Brevet FR2592080A1 — publié le 19870626

"Poutrelle alvéolée en béton". L'invention concerne des poutrelles alvéolées en béton destinées à réaliser des surfaces horizontales,par exemple des planchers sans coffrage pour les bâtiments, en dehors de la ligne d'étai au milieu de la portée On connaît déjà des poutrelles de ce type, a- daptées à réaliser des planchers très performants, à dé moulage immediat, posées jointivement. Ces poutrelles ne permettent pas de réaliser des portées très longues sans soutien intermédiaire, par exemple au milieu de leur longueur, par suite d'une optimalisation trop peu poussée de leur dimensionnement, de leur structure, et de leur composition La présente invention a pour But de remédier à ces inconvénients, et de créer des poutrelles pouvant être solidarisées par un béton de clavetage (à table de compression incorporée), ou pouvant encore permettre de couler le plancher avec une dalle rapportée de 5cm ou plus (table de compression rapportée). A cet effet, l'invention concerne une poutrelle alvéolée en béton destinée à réaliser des surfaces telles que des planchers de bâtiments, du type comportant deux faces longitudinales sensiblement planes etparallèles et deux flancs longitudinaux s'étendant en direction inclinée par rapport aux faces et comportant des créneaux successifs, poutrelle caractérisée en ce qu'elle comporte dans ses flancs des cavités en contre-dépouIlle destinées à constituer avec les cavités en regard d'une poutrelle juxtaposée, une zone de joint dont le remplissage par du béton constitue une clé de clavetage desdites poutrelles, et des aciers d'armature longitudinaux noyés à sa partie inferieure ainsi que des aciers transversaux passant chacun sous au moins deux aciers longitudinaux. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui va suivre se rapportant à des formes de réalisation données à titre d'exem- ples non limitatifs et dont 1 'une est représentée sur le dessin ci-joint re présentant en coupe transversale une poutrelle selon cette invention. Cette poutrelle comporte deux faces 1,2 longs tudinales sensiblement planes et parallèles respectivement inférieure et supérieure, et deux flancs longitude naux 3 s'étendant en direction inclinée par rapport aux faces de façon à déterminer avec celles-ci une section de poutrelle ayant approximativement la forme générale d'un trapèze isocèle dont la petite base correspond à la face supérieure et dont la grande base correspond à la face inférieure. Les flancs 3,4 comportent plus precisement des créneaux successifs for-més par des rainures et des ner vures alternées 31,32,chacune d'elles comportant des cavites en contre-depodille 33 correspondant au profil d'excroissances dont sont pourvus les flancs du moule de fabrication des poutrelles. te joint défini par le béton coulé entre deux poutrelles juxtaposées constitue une véritable clé de blocage permettant un excellent ancrage des poutrelles dans le sens de leur longueur grâce aux créneaux 31,32 et une excellente résistance mécanique de l'assemblage des poutrelles dans le plan vertical, grâce aux cavités en contre-dépouille 33.Comme les cavités 33 sont sensiblement de forme semi-cylindrique, elles constituent, par la juxtaposition de deux poutrelles, une clé de blocage de section sensiblement circulaire, donc sans amorce de rupture. Ce profil particulier des flancs de la poutrelle permet ainsi de solidariser les poutrelles entre elles par simple coulée du joint, sans qu'il soit nécessaire d'avoir obligatoirement recours au coulage d'une dalle de compression, comme cela se faisait jusqu'alors, lorsque les flancs de la poutrelle étaient inclinés continAment, c'est-à-dire en depouille.Dans le joint, peut être noyé -un acier en nervure cale par un cran sure levé prévu à intervalles fixes le long du flanc de la poutrelle (non représente. Les cavités des flancs sont plus proches de la face inférieure de la poutrelle que de sa face supé- rieure, et la zone sensiblement plane 34 qu les raccorde à la face inférieure est légèrement plus verticale que la zone sensiblement plane 35 qui les raccorde à la face su- périeure ; tandis que les arêtes du eEtE du bas sont vives celles qui sont du cSte du haut sont "cassées" par des échines ; on peut également noter que la profondeur des créneaux, nulle en bas des cavités, va en croissant en allant vers le haut, et est approximativement constante sur toute la hauteur de la zone plane 35 de raccordement à la face supérieure tandis qu'elle est nulle dans la zo- ne plane 34 de raccordement à la face inférieure. Les alvéoles 4 présentent une forme générale cylindrique à section droite circulaire et s'étendent longitudinalement sur toute la longueur des poutrelles ; elles sont au nombre de trois et sont disposées parallè- lement,leur axe longitudinal étant dans un mEme plan parallèle aux faces longitudinales, à mi hauteur de la poutrelle;l'une des alvéoles 4 est au milieu de la largeur de la poutrelle, et les deux autres sont disposées symétriquement de part et d'autre;; les trois alvéoles 4 déterminent deux ames respectives entre deux alvéoles voisines, et deux Ames latérales entre les alvéoles symétriques et les flancs de la poutrelle A proximité de sa face in6rieure, la pou- trelle comporte quatre aciers d'armature 5 pouvant entre précontraints ; ces aciers sont des tiges ou cibles mé talliques dont les axes longitudinaux respectifs sont dans un plan parallèle au plan des axes des alvéoles. Les aciers d'armature longitudinaux S sont munis, dans leurs régions d'extrémité, de crochets de levage 6 également en acier comportant une boucle inférieure 61 les entourant et disposés décalés, sortant de la poutrelle dans la région des faces d'extrémité de celletci, éventuellement inclinés pour déboucher dans ces faces d'extrémités entre deux alvéoles.D'autres aciers 7, transversaux, sont également disposés, horizon- talement et décalés, en dessous des aciers d'armature et en travers de ceux-ci ces aciers sont rectilignes dans leur partie centrale et incurvés vers le haut à leurs extrémités ; chacun de ces aciers transversaux 5 est disposé sous trois des quatre aciers d'armature,soit les trois aciers de droite, solt les trois aciers de gauche ; ils sont en contact avec ces aciers 5 et st coru- dés à leurs extrémités autour des deux aciers les plus é loignés. En variante, les crochets et ces derrea- ciers peuvent titre remplacés par des aciers également transversaux et disposés décalés et comportant chacun deux boucles formant crochets débouchant chacune ax faces d'extrémité des poutrelles entre deux alvéoles,a'ec deux parties horizontales disposées perpendiculairement en travers des aciers d'armature ; chacun de ces aciers est en correspondance de trois des quatre aciers d'armat-~re, et sa partie centrale passe au dessus de l'acier d'armature central dans la région de l'une des boucles, sa partie d'extrémité du côté de l'autre boucle s'enroule autour de l'acier d'armature correspondant en passant par dessous, et la partie d'extrémité opposée, passant égalemert par dessous son acier d'armature, est coudée vers le raut autour de celui-ci. Dans une forme de réalisation bien adaptée à une table de compression incorporée, la hauteur tctale de la poutrelle est de 240mm environ, tandis que dans une autre, mieux adaptée à une table de compression rapportée, elle est de 220 mm environ ; la largeur de la poutrelle est dans les deux cas de 500mm environ, et sa hauteur est donc de l'ordre de 200 à 250mm. Dans la première forme de réalisation, les alvéoles ont un diamètre de 102mm, tandis qu'il est de 76mm dans la seconde. Les trois alvéoles sont disposées de manière à créer deux Smes centrales de 26mm de large dans le premier cas et de 53mm dans le second, et deux âmes latérales respectivement de 38mm et 46mm dans ces deux cas. Les crénaux des poutrelles selon les deux for mes de réalisation sont constitués par des rainures d'épaisseur 8mm au pas de lOomm, avec une clé de clavetage ayant des rayons de nervure de 30mm et de rainure de 38xm à la base pour la liaison entre la poutrelle et les bé tons de clavetage des nervures dans la premiere forme de réalisation, et une clé de clavetage de rayons respectivement de 40mm et 44mm dans la seconde forme de réalisation, Avec ce profil spécialement étudié pour respecter les lois de masse, l'effort tranchant admissible, donné par la formule tp = x b x Z, dans laquelle = = contrainte admissible des bétons b = somme des parois ou âmes du profil Z = Bras de levier admissible (distance entre aciers d'armature et face supérieure de la poutrelle) peut être calculé aisément. Ainsi,dans la première forme de réalisation, on trouve b = 2,6cm + 2,6cm + 3,8cm + 3,8cm = 12,8cm donc Tp = (8,1 X 12,8) Z Tp = 103 Z tandis que dans la seconde forme de réalisation on trouve Tp = (8,1 X 19,8) Z Tp = 160Z. La face supérieure des poutrelles peut être striée pour obtenir des taux de glissement pouvant atteindre 3kg. En revanche, la surface peut être lisse pour les planchers à table de compression incorporée (dans le cas des parkings par exemple). La face inférieure est généralement rugueuse pour faciliter l'accrochage des projections d'isolant de laine minérale ou pour recevoir tous lesFenduits utiles ciment, pl tre,plaques collées, respectant les règles édictées. Ces faces inférieures ou sous-faces peuvent être talochées à la fabrication, à la demande des utilisateurs. Les aciers d'armature sont placés à 15mm de la sous-face. Ils sont du type FE 50 ou précontraints par fil adhérent de diamètre variable suivant les portées à franchir et les surcharges à prendre en compte ; ces ferraillages sont calculés suivant les règles en vigueur. Les crochets de levage sont en acier FE 40 et décalés à la fabrication de manière à venir s'encastrer dans les aciers principaux à la flexion. Du point de vue des propriétés coupe-feu,tous les degrés demandés par les services de sécurité sont faciles à réaliser en augmentant de 1 ou 2cm ou éventuellement plus l'épaisseur d'enrobage du béton de l'acier par rapport à la sous-face des planchers. Des plaques coupe-feu peuvent être fixées sous les poutrelles avant retournement, à l'aide de sapins crantés métalliques disposés décalés. A cette fin, les panneaux de fibre de roche sont à préférer aux panneaux de plystyrène, par suite de leur classement au feu qui est du type Mu, et ne présentent aucun risque spécial (gaz nocifs). tes panneaux augmentent, suivant les tableaux des fournisseurs, les degrés d'isolation thermique et phonique, du simple au double. Par ailleurs, pour résoudre les problèmes de l'isolation acoustique exigée dans les bâtiments adminiso tratifs et autres, deux solutions sont proposées ciaprès : l'une consiste à respecter les lois de masse équivalente aux dalles pleines e pou cela il faut ajouter aux poutrelles selon la première forme de réalisation qui pesent à elles seules 338 kg, une dalle complémentaire de 7 cm afin d'obtenir le poids global de 510 kg demandé (masses au m2). Pour le profil de la seconde forme de réalisa- tion qui à lui seul représente 390 kg, il faut ajouter une dalle de 5 cm pour obtenir les 510 kg souhaités. L'autre solution consiste à disposer en sous- face des plaques thermophoniques spéciales en les spittant sous l'élément comme les plaques coupe-feu déjà mentionnées. Suivant une autre caractéristique de l'inven- tion, les composants sont réalisés à l'aide d'un béton classique dosé à 360kg au m3, en ajoutant 10 kg de cendres volR ou de plastifiant sans chlorure. Ceci étant valable, lorsqu'il s'agit d'éléments en beton arme classique S'il s'agit de fabriquer des éléments précon- traints, exigeant à 24 heures des résistances de l'ordre de 300 bars, le dosage de ciment devra être porté à 4101sg au r.3, sans plastifiant. Ces exemples ne sont cependant pas limitatifs. Au moyen des poutrelles selon l'invention, il est possible d'atteindre des portées relativement longues, sans appui intermédiaire et en tout cas peu imaginables auparavant ; en effet, les portées obtenues gracie aux techniques anterieures étaient limites à 6 mètres environ, tandis que l'invention permet d'atteindre et même de dépasser des portées de 8 mètres. La mise en place de ces nouveaux composants s'effectue à l'aide de palonniers spéciaux à quatre bran ches. La pose se fait directement du camion de transport à la plate-forme auto-coffrante à réaliser. Ce système auto-coffrant est très rapide à la pose, le temps de pose étant estimé a 3 minutes au m2, et cela dans de bonnes conditions de sécurité ce a l'inertie qui est obtenue par "l'effet voûte" des trois noyaux. En résumé, l'invention présente donc les avantages suivants - économie de béton (dans le cas de la table de compression incorporée : 15 1 au m pour la première forme de réalisation et 27t au m pour la seconde forme de réalisation; - coupe-feu facile à réaliser (2h ou 3h et plus); - pose directe en 3 minutes par homme et par mètre carre ; - suppression possible des étais de rives - sous-face à la demande : isolante, brute de décoffrage ou lisse - spittage possible lorsque cela est autorisé et qu'il s'agit de béton armé type FE 50; - économie de poids, d'environ 33%, sur les fondations - et en conséquence, excellent rapport qualité / prix. Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation ci-dessus décrites, et on pourra prévoir d'autres formes de réalisation sans sortir de son cadre. REVENPICATIONS 10) Poutrelle alvéolée en béton destinée à réaliser des surfaces telles que des planchers de bâtiments, du type comportant deux faces longitudinales (1, 2) sensiblement planes et parallèles et deux flancs longitudinaux (3) s'étendant en direction inclinée par rapport aux faces et comportant des créneaux successif s (31, 32), poutrelle caractérisée en ce qu'elle comporte dans ses flancs (3) des cavités (33) en contre-dépouille destinées à constituer avec les cavités en regard d'une poutrelle juxtaposée, une zone de joint dont le remplissage par du béton constitue une clé de clavetage desdites poutrelles, et des aciers d'armature longitudinaux (5) noyés à sa partie inférieure ainsi que des aciers transversaux (7) passant chacun sous au moins deux aciers longitudinaux. 20) Poutrelle alvéolée selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des crochets de levage (6) sortant de celle-ci dans la région de ses faces d'extrémité et munis chacun à leur partie inférieure d'une boucle (61) entourant un acier d'armature longitudinal (5). 30) Poutrelle alvéolée selon la revendication 1, caractérisée en ce que les aciers transversaux comportent des boucles de levage sortant de la poutrelle dans la région de ses faces d'extrémité. 40) Poutrelle alvéolée selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les aciers d'armature longitudinaux (5) sont précontraints dans ladite poutrelle. 50) Poutrelle alvéolée selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caraztérisée en ce qu'elle présente une largeur d'environ t0 millimètres et une hauteur de 200 à 250 millimètres. 6 ) Poutrelle alvéolée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte trois alvéoles (4) sensiblement cylindriques ayant un diamètre de 76 millimètres environ. 70) Poutrelle alvéolée selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce qu'elle comporte trois alvéoles (4) sensiblement cylindriques ayant un diamètre de 102 millimètres environ.