Brevet FR2609302A1 — publié le 19880708

STRUCTURES PORTEUSES DE FAIBLE DENSITE APPARENTE COMPOSEES DE VOILES ET DALLES MINCES EN BETON ARME Il arrive couramment, lorsque la capacité porteuse du sol n'est pas suffisante, que l'on soit obligé d'utiliser des solutions onéreuses pour supporter bâtiments, murs lourds ou chaussées de circulation. Par exemple, si l'on utilise un radier de grande dimension, pour répartir des charges, le poids propre de ce radier conduira à réduire notablement la charge du bâtiment qu'il est destiné à supporter. Dans d'autres cas, lorsque l'on doit effectuer un remblais de plusieurs mètres de haut, le poids propre de ce remblais ajouté à la charge d'utilisation conduira à des tassements du sol sous-jacent. L'objet de ce brevet est de proposer des solutions applicables aux deux cas ci-dessus, mais non exclusivement, en décrivant des procédés de fabrication économique de structures porteuses composées de voiles et dalles minces en béton armé de sorte que la densité apparente soit faible . Pour réaliser in situ une telle structure, on utilise des éléments légers, perdus, de volume important . Ces élémentssont d'une rigidité suffisante pour supporter le poids des ouvriers et du béton lors de la coulée puis jusqu'à la prise de celui-ci. On réalise d'abord, une dalle mince de répartition en béton armé en laissant des aciers en attente aux endroits choisis pour la liaison avec les voiles verticaux, puis après prise du béton de la dalle de base, on dispose les éléments légers ci-dessus décrits en ménageant entre eux des intervalles étroits. On dispose ensuite dans ces intervalles étroits des armatures en acier en les maintenant à une distance suffisante des éléments légers pour respecter les réglés de construction du béton armé. On pose également des armatures à la partie supérieure des éléments légers. Puis, on effectue la coulée du béton qui vient remplir les intervalles étroits en créant des voiles minces en béton armé. On continue ensuite la coulée pour obtenir une dalle supérieure mince au dessus des éléments légers . Etant donné que, pour des questions de fabrication et de manipulation par le personnel, les éléments légers sont de dimension limitée et, si l'on désire que la structure en béton armé soit d'une hauteur plus grande, on recommence l'opération en disposant au dessus de la dalle supérieure qui vient d'être réalisée de nouveaux éléments légers en ménageant entre eux des intervalles étroits comme ci-dessus. L'opération pourra être recommencée plusieurs fois, jusqu'à ce que l'on parvienne à une structure de la hauteur désirée. On aura ainsi réalisé une structure en béton armé dont les voiles et les dalles minces constituent ensemble une structure tri-dimensionnelle de faible densité apparente du fait des éléments légers perdus qui y sont inclus. Bien entendu, la structure est réalisée par tronçons, grâce à l'interposition à la coulée de plaques minces en carton, en contreplaqué ou en produit élastomère. On obtient ainsi une solution de continuité dans les dalles et voiles minces en béton armé. Il est particulièrement avantageux d'utiliser des éléments légers de forme parallélépipédique car ceux-ci permettent d'obtenir dans les intervalles étroits, des voiles de forme plane. En disposant ces éléments légers parallélépipédiques bout à bout dans une direction horizontale et en ménageant les intervalles étroits dans la direction horizontale perpendiculaire à la précédente, on obtiendra des voiles minces et plans, qui seront analogues à des nervures parallèles comme les poutres d'un plancher. En disposant les éléments légers parallélépipédiques avec des intervalles dans deux directions horizontales perpendiculaires, on obtient des voiles minces, plans et croisés, qui donnent une grande rigidité à la structure. Un autre avantage des éléments légers parallélépipédiques objet du brevet, réside dans le fait qu'ils peuvent être réalisés en carton renforcé et traité, qu'ils sont livrés pliés, sous un volume minimum et ne sont déployés ou mis en volume que sur le chantier juste avant d'être posés sur les dalles horizontales. Dans le cas oÙ l'on désire fabriquer beaucoup plus rapidement une telle structure porteuse en béton armé de faible densité apparente composée de voiles et dalles minces, il est intéressant de procéder par pré-fabrication. Dans ce cas, grâce a un deuxième procédé objet de l'invention, on réalise la structure porteuse en juxtaposant et supperposant des blocs indépendants comme dans une construction avec des cubes, étant entendu que ces blocs indépendants, composés de dalles et voiles minces en béton armé, sont également de faible densité apparente. Ces blocs sont préfabriqués, soit en usine, soit mieux à proximité du chantier, afin de n'avoir à transporter ni gros volume, ni gros tonnaee. Les blocs indépendants de faible densité apparente sont fabriqués selon deux procédés : - Dans le premier procédé, on prend des éléments légers, qui vont constituer l'intérieur des blocs. On dispose à la partie inférieure et à la périmètrie, des coffrages extérieurs assemblés de façon que les intervalles entre les éléments légers intérieurs et les coffrages extérieurs soient étroits. On dispose dans ces intervalles des armatures en acier maintenues à une distance suffisante des éléments légers intérieurs et des coffrages extérieurs pour respecter les réglés de fabrication du béton armé. Puis on coule le béton autour des éléments légers intérieurs et on termine en coulant à la partie supérieure une dalle mince également armée par des armatures d'acier. Après prise du béton et démontage des coffrages extérieurs, on obtiendra un bloc composé de voiles et de dalles minces en béton armé, l'intérieur contenant les éléments légers, d'oÙ la densité apparente faible. Il est entendu que l'épaisseur de béton et les armatures acier des voiles et des dalles en béton armé sont adaptés à la charge que les'blocs devront supporter. Dans certains cas, on dispose dans les intervalles étroits entre éléments légers intérieurs et coffrages extérieurs, des réservations de forme adéquate afin que le béton ne remplisse pas totalemeni les intervalles étroits lors de la coulée. Après décoffrage, on trouvera donc dans les dalles ou voiles minces en béton, et après avoir éliminé les réservations, des creux qui constituent des ajours entre l'intérieur et J'extérieur des blocs. On peut également réaliser des évidements dans les coffrages extérieurs pour créer des bossages à l'extérieur des blocs indépendants. On donnera aux réservations donc aux ajours que ceux-ci produiront, et aux évidement dans les coffrages extérieurs donc aux bossages extérieurs aux blocs, des positions et des formes différentes suivant leur fonction. En réalisant des ajours à la partie inférieure, chaque bloc pourra se remplir d'eau en cas d'inondation et ainsi de ne pas recevoir de poussée d'Archimède qui pourrait être néfaste à la construction supportée. Si on place les ajours à la partie supérieure, ( voir croquis A ), ils permettront de saisir les blocs par le haut pour les transporter.Si on réalise des ajours ou des bossages à la partie supérieure et inférieure, on pourra claveter les blocs entre eux, soit en les posant par l'intermédiaires de rotules, soit en les clavetant à une certaine distance les uns des autres au moyen de clavettes indépendantes. Les clavettes indépendantes sont réalisées soit en béton, soit en métal, soit même en élastomère; cette dernière solution donnera plus de souplesse à l'ensemble de la structure. En clavetant les blocs indépendants à une certaine distance les uns des autres, on réalise des structures de densité apparente encore plus faible que celle des blocs indépendants. Si les réservations donc, les ajours dans les voiles ou dalles en béton armé, sont importants, ils permettent d'utiliser des éléments légers intérieurs démontables qui pourront être extraits à travers les ajours après prise du béton et demontage des coffrages extérieurs. La présence d'ajours permet également d'utiliser comme élément léger intérieur, des éléments gonflables. Après prise du béton et dépose des coffrages extérieurs, les éléments gonflables seront dégonflés et extraits . Il est également possible d'utiliser des systèmes mixtes partiellement gonflables, partiellement démontables et même des éléments légers perdus. Il est particulièrement avantageux d'utiliser des éléments légers intérieurs, de forme parallélépipédique ( voir croquis B ) et des coffrages extérieurs constitués de plaques planes à assemblage rapide car ceux-ci permettent d'obtenir des blocs parallélépipédiques. Dans ce cas les armatures sont constituées de treillis soudé plié. ( voir repères C et D sur croquis ). Les ajours éventuels à réaliser dans les voiles sont obtenus par de simples plaques de l'épaisseur des voiles, fixées sur les plaques planes des coffrages extérieurs. Voir croquis E et F ) Les éléments légers parallélépipédiques, réalisés en carton traité et renforcé, constituent une solution particulièrement économique. Comme pour la fabrication in situ, ils sont livrés pliés et ne sont déployés que lors de la préfabrication des blocs indépendants Selon un deuxième procédé, on réalise les blocs indépen dants de faible densité apparente, uniquement en assemblant des coffrages extérieurs. Ces coffrages sont munis de bossages importants, de forme telle qu'après assemblage des coffrages extérieurs, ils ne reste à l'intérieur des blocs que des intervalles étroits. On place dans ces intervalles étroits des armatures en acier en les maintenant à distance des coffrages extérieurs et des bossages qui leur sont fixés de façon que soient respectées les régles de fabrication du béton armé. A la coulée du béton, il se constitue d'abord la dalle inférieure puis les voiles verticaux et enfin la dalle supérieure. Le volume apparent des blocs est parallélépipédique et permet la tuxtaposition et l'em#ilement. A titre non limitatif : voir croquis reperes G et H représentant deux formes de réalisation de ces blocs. Les blocs indépendants peuvent être juxtaposés pour remplir le fond d'une fouille, ce qui permet de réaliser un radier léger et relativement souple. on pe#1 disposer ces blocs comme des fascines, ce qui permet de protéger certains sites contre des tirs, des roquettes ou même des explosions. De telles réalisations peuvent être faites dans des zones éloignées car l'outillage de fabri cation en est très rustique et facile à transporter. Il suffit de disposer sur place de béton.Après 'fabrication et mise en place des blocs, il est éventuellement possible de les lester. Ces blocs utilisés comme remblais léger permettent la réalisation de remblais de plusieurs mètres pouvant porter une chaussée malgré les faibles conditions de travail du sol sous-jacent. Ces blocs présentent l'avantage d'une grande pérénnité dans le temps et si on les réalise avec des ajours suffisants, ils permettent de drainer facilement à travers les remblais. La préfabrication à proximité du chantier permet de réaliser une mise en place très rapide du remblais allégé puisqu'il ne s'agit que de juxtaposer et d'empiler des blocs légers à manipuler. En superposant ces blocs comme des briques creuses de grande dimension, il est possible de réaliser des murs épais et porteurs bien que restant très légers. On peut envisager par ce procédé des applications pour des ouvrages sous-marins. REVENDICA71ONS Revendication 1 - Structure porteuse de faible densité apparente constituée par la juxtaposition et la superposition de nombreux éléments légers perdus de faible résistance séparés par des voiles et dalles minces tridimentionnels en béton armé qui constituent le squelette de la structure. Revendication 2 - Structure conforme à celle de la revendication 1 caractérisée par le fait qu'elle est composée de nombreux blocs indépendants juxtaposés et superposés, les découpes entre les différents blocs se situant dans l'épaisseur des voiles et dalles minces en béton armé, chaque bloc comportant un ou plusieurs éléments légers Revendication 3 - Structure conforme à la revendication 2 composée de nombreux blocs indépendants juxtaposés et superposés, caractérisée par le fait que les découpe entre les différents blocs viennent égale ment couper les éléments légers. Revendication 4 - Procédé de fabrication in situ d'une structure porteuse en béton armé de faible densité apparente, composée de voiles minces, caractérisée par le fait que l'on réalise sur le sol une dalle inférieure mince en béton armé en laissant dépasser des aciers en attente. Sur cette dalle on pose des éléments légers perdus de coulée rigidité et jusqu'à suffisante la prise pour de celui-ci. supporter le poids du béton lors de la On dispose ces éléments légers en ménageant entre eux des intervalles étroits dans lesquels on dispose des armatures d'acier reliées aux aciers en attente de la dalle inférieure. Ceci en les maintenant à une distance suffisante des éléments légers pour respecter les règles de fabrication du béton armé. On vient ensuite couler le béton dans les intervalles étroits, ce qui donne naissance à des voiles minces, Ruis on continue la coulée du béton au dessus des éléments légers apres avoir disposé des armatures acier horizontales, afin d'obtenir à la face supérieure une dalle mince. Si la structure n'atteint pas le niveau nécessaire, on dispose après la prise du béton et au dessus de la dalle mince supérieure dûment munie d'acier en attente, un deuxième niveau d'éléments légers en ménageant entre eux des intervalles étroits dans leque#l on disposera des armatures aciers, puis on coule le béton comme précédemment. L'opération peut se renouveler plusieurs fois jusqu'à ce que la structure atteigne la hauteur désirée. Revendication 5 - Procédé conforme à la revendication 4, caractérisé par le fait que les éléments légers sont de forme parallélépipédique, à la coulée du béton les intervalles étroits ménagés entre les éléments légers donnent naissance à des voiles minces rectilignes et croisés. Revendication 6 - Procédé conforme aux revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que les éléments légers parallélépipédiques, réalisés en carton traité et renforcé, sont livrés pliés et mis en volume sur le chantier. Revendication 7 - Procédé selon l'une des revendications 4, 5 ou 6, caractérisé par le fait que l'on dispose des réservations entre des éléments légers de façon que, lors de la coulée du béton, il subsiste des ajours dans les voiles ou dalles minces en béton armé. Revendication 8 - Procédé de fabrication d'une structure porteusee conforme à la revendication 2, constituée par la juxtaposition et la superposition de blocs indépendants formés de dalles et voiles minces en béton armé et fabriques comme suit - - On place sur un coffrage inférieur, des éléments Iéms intérieurs de faible densité puis on dispose autour de ces éléments des armatures d'acier maintenues à une distance suffisante des éléments légers pour respecter les règles de fabrication du béton armé, puis on enveloppe le tout par des coffrages extérieurs qui ne laissent que des intervalles étroits entre eux et les éléments légers intérieurs, intervalles suffisants pour respecter les règles de fabrication du béton armé. On vient alors couler du béton qui remplit les intervalles disponibles en réalisant un ensemble de voiles et dalles minces qui constituent des blocs de faible densité apparente. Revendication 9 - Procédé conforme à celui de la revendication 8 caractérisé par le fait qu'on dispose avant la coulée du béton, entre les éléments légers intérieurs et les coffrages extérieurs, des réservations qui définissent dans les voiles et dalles minces des ajours ou des bossages. Revendication 10 - Procédé conforme à celui des revendication 8 et 9, dans lequel les blocs sont clavetés les uns aux autres grâce aux ajours et bossages aménagés dans les dalles et voiles minces en béton armé des blocs indépendants. Revendication Il - Procédé conforme à celui de la revendication 10 dans lequel les blocs sont clavetés entre eux soit juxtaposés soit à une certaine distance les uns des autres, au moyen de clavettes indépendantes. Revendication 12 - Procédé conforme à celui de l'une des reven dications 8 , 9, ou 10, dans lequel, pour la fabrication des blocs indépendants, les éléments légers intérieurs sont de forme parallélépi- pédique et les coffrages extérieurs composées de plaques planes a assemblage rapide. Revendication 13 - Procédé conforme à celui de la revendication 12 dans lequel les éléments légers intérieurs parallélépipédiques sont en carton traité et renforce, ils sont livrés pliés et mis en volume sur le chantier. Revendication 14 - Procédé conforme à celui de l'une des revendications 8, 9, 10, Il ou 12, caractérisé par le fait que les éléments légers intérieurs sont gonflables et récupérables. Revendication 15 - Procédé conforme à celui de l'une des revendications 9, 10, Il ou 12, caractérisé par le fait que )es éléments légers intérieurs sont démontables et peuvent être récupérés après démontage des coffrages extérieurs à travers les ajours existants dans les dalles et voiles minces. Revendication 16 - Procédé de fabrication d'une structure porteuse selon la revendication 3, en béton armé de faible densité apparente constitué par la juxtaposition et la superposition de blocs indépendants composés de voiles et dalles minces en béton armé et fabriqués comme suit: On assemble des coffrages extérieurs munis de bossages de forme telle qu'il ne reste que des intervalles étroits entre coffrages et bossages . On y place des armatures d'acier puis on effectue la coulée du béton qui constituera un ensemble de voiles et dalles minces tous accessibles de l'extérieur, le volume apparent du bloc restant parallélépipédique comme indiqué sur les croquis G et H Revendication 17 - Coffrages extérieurs permettant de coffrer les blocs parallélépipédiques, objet de l'une des revendications 12, 13, 14 ou 15 Ces coffrages sont composés de plaques planes, éventuellement équipées de bossages creux ou pleins, qui sont munies d'un système de fixation rapide.( Voir croquis E et F ) Revendication 18 - Coffrages extérieurs munis de bossages de forme adéquate pour réaliser les blocs, objet de la revendication 16.( voir croquis 1, J, K , L )