d'autres opérations, toutes les opérations necessaires de déplacement des moules 1, c'est-à-dire la prehension, le levage et la descente. Les figures la, 2a et 3 montrent l'empilement des traverses qui ont été disposees dans une chambre 6 de prise du béton 6 et qui peut etre rapidement assemblée ou respectivement désassemblée. Une unité de génération de vapeur connue 10 alimente en energie thermique la chambre de prise 6. L'unite de poutre 2a forme les piles à partir des traverses (empilage) et elle convient également pour assembler la chambre de prise 6 et y mettre en place un couvercle 6a. La figure 3 représente une unité de levage 2f servant au déplacement vertical de l'unité de poutre 2a. Sur la figure lb, on peut voir deux positions différentes de l'unité de poutre 2a; sur le côte gauche, on peut voir l'unité de poutre 2a dans sa position haute où une cuve à béton 2b est suspendue à la poudre tandis que sur le côté droit, elle est placee sur le moule 1 et des vibreurs auxiliaires 2d sont en train de compacter le béton frais. La figure lb montre un dispositif de finition de surface 2c qui est agencé par exemple sous la forme d'un rouleau de lissage et qui est relié à un portique 2i de l'unité de fabrication combinée 2. Ainsi, du béton frais qui a été coule dans les moules 1 peut être talé, mis en forme et pourvu d'un modèle de surface -(motif). Un ou plusieurs dispositifs de formage de cavités 2e peuvent être installés sur l'unité de poutre 2a. S'il faut fabriquer des produits precontraints 9, des dispositifs de contrainte 8 sont placés en alignement avec les armatures à précontraindre, lesdits dispositifs 8 étant actionnés à partir d'une unité hydraulique d'actionnement 8a. Les vibreurs 2d (placés au-dessus et jouant seulement un rôle secondaire) coopèrent avec une table de vibration 3 (ou avec des rateliers de vibration) supportant les moules 1, ces éléments jouant un rôle important dans le compactage du béton. Après achèvement du compactage, l'unité de fabrication combinée 2 place les moules 1 contenant le béton frais compacté dans la chambre de prise 6 et ensuite -au bout de l'expiration du temps de prise prescritles moules 1 sont retransportés sur la table de vibration 3. Ensuite, les coins de précontrainte sont découpés au moyen d'une unité de découpage-soudage 4 et les produits 9 réalisés sous forme d'un groupe (faisceau) sont éjectes et evacués des moules 1 au moyen de l'unité de poutre 2a. L'unite de découpage-soudage 4 peut être par exemple une dynamo (génératrice) de soudage connue. Après le nettoyage et l'huilage des moules vides 1, on peut répéter le processus en mettant en place les nouvelles armatures de renforcement. La figure 2b représente en vue en plan un moule 1 dans lequel peuvent être produites simultanement plusieurs pièces (2 x 5) du produit 9. Le moule 1 est dispose sur la table de vibration 3 et le dispositif de précontrainte 8 est actionné au moyen de l'unité hydraulique d'actionnement 8a à laquelle il est relié. Du beton frais est introduit dans les moules 1 à partir de la cuve à béton 2b, qui est fixee à un élément de suspension 2k de l'unité de poutre 2a. Comme le montre la figure 4, l'unité de poutre 2a maintient la cuve à béton 2b dans une position haute au moyen du dispositif de levage 2f en-dessous duquel le moule 1 est placé -en étant supporté par la table de vibration 3-. On peut voir sur cette figure l'unité de découpage-soudage 4 au moyen de laquelle les armatures sont soudées au cours de leur mise en place et dont la position peut être éventuellement modifiee. L'unite de fabrication combinée 2 est pourvue d'un dispositif d'entraînement 29 pour faire déplacer ladite unite sur tout son trajet. Les figures îc, 2c et 5 montrent l'étape de fabrication au cours de laquelle l'unité de poutre 2a de l'unité de fabrication combinée 2 est en train de placer la pile de produits 9 sur un châssis de retournement 5 et est en train d'engager des éléments de retournement 21 par dessous en vue de retourner l'ensemble des produits. Ensuite, l'ensemble (faisceau) de produits 9 est découpe à une dimension de finition au moyen de l'unité de decoupage-soudage 4 et des piles sont formés en rangées multiples. Les piles sont transportées jusqu'au lieu de stockage à l'aide du chariot élévateur à fourches 7. La figure 6 représente un autre mode de réalisation de l'installation conforme à l'invention, ou l'unité de fabrication combinée 2 est agence sous la forme d'un ou plusieurs châssis fixes, qui ne peuvent pas être déplacés longitudinalement. En correspondance, la cuve à beton 12b n'est pas suspendue à l'unité de poutre 2a mais elle est entrainée par une unité automotrice 2h. L'installation conforme à l'invention peut être avantageusement utilisée dans des applications ou la cadence de retournement est favorable ou bien lorsque l'installation doit être reconditionnee de facon répétée. Elle peut être utilisée avantageusement dans des applications ou l'on doit effectuer une fabrication localisée, le long du tracé correspondant à ladite application. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Installation de fabrication d'éléments en béton ou des espaces de moulage d'éléments sont constitués par des moules utilisables de façon répétée, comprenant un appareillage de fabrication pourvu dtune cuve à béton servant à couler le mélange de beton frais dans les moules et de moyens pour enlever les produits finaux des moules, par exemple une unite de levage pour le déplacement latéral et vertical des moules vides ou pleins, et en outre de moyens pour placer les armatures de renforcement et des dispositifs de moulage de cavités, une unité-de découpage-soudage et une unité de précontrainte (tension) ainsi que des moyens pour assurer le compactage et la prise du béton dans lesdits moules, comme par exemple une table vibrante, une unite de génération de vapeur et une chambre de prise, la cuve a béton etant disposée sur un chariot muni d'un dispositif d'entrainement pour le d"placer le long d'un trajet défini, caractérisée en ce que le chariot est agence sous la forme d'une unité de fabrication combinee (2), associée à la cuve a béton (2b), en ce que ladite unité de fabrication combinée (2) comprend une unité de poutre à usages multiples (2a) servant a la préhension, au retournement, au levage et a la descente des moules (1) ainsi qu'a la coulee, à l'étalement et au compactage du béton, a la formation de cavités, a la finition de surface et au profilage des contours, ainsi qu'à l'éjection et à la séparation des produits (9), et en ce que l'unité de fabrication combinée (2) est pourvue d'un moyen (2c) de finition de surface, tandis que de préférence, la chambre de prise (6) peut être désassemblée. 2.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'un moyen de transport, de préférence un chariot élévateur a fourches (7), est associé à unité de fabrication combinée (2). 3.- Installation selon une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que l'unité de fabrication combinée (2) comprend des moyens facilitant la manipulation des produits (9), de préférence un châssis de retournement (5). 4.- Installation selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que qu'un dispositif de formage de cavités (2e) et éventuellement un moyen de finition de surface (2c) ainsi que l'unité de levage (2f) sont associés à l'unité de fabrication combinee (2). 5.- Installation selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que l'unité de poutre (2a) est construite de manière à pouvoir être déplacée au moyen d'un dispositif d'entrainement transversal (2j), lorsqu'elle est placée sur un ou plusieurs portiques de l'unité de fabrication combinée (2). 6.- Installation selon une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'unité de poutre (2a) est pourvue d'un ou plusieurs vibreurs accessoires (2d). 7.- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'unité de fabrication combinée (2) comprend un ou plusieurs châssis fixes. 8.- Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'unité de fabrication combinée (2) comportant le ou les châssis fixes est pourvue d'un dispositif automoteur (2h) pour le déplacement de la cuve à béton (2b). 9.- Procédé de fabrication d'éléments en béton au moyen de l'installation selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que, à l'exception de la prise, l'ensemble du processus de fabrication est effectué en un seul endroit.