Brevet FR2605302A1 — publié le 19880422

Le ruban métallique à haute limite élastique, et forte adhérence, utilisable tant qu'armature de renfor -cement de beton, peut etre maintenant disponible. Il offre par rapport aux armatures classiques que sont les aciers ronds, lisses ou crantés les avantages suivants - rapport élevé de la surface adhérente par rapport à a section permettant de mobiliser plus completement la haute limite d'élasticité du métal et de réduire le taux d'acier. - possibilité de conditionnement et de livraison en grandes longueurs unitaires sous un encombrement de dimensions principales faibles mais néanmoins sans risque de déformation permanente de ce ruban : ce conditionnement peut avantageusement être celui de bobines en forme de couronne, ligaturées par plusieures brides et dont le rayon intérieur reste supèrieur au rayon de courbure minimum au dessous duquel le ruban subit une déformation permanente. Cette disponibilité en grandes longueur unitaires permet une réduction importante du nombre de rabouttages ou de recouvrements à réaliser sur chantier. Par contre la mise en oeuvre d'un tel ruban presente un certain nombre de difficultés à résoudre par des moyens restant économiques et industrialisables. Les difficultés principales sont les suivantes - la couronne de ruban à forte élasticité doit être maintenue en forme pendant l'opération de déroulement qui suppose l'enlevement préalable de toutes brides de serrage qui assuraient ce maintien durant transport ou stockage. - le ruban ne doit subir aucune pollution ou déformation permanente sensible avant son insertion dans le beton. - la mise en oeuvre des rubans de renforcement ne doit pas perturber de façon sensible la cadence de mise en oeuvre du beton par rapport à celle accessible sur le chantier de beton non renforcé ou renforcé avec des aciers classiques. Elle doit même se donner pour but une amélioration de cette cadence. - La jonction entre 2 rubans à l'extrémité de l'un d'eux doit être compatible avec cette contrainte sans nuire de façon sensible à la résistance du renforcement. - La presence des rubans ne doit pas entrainer de risque sensible de perturbation de l'homogeneité du beton autour d'eux. - Les rubans doivent occuper en permanence dans le beton une position stable, conforme à la position théorique prévue : dans le cas d'une dalle longue type routier, cette position sera, par exemple, celle de rubans regulierement espacés, disposés parallélement à l'axe longitudinal de la dalle et positionnés au voisinage du plan médian de cette dalle. - Le maintien des rubans dans cette position doit pouvoir être assuré sans intervention d'éléments accessoires fixes noyés dans le beton. De tels éléments nuisent à la fois à la faisabilité économique du procédé et à l'homogeneité du beton autour des rubans. Dans le cas particulier des dalles longues, type dalles routiéres ce point conduit à exclure la presence de supports transversaux periodiques. La presente invention a pour but d'apporter une sollution économiquement viable a l'ensemble de ces difficultés dans le cadre d'une méthode de réalisation du beton armé où l'ensemble des rubans renforcants necessaire à cette réalisation pendant une durée appréciable (par exemple une journée de travail) se trouve embarqué sur un équipement précédant le matériel de mise en oeuvre du beton lui-même et se déplacant avec lui avec une légère avance pouvant d'ailleurs avoir une certaine variance. C'est donc cet équipement qui constitue l'objet de l'invention I1 résulte en fait de la combinaison dans me même dispositif de plusieurs composants apportant chacun -ne solution à une ou plusieurs des difficultés énumères. Ces composants sont les suivants - pour chacun des rubans prévus dans le plan de ferraillage a executer, un berceau vertical de déroulement des bobines de ruban. Ce berceau est composé d'une partie inférieure fixe formée de 2 couronnes parallèles semi circulaire et capable en conséquence de recevoir une bobine de ruban encore maintenue par ses brides. Puis d'une ou plusieures parties mobiles formées de 2 secteurs ou fractions de secteurs de couronnes parallèles articulées sur la partie fixe et capable, en position fermée, de reduire l'ouverture semi circulaire de la partie fixe à un angle beaucoup plus réduit et si nécessaire nul. La ou les parties mobiles seront également équipées de galets periphériques si la force d'expansion de la bobine après enlèvement de ses brides rend nécèssaire cet équipement. Les flancs des parties fixes et mobiles du berceau seront ajourées pour permettre l'enlevement des brides de bobines après fermeture et verouillages des parties mobiles sur la partie fixe. Elles seront aussi nervurées avec la paroi cylindrique exterieure pour posseder une bonne resistance à l'ouverture ou à l'écrasement et conserver un écartement un peu supèrieur à la largeur du ruban. La partie fixe du berceau sera également équipée à sa base de 4 galets extèrieurs lui permettant de se déplacer sur une poutre inférieure à rail double et d'un mat de guidage supèrieur dont la tête pourra glisser ou rouler dans ou sur un rail où un cable supèrieur et maintenir ainsi le berceau en position verticale au cours de ses déplacements sur les rails de la poutre infèrieure. - pour chacun des berceaux Une poutre inférieure equipée de 2 rails parallèles entre eux et parallèles à l'axe longitudural de la dalle longue à réaliser. Ces 2 rails permettront le roulement des galets placés à la base du berceau et permettront aussi entre eux le glissement du ruban deroulé. Ce glissement pourra avantageusement être facilité ou remplacé par un roulement en disposant periodiquement entre les 2 rails des barettes transversales de métal extra dur ou des petits galets maintenant le ruban au dessus de la face supèrieure de la poutre support et sans contact avec cette face. Une poutre supèrieure ou un cable permettant le roulement ou le glissement de la tête de guidage du mat du berceau. Le rôle des rails est double. Ils doivent permettre le déplacement du berceau depuis sa position de deroulement d'une bobine à l'avant de l'ensemble du dispositif jusqu'à un ratelier de stockage de bobines bridées stockées verticalement, ce ratelier étant positionné à l'arrière du dispositif. Aussitôt après la fin du déroulement d'une bobine le berceau sera ramené vers l'arrière au contact du ratelier et rechargé par transfert d'une bobine du ratelier sur le berceau. Ce transfert pourra avantageu- -sement être facilité en donnant une légère pente vers l'avant au fond du ratelier ce qui permettra un transfert par roulement lent de la bobine bridée. Le deuxième rôle des rails est de permettre le rabouttage des 2 rubans pratiquement sans arrêt de la machine de mise en oeuvre du beton. La longueur des rails permettra en effet de disposer d'une longueur égale de ruban déroulé pret à être avallé par cette machine et de disposer ainsi d'un certain temps entre le moment ou le berceau sera vide et prêt à être rechargé et le moment ou la fin du premier ruban passera, entre les 2 rails inférieurs, sous le debut du deuxième ruban dont le déroulement aura pu commencer après rechargement du berceau, fermeture de ses parties mobiles et enlevement des brides de la nouvelle bobine. L'ensemble de ces 3 dernières opérations doit pouvoir être facilement realisé en moins de 2 minutes et la largeur du rail poutre devra donc être un peu supérieure au double de l'avancement normal de la machine a beton en une minute. Le système de raboutage compatible avec le dispositif qui vient d'être decrit constitue le composant suivant. - par groupe de quelques berceau (par exemple 5 à 2(i,", un bloc de rabouttage rapide de 2 rubans utilisant le principe d'un assemblage par une plaque mince de métal a très haute limite élastique, de même largeur que le ruban, au moins deux fois plus souple et aussi resistante en traction que celui-ci et d'une longueur comprise entre 2 fois et 5 fois la largeur du ruban. Cette plaque sera perforée de trous ou d'encoches laterales lui conservant une section au moins égale à la moitié de sa section pleine. Les extrémités de ruban seront munies des mêmes trous ou encoches et l'assemblage entre rubans et plaque se fera, soit par des rivets, soit par des agrafes pinces, dont la resistance totale au cisaillement devra être au moins égale à la moitié Ce la resistance en traction du ruban. La plaque et les rivets seront placés en attente dans l'extremité de départ du deuxième ruban placée elle même en attente au dessus du premier ruban glissant entre les 2 rails de la poutre inférieure support du berceau. Au passage de l'extrémité finale de ce premier ruban sous l'extremité initiale du second, l'opération de rivetage par percussion éventuellement assistée pourra être quasi instantanée. L'assemblage ainsi realisé peut alors avoir une souplesse équivalente a celle du ruban et une résistance a la traction au moins égale à la moitié de celle du ruban. Dans ces conditions et en admettant que la probabilité de présence de 2 rabouttages dans une tranche transversale de 50 cms de la dalle longue reste significative la réduction de resistance en traction de l'ensemble du renforcement metallique dans cette tranche, avec les taux de feraillage habituellement pratiqués sera inférieure à 2 % même dans le cas ou cette presence simultanée interviendra. - par groupe d'environ 30 berceaux representant en general sur des chantiers de dalle routiere le ferraillage de la largeur d'une voie de circulation un ratelier de stockage de bobines bridées de ruban. Ces bobines seront stockées verticalement et presque jointivement. I1 doit ainsi être possible de stocker presque 3 bobines sur la largeur occupée par un berceau et sa poutre de roulement plus une entretoise eventuelle. Le fond de ce ratelier pourra avantageusement être en légère pente descendante vers l'avant de façon a faciliter le rechargement du berceau. Le roulement de la bobine sur ce fond vers le berceau pourra être déclanché par escamotage d'une cale mobile. Chaque ratelier aura une largeur un peu inférieure a celle du groupe de berceaux qu'il doit alimenter et sera equipé a' sa base de 4 roues à gorge pouvant circuler sur 2 rails transversaux. Le ratelier pourra ainsi avoir par rapport à sa position médiane un déplacement transversal, d'un coté ou de l'autre d'une amplitude d'environ 3 fois la largeur transversale occupée un berceau. Ce déplacement permettra de positionner à la demande une bobine en face d'un berceau vide et facilitera aussi le rechargement du ratelier par une grue en fin de journée.La capacité de stockage du ratelier pourra éventuellement être doublée ou triplée si nécessaire en prevoyant non pas une mais 2 ou 3 rangées successives de bobines verticales. - Par ruban, une glissière d'introduction du ruban dans le beton liquéfié par vibration. Pour bénéficier de cette liquéfaction la glissière sera installée sur la paroi verticale frontale d'une trémie sans fond à beton précédant la poutre d'extrusion de la machine de mise en oeuvre du beton et contenant les organes de vibration de ce beton. La conception de cette glissière précisée et illustrée plus loin assurera à la fois le guidage et le soutien initial du ruban recevant le beton et une bonne circulation de ce beton autour du ruban. - Pour l'ensemble de I'équipement, un dispositif permet -tant d'assurer à la tremie sans fond citée ci-dessus, le chargement en beton, le controle de niveau et le controle de repartition transversale de ce chargement. Ce dispositif sera assuré, par groupe d'environ 30 rubans ou par tranche de largeur d'environ 4 métres, par un convoyeur à beton pratiquement horizontal mais dont la goulotte de reception et la partie avant pourront avantageusement être légérement ascendant pour réduire la hauteur de reception de cette goulotte. Ce convoyeur passera au dessus de l'ensemble des berceaux et des rateliers de stockage en laissant une hauteur libre compatible avec le travail du personnel chargé du réapprovisionnement des berceaux et du rabouttage des rubans. Ce convoyeur se deversera dans une tremie tampon supérieure placée au dessus de la tremie sans fond de la machine de mise en oeuvre du beton. Cette tremie tampon pourra avantageusement recevoir une vis de repartition transversale et plusieures trappes d'ouverture sur toute la largeur de son fond c'est l'ensemble de cette vis et de ces trappes qui permettra d'assurer un controle parfait du remplissage de la tremie et de supprimer dans cette tremie toute vis de repartition toujours génératrice de risque de déplacement des rubans renforcant inserés dans le beton de cette tremie sans fond. Ce convoyeur pourra être alimenté en béton a partir de camions benne et d'un engin de reprise élévation continu tel que convoyeur ou chaine à godets ou discontinu tel que pelle ou skip. L'ensemble des avantages et particularités du dispositif complexe qui vient d'être décrit peut être mieux mis en évidence dans. une description s'appuyant sur les dessins d'un équipement destiné à assurer la mise en oeuvre de rubans renforcants pour une dalle routière de 8 mètres de large (2 voies) et environ 20 centimètres d'épaisseur, renforcée avec 60 rubans horizontaux médians et realisée avec une machine à coffrages glissants. La figure 1 est une vue en élévation de coté de ensemble de l'équipement et de l'avant de la machine à beton à coffrages glissants. La figure 2 est une vue en plan de cet équipement avec figuration d'un seul convoyeur a beton et figuration partielle des poutres rail, des berceaux et des bobines stockées dans un ratelier. La figure 3 est une vue de coté d'un berceau a fermeture partielle. La figure 4 est une vue en coupe de la poutre, de la voie de roulement du berceau et de la gouttière de glissement ou roulement du ruban. La figure 5 est une vue en coupe du mat de guidage du berceau et du rail de glissement de la tête de ce mat (cas d'une tête à boule glissante). La figure 6 est une vue de la glissière d'insertion de ruban. La figure 7 est un ensemble de vues de l'assemblage entre 2 rubans. Comme indiqué ci dessus la figure 1 represente un type particulier de realisation de l'ensemble decrit. Cet ensemble est dans ce cas rassemblé sur plateforme ayant la même largeur et la même voie que la machine à beton (0) et une longueur de l'ordre d'une fois et demi cette largeur. Cette plateforme est portée à l'arrière par deux chenilles (1) pouvant assurer avantageusement l'avancement et la direction de la plateforme en étant actionnées par 2 moteurs indépendants, par exemple, éléctriques et alimentés à partir de la machine à béton-. Elle est portée à l'avant par une rangée de roues autoorientables et suspendues (2) en nombre suffisant pour assurer le support et la repartit ion de charges nécessaire. Deux poutres longerons latérales assureront la liaison entre les 2 chenilles et les extrémités de la poutre transversale portant les roues auto-orientables. La poutre transversale avant ci dessus et une poutre transversale arrière joignant les 2 chenilles porteront les extrèmitées des 60 poutres à rails (3) de roulement des berceaux figurés en (4) en position de déroulement du ruban et en (4') en position de rechargement. Le berceau (4') avec ses parties mobiles ouvertes est alors placé contre le ratelier double (5), pouvant contenir, pour 4 mètres de large, environ 160 bobines (6) et (6') d'un ruban de 4 centimètres de large. Si ces bobines font 200 mètres de long la capacité de stockage representera alors plus de 1000 mètres de voie de beton renforcé soit en principe une grande journée de travail. Chaque ratelier pourra être rechargé complétement en fin de journée à l'aide d'une grue. Chaque ratelier est d'autre part mobile transversalement par roulement de 4 galets (7) circulant sur 2 rails (8) portés chacun par une poutre transversale de la plateforme. Cette mobilité permet à la- fois de positionner exactement le ratelier pour qu 'une bobine bridée puisse vernir prendre sa place dans le berceau vide et de faciliter le rechargement du ratelier compliqué pat la presence du convoyeur (14) mentionné plus loin. Un bloc de rivetage ou d'agrafage pour opération de rabouttage est figuré en (9), dans une position permettant d'assurer une latitude de temps d'environ 2 minutes pour l'opération de changement de bobine et rabouttage avec les vitesses d'avancement habituelles des machines à beton (2 mètres par minute). Entre son départ du chemin de glissement ou de roulement (10) (figure 4), de la poutre a rails (3) et son insertion dans le beton, le ruban (11) peut être guidé par une série d'axes (12), équipés de galets à gorge ves la glissière d'insertion (13), objet de la figure de détail n06. Les 2 convoyeurs à beton (14) seront portés ainsi que les rails de glissement des têtes de mats des berceaux par un nombre suffisant de portiques s'appuyant sur les poutres laterales de la plateforme (et éventuellement un appui intermédiaire inséré entre les 2 rubans médians). La trémie-goulotte (15) de ces convoyeurs aura des dimensions horizontales suffisantes pour permettre un chargement aisé du beton. La chute du beton de ces convoyeurs se fera dans la trémie tampon (16) portée par la machine à beton elle même; Cette trémie étant équipée d'une vis de répartition trans -versale (17) et de trappes de vidanges (18) manoeuvrables, par tronçons compris entre 60 cms de large et 120 cms de large pour assurer un bon contrôle de la charge en beton de la trémie sans fond (19), contenant les organes de pervibration (20) et précedant la poutre-table d'extrusion de la machine à beton. La figure 3 constitue une vue de detail par coté d'un berceau de deroulement de ruban. Le berceau y est representé à la fois fermé et ouvert avec 2 positions de ses parties mobiles (21). Le nombre de galets periphériques (22) sera fonction du poids et de la force d'expansion de la bobine débridée. Les flasques laterales en demi couronne ou en secteur partiel de couronne devront être ajourées pour permettre l'enlevement des brides de bobines et être nervurées pour disposer d'une bonne résistance à l'écartement ou à l'écrasement le long de leur periphérie intèrieure qui devra rester obligatoirement ouverte. La hauteur au dessus de la base du berceau de l'axe de rotation (23) de la partie mobile inférieure devra rester inférieure à la hauteur de sortie de ratelier des bobines bridées pour ne pas entraver le rechargement du berceau. La position en hauteur et le diamètre des galets de roulement (24) devront permettre le passage, avec marge, des nervures de rigidité des flasques laterales au dessus de la face supérieure de la poutre support équipée des rails de roulement (25). Pour permettre l'installation d'un convoyeur à beton légérement ascendant, le mat de guidage supérieur (26) pourra être téléscopique avec une course limitée. La figure 4 represente en détail la coupe de la poutre à rails permettant le déplacement du berceau ente la position de déroulement et celle de rechargement. Cette coupe met en evidence les nervures de rigidité des flasques latérales (27) du berceau, les galets de roulement (28), les rails de roulement et, dans la gouttière (10), les barettes de glissement (29) du ruban (30) étant entendu que ces barettes peuvent éventuellement être remplacées par des galets de roulement. La figure 5 et la figure 5bis representent le detail de la tête du mat de guidage du berceau et du rail corres -pondant dans la version d'une tête à boule glissante dans une gorge. La figure 6 represente la vue de coté d'une glissière d'insertion (13) du ruban dans le beton avec coupe de la paroi frontale (31) de la tremie sans fond à beton (19), coupe de la gouttière interieure et exterieure de guidage (32) du ruban (33), du gousset support exterieur (34), du gousset support interieur (35), et du chapeau de glissement (36) facilitant la descente du beton autour du ruban et sa mise en place au dessous de celui-ci. Le fond de la gouttière (32) pourra avantageusement être ajouré et reduit a des barreaux espacés pour reduire frottement et usure. La figure 6bis est une coupe AA' de la figure 6 et met en évidence la gouttière de guidage, le gousset support et le chapeau de glissement La figure 7 est un ensemble de 2 vues (plan et profil) mettant en évidence les deux éléments fondamentaux de l'assemblage entre 2 rubans; c'est à dire : - Une plaque de métal à très haute limite élastique (37) mince et très souple tout en ayant la même resistance à la traction que le ruban lui même. - des rivets (38) travaillant en cisaillement et ayant une resistance totale dans ce domaine supérieure ou égale à la moitié de la resistance en traction du ruban étant entendu que les perforations de ce ruban pour passage des rivets n'entrainent sur aucune section du ruban, une reduction de surface superieure à 50 %. La resistance en traction de l'assemblage doit donc alors être dans tous les cas supérieure à la moitié de celle du ruban non perforé il est évident que les rivets travaillant en cisaillement et mobilisant aussi le frottement rubans sur plaque peuvent être remplacés par tout autre composant ayant le même type d'action tels qu'agrafes laterales ou agrafes traversantes. Les figures 7bis mettent en évidence - dabord la situation dans laquelle la plaque souple (37) a été fixée sur le ruban numéro 2 provenant de la bobine nouvellement entrée dans le berceau dérouleur et après avoir commencé son déroulement. Ce ruban est immobile par rapport à la poutre support (3) et posé au dessus du ruban numéro 1 qui glisse dans le chemin de glissement (10) sur les barrettes (29) de la poutre (3). Les 3 rivets (38) nécessaires à la fixation de la plaque sur le ruban nO 1 sont posés dans les trous de cette plaque en attente du passage des trous correspon -dants du ruban n01. - puis la situation ou ces 3 rivets ont pu descendre dans les 3 trous correspondants du ruban n01 et être ecrasés par percussion afin de solidariser les 2 rubans et de mobiliser le ruban n02. REVENDICATIONS 1.- Dispositif de déroulement et de rabouttage en continu de ruban métallique à haute limite élastique livré en bobines-couronnes bridées sans déformation permanente du ruban et en vue d'une utilisation comme armature renforcante de dalles ou voiles en beton hydraulique dispositif caractérisé en ce que ce dispositif complexe fait appel à la combinaison des composants suivants - un berceau mobile sur galets (24), capable d'assurer le déroulement regulier d'une bobine de ruban débarassée de ses brides en la maintenant en forme par des galets periphériques (22), pouvant être rechargé avec des bobines bridées du diamètre extérieur convenable et permettant l'enlevement des brides de la bobine après chargement et refermeture des parties mobiles (21). - une poutre support (3) portant une voie à 2 rails (25) permettant la circulation du berceau mobile sur ses galets (24) et permettant entre les rails le passage et le déplacement aisé du ruban déroulé (30) soit par glissement sur des barettes lisses et dures (29) soit par roulement sur des galets. La longueur de cette poutre détermine le temps qui sera disponi -ble pour effectuer les opérations de changement de bobine et rabouttage. - un ratelier de stockage (5) de bobines bridées (6) stockées verticalement et quasi jointivement. Ce ratelier placé à l'extrémité de la poutre support décrite ci-dessus est mobile transversalement sur des galets (7) et une voie (8) pour permettre son positionnement exact en face d'un berceau à recharger et faciliter son propre rechargement en fin de journée. Le nombre de rangées de stockage prévu dependra de la longueur totale de ruban consommable au cours d'une journée normale de travail et de la longueur moyenne des bobines. Pour faciliter le chargement d'un berceau vide à partir du ratelier, le plancher de ce dernier aura une légère pente descendante vers le berceau en attente et sa hauteur de sortie sera très légèrement supérieure à celle du seuil d'entrée du berceau en position ouverte d'attente de chargement. 2.- Dispositif de mise en oeuvre de ruban selon la revendication 1, caractérisé par le fait d'utiliser pour l'assemblage de 2 rubans un système faisant appel à une plaque (37), mince et très souple de métal à très haute limite élastique fixée aux deux extrémités des rubans a assembler par rivets (38) ou agrafes s'inserant dans des perforations ou des encoches preparées à l'avance aux extrémités de ces rubans afin d'obtenir un assemblage au moins aussi souple qu'un ruban isolé, ayant une résistance en traction égale au moins à la moitié de celle du ruban, et réalisable de façon quasi instantané lorsque les 2 extrémités du rubans sont disponibles et positionnées pour assemblage. 3.- Dispositif de mise en oeuvre de ruban selon les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait d'utiliser pour l'insertion du ruban dans le beton un guide glissière traversant la paroi frontale d'une t renie sans fond de beton et assurant le soutien et le guidage du rubans par une glissière (32), en forme de gouttière plate a fond eventuellement ajouré et elle-même soutenue par goussets verticaux et assurant aussi un bon écoulement du beton autour du ruban par un chapeau (36) à flancs très inclinés coiffant le ruban sur un tronçon de la glissière (32) intérieure à la trémie sans fond. 4.- Dispositif de mise en oeuvre de ruban selon, les revendications 1 ou 2 ou 3 caractérisé par le fait d'utiliser un dispositif d'alimentation de beton passant au dessus de l'ensemble du dispositif caractérisé par les revendacations 1, 2 et 3 et transitant par une trémie tampon surélevée (16) pouvant recevoir une vis de repartition transversale (17) et des trappes de vidange (18) reparties sur toute sa longueur pour assurer un contrôle complet du niveau de remplissage de la trémie sans fond (19), recevant les rubans et ceci sans intervention d 'aucune vis de repartition donc aucun mouvement horizontal de beton dans cette trémie.