Brevet FR2631397A1 — publié le 19891117

La présente invention concerne des perfectionnements relatifs à l'assemblage d'un élément en béton et d'un support. Une pratique générale dans la construction de structures en béton armé consiste à assembler mutuellement les éléments de la structure en coulant un élément, par exem- ple un contrefort, avec des barres d'armature en saillie, et en coulant ensuite l'élément suivant, par exemple un parement, de façon à noyer les barres en saillie. De cette manière, les éléments sont fixés ensemble de façon permanente d'une manière rigise,avec les barres d'armature protégées par leurcouverture en béton contre les effets de la pluie, de l'eau du sol, etc. Un autre procédé pour assembler un élément en béton à un autre élément en béton ou à une autre pièce telle qu'une poutre en acier, consiste à utiliser des boulons. Un assem- blage boulonné simple soulève le problème qui consiste en ce que de l'eau peut pénétrer jusqu'au boulon en métal et occa- sionner des problèmes de corrosion. Le béton peut absorber une quantité d'eau limitée, et libérer cette eau sur une cer- taine durée dans l'espace d'air qui environne le boulon, ce qui crée des conditions idéales pour la corrosion. En outre, si l'élément en béton présente des irrégularités de surface, il n'est pas aisé d'éviter une pression excessive entre des zones faisant saillie sur les surfaces des portées, ou de faire en sorte que l'assemblage boulonné positionne correcte- ment cet élément en béton par rapport à l'autre pièce. On considère normalement que de tels assemblages ne sont pas aussi résistants ou rigides qu'un assemblage coulé d'un seul tenant, du fait qu'il existe une concentration d'efforts dans la région du boulon et que la sécurité de la structure repose sur la conservation de la résistance à la traction du boulon. Toute corrosion des boulons peut donc entraîner un grave af- faiblissement de la structure. Selon un premier aspect, l'invention procure un procédé pour assembler un élément en béton et un support, dans lequel on forme dans l'élément en béton un trou à travers lequel passe un boulon qui fait saillie à partir du support, et on monte des moyens de fixation sur le boulon pour fixer l'élément en béton sur le support, avec une entretoise placée entre eux, et dans ce procédé, un bouchon annulaire élastique est placé dans le trou, à son extrémité faisant face au sup- port, et il entoure le boulon pour former un premier joint pratiquement étanche, et l'extrémité du trou éloigné du sup- port est équipée d'un second joint pratiquement étanche. Un autre aspect de l'invention procure, dans une structure comportant un élément en béton assemblé à un sup- port, un assemblage qui comprend un boulon faisant saillie à partir du support et traversant un trou formé dans l'élément en béton, des moyens de fixation montés sur le boulon pour fixer l'élément en béton au support, une entretoise placée entre l'élément en béton et le support, un bouchon annulaire placé dans le trou, à son extrémité faisant face au support, et entourant le boulon pour former un premier joint prati- quement étanche, et un second joint pratiquement étanche à l'extrémité du trou qui est éloignée du support. Avec de telles configurations, le trou est obturé à ses deux extrémités, ce qui fait que l'eau ne peut pas pé- nétrer dans le trou et provoquer ainsi des problèmes de cor- rosion. Le bouchon annulaire élastique positionne l'élément en béton par rapport au support, du fait de sa pénétration dans le trou. Simultanément, l'entretoise qui se trouve en- tre l'élément en béton et le support empêche que ces deux éléments ne viennent en contact direct, ce qui permet de les assembler mutuellement dans les positions correctes, sans que des irrégularités de surface de l'élément en béton ne nuisent à l'assemblage. L'élément en béton, qui est par exem- ple un panneau de parement d'un mur à contreforts, peut donc être assemblé rapidement et efficacement à un support, par exemple un contrefort, au moyen d'un assemblage qui est pro- tégé contre la pénétration de l'eau. Il n'est pas impossible de positionner l'entretoise entre l'élément en béton et le support à un emplacement sépa- ré des autres pièces de l'assemblage, mais l'entretoise se présente de préférence sous la forme d'un anneau qui entoure le bouchon, ce qui garantit l'établissement de l'écartement désiré, au moins dans la région du bouchon. L'entretoise peut par exemple consister en un anneau séparé qui est placé autour du bouchon, mais il est préférable que l'entretoise soit réalisée d'un seul tenant avec le bouchon, pour former un élément en une seule pièce qui ferme le trou de façon étanche et établit simultanément l'espacement désiré entre l'élément en béton et le support. Un tel élément en une seule pièce est particulièrement avantageux du fait qu'il remplit conjointement les fonctions d'étanchéité et d'espacement. Le bouchon peut être conçu de façon à s'adapter à la surface de l'élément en béton à partir duquel le boulon fait saillie, et à former ainsi un joint étanche avec cette surface. Dans une configuration préférée, le support comporte une cavité dans laquelle pénètre le bouchon. Ceci peut garan tir un positionnement précis du bouchon par rapport au sup- port, et former avec ce dernier un joint d'étanchéité parti- culièrement bon. Si le support est également en béton, il est possible de le couler avec une partie du bouchon noyée dans le béton et une partie faisant saillie vers l'extérieur pour pénétrer dans le trou de l'élément en béton. Dans ces conditions, le boulon aura normalement une partie de base qui sera également noyée dans le béton au moment o on le coule, pour être ancrée de façon ferme, et la partie de base du bou- lon qui se trouve à l'intérieur du béton sera de préférence courbée au moins une fois, et plus préférablement deux fois, pour assurer un bon ancrage de cette partie. Le bouchon peut être cylindrique ou avoir une autre forme commode, et il sera normalement placé dans le trou avec un ajustement serré. Ceci comprime fermement le matériau élastique du bouchon non seulement contre les parois latéra- -35 les du trou, mais également contre les faces du boulon, pour procurer un joint étanche très sur. Le bouchon a de préférence une configuration tronconique, avec la plus petite dimension à l'endroit auquel il pénètre dans le trou, et une taille croissante dans la direction allant vers le support. Ceci fa- cilite la pénétration du bouchon dans le trou qui est formé dans l'élément en béton. En outre, lorsque le bouchon s'étend dans une cavité dans le support, comme mentionné ci-dessus, sa configuration tronconique contribue au maintien du bouchon dans la cavité. Dans un mode de réalisation préféré, le trou est équipé d'une douille en matière plastique qui est conçue de façon à entourer le boulon et qui a un diamètre accru à l'ex- *trémité du trou qui fait face au support, le bouchon se trouvant entre le boulon et la douille. La douille, qui peut être en PVC, procure une protection supplémentaire contre l'humidité pour le boulon, tandis que sa partie ayant un dia- mètre accru procure une ouverture dans laquelle on peut in- - troduire le bouchon. Un avantage supplémentaire de la douille consiste en ce qu'elle évite un contact direct entre la paroi du trou dans le béton et le boulon, ce qui fait que, pendant l'assemblage, le boulon ne peut pas ébrécher ou épaufrer le béton lorsque l'élément en béton et le support sont déplacés l'un vers l'autre. Le second joint pratiquement étanche qui se trouve à l'extrémité du trou éloignée du support peut prendre un certain nombre de formes. A titre d'exemple, les moyens de fixation et toute partie en saillie du boulon peuvent simple- ment être revêtus d'un matériau étanche approprié. Dans une configuration préférable, les moyens de fixation consistent en un écrou qui est recouvert d'un adhésif étanche appliqué à l'écrou et à la région de l'élément en béton qui entoure l'écrou, et l'adhésif fixe en position un capuchon. Bien que le capuchon procure dans de nombreux cas une protection sup- plémentaire pour l'assemblage, il remplit également la fonc- tion d'élément décoratif. Le bouchon élastique peut être constitué par n'im- porte quel matériau approprié, et on obtient un joint parti- culièrement bon en utilisant du Néoprène. Le boulon est nor- malement en acier qui est de préférence galvanisé pour assu- rer une protection supplémentaire. On voit ainsi que l'utilisation d'un assemblage boulonné étanche entre un élément en béton et un support, mutuellement espacés, procure plusieurs avantages par rapport à des assemblages boulonnés simples proposés précédemment. En fait, il existe certains types de structures en béton, à sa- voir des murs à contreforts, pour lesquelles la pratique a toujours été d'utiliser une armature en acier faisant saillie à partir d'un élément coulé précédemment, pour former un as- semblage avec l'élément suivant à couler, ce qui fait que l'utilisation d'un assemblage boulonné est en elle-même un progrès important. La pratique antérieure consistait à couler un contefort, ou plus habituellement une paire de contreforts avec des armatures en acier faisant saillie à partir d'eux, et de couler ensuite un parement, après la prise du béton, pour former un ensemble d'un seul tenant avec le ou les con- teforts. Le coffrage pour le parement doit être positionné de façon précise, et bien que ceci prenne beaucoup de temps, des durées supplémentaires sont nécessaires pour attendre la prise du béton qui forme le parement, et pour retirer le cof- frage. En outre, du fait qu'un mur caractéristique a une hau- teur de 10 m, il n'est habituellement pas pratique de couler le mur dans la position finale d'utilisation. Chaque contre- fort est donc normalement disposé horizontalement pendant que le parement est coulé, et l'ensemble complet, qui a un poids considérable, doit finalement être levé en position verticale avec une grue. A ce stade, on a trouvé qu'il était virtuelle- ment impossible d'éviter de petits chocs qui épaufrent le béton sur les arêtes et les bords et font apparaître des fis- sures et d'autres défauts. Si le dommage est excessif, il est quelquefois nécessaire de mettre au rebut l'ensemble complet. - 6 On a cependant considéré que ces problèmes étaient inévita- bles, du fait de la nécessité d'ériger une structure saine dans laquelle le contrefort et le parement forment un ensem- ble en béton armé réalisé d'un seul tenant. On a maintenant découvert qu'il était possible d'éliminer dans une large mesure un grand nombre des problè- mes de l'art antérieur, en formant.le parement en boulonnant sur le ou les contreforts un ou plusieurs panneaux de pare- ment préfabriqués. Ainsi, un aspect supplémentaire de l'in- vention procure une structure comportant une assise ou une semelle et des éléments en béton préfabriqués qui compren- nent au moins un contrefort et au moins un panneau de pare- ment, chaque panneau de parement étant fixé au contrefort ou aux contreforts par. au moins un assemblage boulonné, chaque assemblage comprenant un boulon coulé dans l'un des éléments préfabriqués et faisant saillie à partir de ce dernier, et traversant un trou qui est formé dans l'autre élément préfa- briqué, des moyens de fixation, tels qu'un écrou, étant mon- tés à l'extrémité libre du boulon pour fixer ensemble les éléments préfabriqués. Les panneaux de parement seront nor- malement boulonnés à au moins deux contreforts pratiquement parallèles. Il est préférable d'utiliser un ensemble de pan- neaux fixes à chaque contrefort, dans le but de réduire la hauteur de chaque panneau individuel. Avec une telle configuration, le ou les panneaux préfabriqués peuvent être fixés de façon relativement rapide et précise au contrefort ou aux contreforts, sur le site, tandis que les assemblages procurent le degré exigé de ré- sistance mécanique et de rigidité. En général, le montage sur le site occupe moins de place que le procédé de coulée du fait qu'aucun moule ou coffrage n'est nécessaire, et du fait que les éléments individuels sont tous normalement plans, le transport est considérablement facilité en compa- raison avec des murs à contreforts monolithiques. On peut fixer les panneaux au contrefort dans la position d'utilisation verticale finale, mais en pratique, le contrefort sera normalement disposé horizontalement pendant la fixation des panneaux. Si des panneaux sont ensuite endom- magés pendant le levage de l'ensemble complet avec une grue ou par d'autres moyens, pour l'amener dans la position verti- cale, on peut remplacer les panneaux endommagés individuels, comme nécessaire, au lieu de mettre au rebut l'ensemble com- plet. Les panneaux seront normalement préfabriqués loin du site, et ils sont de préférence protégés contre les chocs pendant le stockage et le transport par un emballage appro- prié. La structure comprendra normalement un ensemble de contreforts alignés, et ces contreforts peuvent également être préfabriqués et emballés pour la protection, de la même manière. Un avantage supplémentaire consiste en ce qu'on peut préfabriquer un grand nombre de panneaux identiques et on peut les utiliser dans des murs de différentes hauteurs. Un petit nombre de panneaux seulement, par exemple ceux qui sont utilisés au sommet de la structure, peuvent nécessiter une configuration différente. Les panneaux peuvent comporter des rainures, des stries, des peintures ou d'autres marqua- ges, pour donner à la structure un aspect remarquable ou attractif, comme par exemple par la formation de motifs lorsqu'un ensemble de panneaux composent le parement. Un panneau caractéristique peut être rectangulaire, par exemple de 2,0 m sur 1,0 m, et les bords aboutés des panneaux peu- vent être séparés par une bande d'un matériau formant un joint étanche. Les bords aboutés peuvent commodément compor- ter des languettes et des feuillures pour former une surface avec verrouillage mutuel qui peut contribuer à réduire l'in- filtration d'eau. Les panneaux peuvent comporter un boulon faisant saillie vers l'arrière, et le contrefort peut comporter un trou dans sa face avant, se terminant dans une cavité acces- sible par le côté, pour permettre de monter l'écrou sur le boulon du panneau. Il est cependant préférable que le boulon fasse saillie à partir de la face avant du contrefort, et que le trou soit formé dans le panneau, et l'écrou est alors monté sur le boulon à l'avant du panneau. Deux assemblages entre chaque panneau et chaque contrefort sont normalement suffisants. Les assemblages entre les panneaux de parement et le contrefort peuvent comprendre des caractéristiques quel- conques parmi celles décrites précédemment. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation préférés, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la description se réfère aux dessins annexes dans lesquels: La figure 1 montre une vue en élévation latérale, partiellement en coupe, d'une structure comprenant un mur à contreforts qui comporte un ensemble de panneaux assemblés à un contrefort; La figure 2 montre une coupe d'un assemblage carac- téristique entre un panneau et un contrefort; La figure 3 montre une phase du montage d'un autre mode de réalisation d'un mur à contreforts; et La figure 4 montre le levage, pour la mise en po- sition, de la structure de la figure 3 à l'état achevé. En considérant la figure 1, on note que le mur à contreforts 1 comprend un contrefort 2 auquel un ensemble de panneaux de parement 3 sont fixés par des assemblages bou- lonnés 4, et une semelle 5 destinée à supporter le mur. La semelle repose sur une plaque de répartition 6 avec laquelle vient également en contact le panneau de parement 3 inférieur. Un boulon d'érection 7 s'étend entre la plaque de répartition et le contrefort 2, et ce boulon remplit la fonction suivante: pendant la construction, on fait monter ou descendre un écrou placé sur le boulon pour régler l'orientation de l'ensemble constitué par le contrefort et les panneaux. Une fois qu'on a obtenu le réglage correct, on coule la semelle 5, et cette dernière noie des barres d'armature (non représentées) qui font saillie à partir du bas du contrefort. La face arrière du contrefort présente un angle 40 qui permet de faire des économies sur la quantité de béton utilisé. La figure 2 montre en détail l'un des assemblages boulonnés entre le contrefort 2 et l'un des panneaux 3. Un boulon 8 comporte une partie de base 9 qui est coulée à l'avance dans le contrefort, et qui est coudéedeux fois à 90 pour assurer un ancrage ferme. Le boulon fait saillie vers l'extérieur à partir du contrefort, et son extrémité libre présente une partie filetée 10 sur laquelle s'adapte un écrou 11. Pendant qu'on coule le contrefort, on met en place un bouchon annulaire élastique 12 de façon qu'il en- toure le boulon 8, et ce bouchon comporte sur sa longueur un épaulement 13 destiné à faciliter le positionnement cor- rect du bouchon pendant qu'on coule le contrefort. Le bou- chon provoque ainsi la formation d'une cavité 14 dans le béton, et du fait que le bouchon à une configuration tron- conique, il a tendance à rester dans cette cavité après la prise du béton. Le bouchon comporte également un anneau d'écarte- ment 15, formé en une seule pièce avec le reste du bouchon en position adjacente à l'épaulement 13, et conçu pour es- pacer mutuellement le contrefort 2 et le panneau 3. Le panneau de parement 3 comporte un trou 16 qui est équipé d'une douille 17 en matière plastique, par exem- ple en PVC, ayant un diamètre légèrement supérieur à celui du boulon 8. La douille comporte une partie en forme d'en- tonnoir à l'extrémité du trou qui fait face au contrefort, et elle est donc élargie à son ouverture 18 qui reçoit le bouchon. Cette ouverture est en fait légèrement plus petite que la partie du bouchon qui est introduite à l'intérieur, ce qui provoque une déformation élastique du bouchon et contribue à la qualité du joint. Sur la face avant du panneau 3, une rondelle 19 est logée dans une cavité 20 du panneau, et l'écrou 11 est serré sur la rondelle pour fixer le panneau au contrefort. On peut effectuer ce serrage avec une clé dynanométrique ou un outil analogue. Une couche de résine époxy 41 est appliquée sur l'écrou, la partie filetée 10 du boulon qui fait saillie et une zone annulaire qui entoure le boulon sur la face du pan- neau, pour former un joint étanche. Le joint est encore amé- lioré par un capuchon décoratif 21 qui est collé à la résine époxy. Les figures 3 et 4 illustrent un second mode de réalisation dans lequel un ensemble 22 est constitué par des panneaux de parement préfabriqués 3 boulonnés sur une paire de contreforts 24, au moyen de boulons 8 qui font saillie à intervalles à partir de la surface avant 25 des contreforts. Chaque contrefort est réalisé en béton armé et il comporte une nervure arrière plus épaisse, 42, formée d'un seul te- nant avec un voile 43 plus mince. Les contreforts sont main- tenus par leurs nervures sur des supports appropriés 26, et on utilise des entretoises temporaires 27 pour maintenir leurs parties avant à l'écartement correct, pendant que les panneaux 3 sont boulonnés en position au niveau des assembla- ges 4. Chaque panneau comporte dans ce but quatre assemblages et dans le mode de réalisation qui est représenté, les pan- neaux comportent également des rainures 28 et des cavités 29 sur leurs faces avant, pour donner un parement d'aspect rus- tique. Une fois que l'ensemble 22 a été assemblé, on peut le lever dans une position verticale au moyen d'une grue ou. autre, comme le montre la figure 4. Une fois que l'ensemble est correctement positionné, les barres d'armature 30 qui font saillie à partir du bas de l'ensemble sont noyées dans du béton qui est coulé pour former la semelle du mur de soutènement. Un exemple d'un contrefort conforme aux modes de réalisation préférés a une hauteur de 10 m et il est destiné à retenir une masse de terre ayant une densité de 1,8 et un coefficient de poussée de 0,33. Ainsi, pour un panneau infé- rieur, la force s'exerçant sur un mètre carré du panneau sera: F = 0,33 x 10 x 1,8 x 9,8 = 58 kN. En utilisant pour le boulon une barre d'acier de 14 mm avec un diamètre effec- tif de 12 mm dans la région de l'écrou, et une limite élas- tique de 50000 N/cm2, la force nécessaire pour atteindre la limite élastique du boulon est de façon générale de 56 kN. Le panneau a des dimensions de 2,0 m sur 1,0 m, et il est accouplé à deux contreforts, avec deux boulons pour chaque contrefort. Le facteur de sécurité théorique vis-à-vis de la limite élastique est donc de (56 x 2)/58, ce qui est appro- ximativement égal à 2. S'il y a trois contreforts et six boulons en tout, cette valeur sera de 3. Ces valeurs sont théoriques dans la mesure o en pratique, des contreforts de 10 m de hauteur ont un bord arrière important qui crée un certain effet d'arche dans le sol, ce qui réduit la pression réelle de la terre sur le panneau. 'On a effectué des tests pour confirmer ces calculs. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au procédé et au dispositif décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé pour assembler un élément en béton (3) à un support (2), dans lequel on forme dans l'élément en béton (3)-un trou (16) à travers lequel passe un boulon (8) qui fait saillie à partir du support (2), et on monte des moyens de fixation (11) sur le boulon (8) pour fixer'l'élé- ment en béton au support, avec une entretoise (15) placée entre eux, caractérisé en ce qu'un bouchon annulaire élasti- que (12) est placé dans le trou (16), à son extrémité fai- sant face au support (2), et entoure le boulon (8) pour for- mer un premier joint pratiquement étanche, et en ce que l'extrémité du trou (16) qui est éloignée du support (2) est équipée d'un second joint pratiquement étanche (19, 21, 41). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'entretoise se présenté sous la forme d'un anneau (15) qui entoure le bouchon (12). 3. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 ou 2, caractérisé en ce que l'entretoise (15) est formée d'un seul tenant avec le bouchon (12), de façon à former un élément en une seule pièce qui remplit à la fois les fonctions consistant à obturer le trou (8) et à espacer l'élément en béton (3) par rapport au support (2). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que le support (2) comporte une cavité (14,) qui reçoit le bouchon (12). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisé en ce que le bouchon (12) a une configuration tronconique, avec une plus petite taille à l'endroit o il s'étend dans le trou (16), et une taille croissante dans la direction du support (2). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que le trou (16) con- tient une douille en matière plastique (17) qui est dispo- sée de façon à entourer le boulon (8) et qui a un diamètre accru à l'extrémité du trou (16) qui fait face au support (2), le bouchon (12) étant placé entre le boulon (8) et la douille (17). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce que les moyens de fi- xation consistent en une écrou (11) qui est recouvert par un adhésif étanche (41), appliqué à l'écrou et à la région de l'élément en béton (3) qui entoure l'écrou (11), et un capu- chon (21) est fixé en position par l'adhésif. 8. Assemblage incorporé dans une structure qui comporte un élément en béton (3) assemblé à un support (2), caractérisé en ce qu'il comprend un boulon (8) qui fait saillie à partir du support (2) et qui traverse un trou (16) formé dans l'élément en béton (3), des moyens de fixation (11) montés sur le boulon (8) pour fixer l'élément en béton (3) au support (2), une entretoise (15) placée entre l'élé- ment en béton (3) et le support (2), un bouchon annulaire (12) placé dans le trou (16), à son extrémité faisant face au support (2), et entourant le boulon (8) pour former un premier joint pratiquement étanche, et un second joint pra- tiquement étanche (19, 21, 41) à l'extrémité du trou (16) qui est éloignée su support (2). 9. Assemblage selon la revendication 8, comprenant en outre n'importe lesquelles des caractéristiques indiquées dans les revendications 2 à 7. 10. Structure comportant une semelle (5) et des éléments en béton préfabriqués (2, 3) qui comprennent au moins un contrefort (2) et au moins un panneau de parement (3), caractérisée en ce que chaque panneau (3) est fixé au contrefort (2) ou aux contreforts par au moins un assemblage boulonné, et chaque assemblage boulonné comprend un boulon (8) qui est coulé dans l'un des éléments préfabriqués (2, 3) et fait saillie à partir de celui-ci en traversant un trou (16) formé dans l'autre élément préfabriqué, avec des moyens de fixation (11) montés sur l'extrémité libre du boulon (8) pour fixer ensemble les éléments préfabriqués (2, 3).