Brevet FR2657105A1 — publié le 19910719

Armature métallique pour la construction de poutre en béton armé DESCRIPTION La présente invention a pour objet un procédé de fabrication d'armature et les armatures ainsi obtenues pour la construction de poutre en béton armé. Le secteur technique de l'invention est celui du bâtiment et des travaux publics et concerne la fabrication d'armature métallique destinée à renforcer les ouvrages en béton. Une des applications principales de l'invention est son utilisation pour la réalisation de poutres préfabriquées par avance en atelier, et non précontraintes, afin d'être livrées ensuite sur chantier, essentiellement pour les petites constructions. On connait en effet divers types d'armatures métalliques réalisés en grande quantité industriellement afin d'en réduire les coûts de fabrication et permettant ensuite de préfabriquer les poutres en béton armé également en atelier industriel. Ces armatures métalliques ont une structure de base dit en panier, qui peut avoir toute forme de section transversale, triangulaire ou carré en général, constituée d'étriers transversaux lui donnant sa forme et ses dimensions de sections et dont les crosses supérieures dépassent de ladite poutre : ceci permet après le premier coulage du béton de pouvoir ensuite encastrer ces crosses dans un deuxième coulage de béton constituant par exemple une dalle d'un plancher s'appuyant sur ces poutres. Cette structure métallique de base comprend également un lit d'aciers longitudinaux reliant et relié par tout moyen à la base inférieure de ces étriers disposés à intervalles réguliers : cette liaison peut être faite essentiellement par soudage mais aussi par exemple par collage ou ligature. Les diamètres et le nombre de ces aciers de base sont déterminés en fonction de la longueur de la poutre et du cas de charge prévu sur la poutre dont ils assurent l'armature, et en relation bien sûr avec les dimensions de sections liées à celles des étriers, dont le nombre est souvent augmenté aux endroits où les efforts tranchants sont les plus importants. De plus, si le premier lit d'aciers n'est pas suffisant pour le cas de charge et les contraintes de sections données, il faut rajouter d'autres lits d'aciers superposés au premier, et enfin il est nécessaire que quelques uns de ces aciers longitudinaux soient crossés à leur extrémité pour assurer l'ancrage de la poutre à ses extrémités. Ainsi compte tenu des différents paramètres ci-dessus, et des contraintes de fabrication tant de la structure métallique qu'ensuite de la poutre en béton proprement dit, divers fabricants ont défini des gammes de structure répondant à divers cas de figure et certains ont déposé des demandes de brevet portant sur le choix du type d'armature et/ou sa fabrication et/ou son installation sur le chantier. On peut citer par exemple la demande italienne nO IT 8368370 du 22/10/70 déposée par LEONE Salvatore sur "une armature métallique pour la fabrication de poutrelles en béton armé pour plancher", la demande française FR 2568916 déposée le 10/08/84 par la Sté SELAM sur "un perfectionnement aux armatures métalliques pour éléments de constructions préfabriqués" mais plus spécialement concernant les murs, les quatre demandes allemandes déposées le 24/08/67 par la Sté BAU STAHLGWEBE Gmbh sur "des poutres en treillis pour l'armature du béton, notamment de dalles de plafond préfabriqués". Pour réduire le nombre d'armatures nécessaires, tout au moins en ce qui concerne les choix des longueurs adaptées au besoin sur un chantier, mais ceci est moins utile en préfabrication. la Sté STANDARM SARL a déposé une demande de certificat d'utilité le 03 août 1983 sous le nO FR 2550254 sur des "armatures métalliques de liaison destinées à la réalisation des structures en béton armé" comportant au moins deux armatures s'emboîtant l'une dans l'autre. Dans le domaine de la fabrication des armatures, on peut citer également le brevet FR 8211001 déposé le 23/06/82 par Monsieur DENTZMAN Bertrand sur "un dispositif de fabrication d'armatures pour béton armé" permettant le formage et la soudure des éléments transversaux et longitudinaux dans le même mouvement. En effet, afin de réduire les coûts et d'améliorer la productivité, les armatures sont souvent réalisées à plat par liaison, en général par soudage, les aciers longitudinaux et les aciers transversaux disposés à intervalles réguliers constituant alors un grillage à grandes mailles rectangulaires, puis ces armatures sont pliées sur elles même pour constituer un treillis de section déterminé.Ce type de fabrication peut être effectivement automatisé et optimisé, mais ensuite les rajouts d'étriers supplémentaires, de lits d'aciers longitudinaux complémentaires, et la découpe à la longueur souhaitée, sont réalisés par la société de préfabrication de la poutre en béton : ces opérations prennent beaucoup de temps et de main d'oeuvre, car il faut immobiliser alors les éléments rajoutés dans la structure de base par des ligatures et/ou de la soudure. De plus ces opérations sont souvent une source de malfaçons si la position de ces éléments est mal défini et réalisé, surtout en ce qui concerne les aciers longitudinaux crossés aux extrémités. Quand on sait que la plupart des poutres standards préfabriquées en béton armé sont fournis en longueur variant de 10 cm en 10 cm à partir de 2 m jusqu'au maximum 6 m, et pour différents cas de charge de 1.000 kilos/m linéaire à 7.400 kilos/m linéaire par exemple avec différentes variantes de sections cela donne une idée du nombre de possibilités et des différentes armatures réalisées à partir de structures de base standard fabriquées par ailleurs. De plus, les chutes inutilisées de ces structures après découpage aux dimensions voulues sont très importantes. La présente invention permet de remédier à la plupart de ces difficultés en proposant d'une part des procédés de fabrication et d'autre part des armatures métalliques pour la construction de poutres en béton armé essentiellement préfabriquées. En effet, les problèmes posés sont - de pouvoir à partir de structures de base métalliques existantes standard et fabriquées en série avec des maillages réguliers et de longueurs constantes, réduire le temps de préparation de la structure métallique nécessaire à chaque type de poutre tel que défini précédemment, en supprimant ou réduisant au mieux les opérations nécessaires à l'immobilisation des éléments rajoutés dans ces structures de base, - garantir une meilleure position relative des différents éléments rajoutés par rapport à ces structures de base, - optimiser la quantité utilisée de structures standards de base afin de réduire les chutes inutilisées. Une solution est un procédé de fabrication d'armature métallique pour la construction de poutre en béton armé non précontraint utilisant une structure panier connue, choisie en fonction du cahier des charges, de son utilisation et telle que définie précédemment cette structure connue de base comporte un premier lit d'aciers inférieurs et ne doit comporter qu'un seul filant de maintien des étriers à leur partie supérieure ; une fois ce choix effectué - on coupe le lit d'aciers longitudinaux de base et ledit filant à la longueur 1 de la poutre voulue et on rajoute dans ce lit des aciers complémentaires de renfort dont les extrémités sont crossées à une longueur L égale à celle d'encastrement de ladite poutre, - on immobilise lesdites extrémités crossées par des cales en forme de "C" dont la surface du fond correspond à celle de la section de béton de ladite poutre et dont les branches comportent des ouvertures dans l'axe desdits aciers complémentaires, celles à la partie inférieure traversant toute la branche et remontant dans le fond du "C" jusqu'à une hauteur h correspondant à la distance du premier lit d'aciers au bord inférieur de la poutre, et celles à la partie supérieure s'arrêtant à une distance du fond d correspondant à la demi longueur d'encastrement, - on dispose l'ensemble dans un coffrage longitudinal s'appuyant sur les côtés desdites cales, et dans le fond duquel d'autres cales de hauteur maintiennent de façon connue la structure à la cote voulue, - on coule le béton dans ladite poutre dans ledit coffrage et lors du décoffrage on récupère lesdites cales d'extrémité. Un autre objectif de la présente invention est atteint quand on veut réaliser des poutres renforcées à leur extrémité, par des étriers complémentaires, en utilisant les chutes de structures consécutives à sa découpe pour lui donner la longueur l et découpées elles même par ensemble de deux étriers ; On insère alors lesdites chutes à l'intérieur de l'armature en faisant passer l'un des deux dits étriers de base de façon à encadrer celui-ci et que la base de ces étriers complémentaires s'appuient sur les aciers longitudinaux faisant barrette pour la pose éventuelle d'un deuxième lit d'aciers complémentaires directement sur ces dits étriers. Une autre solution est une armature métallique constituée d'une structure standard tel que défini précédemment et n'ayant qu'un seul filant de maintien à la partie supérieure des étriers. Cette armature comporte en outre des cales récupérables en forme de "C" qui assurent seules le maintien en position et dont la surface du fond correspondant à celle de la section de béton de ladite poutre et dont les branches comportent des ouvertures dans l'axe desdits aciers complémentaires, telles que définis ci-dessus dans le procédé de fabrication. Le résultat est de nouveaux procédés de fabrication et des armatures métalliques apportant de nombreux avantages par rapport aux techniques actuelles. En effet, d'une part il est intéressant de pouvoir utiliser des armatures standard de base qui sont connues, utilisées depuis longtemps, calculées suivant les normes voulues et disponibles en stock chez les fabricants de poutres en béton ou pouvant être approvisionnés par eux très facilement. D'autre part, l'usage d'une cale à chaque extrémité évite d'immobiliser les aciers longitudinaux crossés que ce soit dans le plan horizontal longitudinal, dans le plan vertical ou dans le plan horizontal transversal une fois l'ensemble posé dans le coffrage : les caractéristiques de ces cales permettent de les mettre en place assez facilement, les auto-bloquer pendant le coulage du béton et ensuite de les récupérer ; de plus ces cales font office de coffrages d'extrémités si on leur donne la dimension de la section finale de la poutre préfabriquée. La préparation et l'immobilisation de ces aciers longitudinaux crossés sont donc simplifiés, ne nécessitent aucun outillage ni soudure: les caractéristiques de la cale garantissent le positionnement de ces aciers à leur emplacement conforme à celui désiré.Le fabricant de la poutre gagne ainsi beaucoup de temps et réalise un meilleur produit. Par ailleurs, on peut ensuite rajouter des étriers supplémentaires également sans outillage ni soudage et en réutilisant les chutes de découpe de l'armature de base, ce qui permet d'atteindre tous les objectifs recherchés ci-dessus sachant qu'il existe et qu'il faut utiliser de toute façon des barrettes ou des cales connues de maintien en hauteur de la structure dans le coffrage. Ensuite si on dispose les étriers supplémentaires par emboîtement dans la structure de base, ce sont les bases des étriers qui peuvent servir d'appui à des lits d'aciers complémentaires. L'armature métallique ainsi constituée peut être considérée livrée et réalisée en kit. Dans le descriptif suivant, nous décrivons un exemple de réalisation de procédé de fabrication des armatures métalliques suivant l'invention, mais d'autres réalisations peuvent être envisagées dans le cadre de celle-ci : les dessins, figures et descriptifs n'ont aucun caractère limitatif. La figure 1 est une vue en coupe transversale d'une poutre préfabriquée. La figure 2 est une vue en perspective d'une armature métallique. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale d'une poutre préfabriquée. La figure 1 est une vue en coupe transversale dans le plan AA de la figure 3 d'une poutre préfabriquée 4 en béton avec une armature 1 métallique, qui peut être celle suivant l'invention et réalisée suivant le procédé de l'invention. Cette poutre une fois terminée et installée en position a les mêmes caractéristiques qu'une poutre préfabriquée qui aurait été réalisée par un autre procédé avec une armature métallique connue. Elle repose par exemple à ces extrémités sur des appuis 13 tels que des piliers et reçoit elle même en appui sur sa face supérieure une dalle plancher 7 préfabriquée à treillis 14 : celui-ci dépasse de la dalle plancher comme les crosses 8 d'ancrage supérieur de la poutre 1 ; le coulage ensuite sur place d'une dalle supérieure 15 noit l'ensemble du treillis 14 et des crosses 8 et rend l'ensemble solidaire. L'armature 1 de la poutre 4 est constituée d'une structure connue de base déjà évoquée précédemment en panier composé d'étriers 5 transversaux de toutes formes : préférentiellement dans la présente application avec dalle plancher 7 cette forme qui est celle des étriers 5 est triangulaire pour faciliter et simplifier l'appui de cette dalle et le recouvrement des structures. Cette structure 1 comprend également un lit d'aciers 2 longitudinaux comptant en général deux aciers dans chaque angle inférieur des étriers, et reliant et reliés par tout moyen, de préférence par soudure, à ces étriers disposés à intervalles réguliers.D'une manière connue, ces étriers sont maintenus à leur partie supérieure par au moins un filant 9 qui n'a pas de rôle en fait de résistance mécanique ; et sur la base de ces étriers entre les aciers de base 2, des aciers complémentaires 10 de renfort sont disposés tel que défini dans la figure 2. Si nécessaire suivant les cas de charge et les longueurs des portées, un deuxième lit d'aciers complémentaires 6 est posé au-dessus à une distance donnée, et dans d'autres réalisations, il peut y avoir un troisième puis un quatrième lit. Afin d'avoir une bonne protection des aciers, et un bon ancrage de ceux-ci dans le béton pour assurer leur rôle résistant au mieux, les fils ou barres les constituant doivent être à une distance déterminée des surfaces extérieures de la poutre 4, en particulier les aciers inférieurs longitudinaux sont à une distance h de la surface inférieure. La figure 2 est une vue perspective d'une armature métallique 1 en cours de préparation avant le coulage du béton. On retrouve les éléments connus de la structure de base avec les étriers 5, les aciers longitudinaux 2 et le filant 9, ainsi que les aciers longitudinaux complémentaires 10 qui sont crossés à leur extrémité 3 qui dépassent de la structure de base et qui permettent l'ancrage de celle-ci sur ces appuis. Les aciers complémentaires crossés 10 sont simplement maintenus en place grâce à des cales 11, de préférence métalliques, en forme de "C" : la surface du fond correspond à celle de la section de béton de ladite structure et les branches comportent des ouvertures dans l'axe desdits aciers complémentaires 10 ; celles 12 dans la partie inférieure traversent toute la branche et remontent dans le fond du "C" jusqu'à une hauteur h correspondant à la distance du premier lit d'aciers au bord inférieur de la poutre ; et celles 13 de la partie supérieure s' arrêtent à une distance du fond d correspondant à la demi longueur d'encastrement. La distance h entre l'arête supérieure des aciers longitudinaux et la base du "C" qui est celle de la poutre, est maintenue par ailleurs à la bonne côte, grâce à des cales 16 de type connu glissées sous ces aciers tels que des barrettes rectangulaires d'appui ou des systèmes de forme circulaire emboîtés autour des aciers 2 de base. Il est possible de rajouter un, deux, trois ou plus d'aciers complémentaires 10 : il suffit de prévoir le nombre d'encoches 12 et 13 correspondant. La figure 3 est une vue en coupe longitudinale suivant le plan BB de la figure 1 d'une poutre 4 en béton préfabriquée posée sur deux appuis 13 à ses extrémités. On retrouve également la structure de base 1 métallique constituée des étriers 5 espacés à intervalles réguliers (a), un premier lit d'aciers longitudinaux 2 et le filant 9 : ces derniers sont coupés à la longueur 1 de la poutre préfabriquée voulue et il est rajouté au milieu suivant les figures 1 et 2 des aciers complémentaires 10 de renfort dont les extrémités 3 sont crossées et sont d'une longueur L au moins égale à celle d'encastrement de la poutre, soit de toute façon supérieure à la longueur 1 de base de celle-ci. La demi différence de longueur (L-l )est appelée d et doit être en général égale à chaque extrémité pour un cas de charge uniforme. Pour renforcer cette poutre, avant le coffrage et le coulage de celle-ci en préfabrication, on pose au moins un deuxième lit d'aciers complémentaires 6 non crossés sur des barrettes les décalant et les positionnant au-dessus du premier lit d'aciers 2 de base. Pour compléter ce renforcement surtout aux extrémités ou à tout endroit où l'effort tranchant en charge est le plus important, on insere par simple auto-blocage. autour des aciers longitudinaux 2 et du filant 9 et entre les étriers 5 de base, des étriers complémentaires 12 vers les extrémités de la structure 1. L'auto-blocage de ces étriers complémentaires est réalisé par déformation de ceux-ci lors de leur mise en place pour qu'ils enveloppent les aciers de base 2 inférieurs et le filant 9 qui forment un triangle : après mise en place, ce triangle inscrit et appuyé légèrement en forme dans la section intérieure de 1' étrier complémentaire empêche celui-ci de ce déplacer et le maintien en position. Ce procédé de rajout d'étriers est utilisé surtout pour celui d'extrémité, mais au delà afin de mieux gérer les chutes de découpe de la structure de base 1 à partir des éléments standard initiaux pour les mettre à la longueur voulue, lesdits étriers complémentaires 12 sont reliés deux à deux et sont constitués d'éléments de la structure 1 panier de base de telle façon que ces deux étriers 12 complémentaires encadrent les étriers 5 de base et que leur base s'appuie sur les aciers longitudinaux 2. En ce cas en effet, la base des étriers complémentaires est audessus des aciers longitudinaux 2, 10, mais les étriers sont externes au filant 9 ; le filant et les aciers longitudinaux associés, qui relient les deux étriers complémentaires passant à l'intérieur de l'étrier qu'ils encadrent, auto-bloquent également en position l'ensemble des deux étriers dans la structure 1. En ce cas les aciers 6 du deuxième lit de renfort sont posés sur et à l'intérieur des étriers complémentaires 12 et n'ont donc pas besoin à cet endroit de cales ou barrettes pour les décaler de ceux de la base 2, 10. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'armature métallique pour la construction de poutre (4) en béton armé, utilisant une structure (1) panier connu composée d'étriers (5) transversaux de toute forme dont les crosses supérieures (8) dépassent de ladite poutre (4) après le premier coulage de béton et de lit d'aciers (2) longitudinaux reliant et reliés par tout moyen à ces étriers (5) disposés à intervalles réguliers, caractérisé en ce que - on choisit ladite structure (1) pour que sa section et les dimensions de ses aciers correspondent à l'état de charge prévue pour ladite poutre (4) en fonction de la portée de celle-ci, et telle que cette structure comporte un premier lit d'aciers (2) inférieurs et un seul filant (9) de maintien des étriers à leur partie supérieure, - on coupe ledit lit d'aciers longitudinaux de base et ledit filant à la longueur 1 de la poutre voulue, et on rajoute dans ce lit des aciers complémentaires (10) de renfort dont les extrémités (3) sont crossées à une longueur L égale au moins à celle d'encastrement de ladite poutre, - on immobilise lesdites extrémités crossées (3) par des cales (11) en forme de "C" dont la surface du fond correspond à celle de la section de béton de ladite poutre et dont les branches comportent des ouvertures dans l'axe desdits aciers complémentaires (10), celles (12) à la partie inférieure traversant toute la branche et remontant dans le fond du "C" jusqu'à une hauteur h correspondant à la distance du premier lit d'aciers au bord inférieur de la poutre, et celles (13) à la partie supérieure s'arrêtant à une distance du fond d correspondant à la demi longueur d'encastrement, - on dispose l'ensemble dans un coffrage longitudinal s'appuyant sur les côtés desdites cales (11) et dans le fond duquel d'autres cales (16) de hauteur maintiennent de façon connue la structure à la cote voulue, - on coule le béton de ladite poutre (4) dans ledit coffrage et lors du décoffrage on récupère lesdites cales (11) d'extrémités. 2. Procédé de fabrication d'armature métallique suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'on pose au moins un deuxième lit d'aciers complémentaires (6) non crossés sur des barrettes, les décalant et les positionnant au dessus du premier lit d'aciers (2) de base. 3. Procédé de fabrication d'armature métallique suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que avant de disposer ladite armature dans un coffrage, on insere par simple autoblocage autour des aciers longitudinaux (2) et du filant (9) et entre les étriers (5) de base, des étriers complémentaires (12) vers les extrémités de la structure (1), aux endroits où l'effort tranchant en charge est le plus important. 4. Procédé de fabrication d'armature métallique suivant la revendication 3 caractérisé en ce que - on utilise les chutes de structure, consécutives à sa découpe pour lui donner la longueur 1, et découpées elles-même par ensemble de deux étriers (12). - on insert lesdites chutes à l'intérieur de l'armature en faisant passer l'un des deux étriers (12) au travers d'un étrier de base (5) de façon à encadrer celui-ci, et que la base de ces étriers complémentaires s'appuient sur les aciers longitudinaux (2) faisant barrettes pour la pose éventuelle d'une deuxième lit d'aciers complémentaires (6) directement sur ces dits étriers. 5. Armature métallique pour la construction de poutre (4) en béton armé constituée d'une structure (1) panier de base connu composée d'étriers (5) transversaux de toute forme dont les crosses supérieures (8) dépassent de ladite poutre (4) après le premier coulage de béton, d'un lit d'aciers (2) longitudinaux reliant et reliés par tout moyen à ces étriers disposés à intervalles réguliers, un seul filant (9) de maintien des étriers à la partie supérieur et des aciers complémentaires (10) de renfort crossés, caractérisé en ce qu'elle comporte des cales (11) récupérables en forme de "C" qui assurent seules le maintien en position desdits aciers complémentaires (10) pour le coulage de ladite poutre (4), dont la surface du fond correspond à celle de la section de béton de ladite poutre et dont les branches comportent des ouvertures dans l'axe desdits aciers complémentaires (10), celles (12) à la partie inférieure traversant toute la branche et remontant dans le fond du "C" jusqu'à une hauteur h correspondant à la distance du premier lit d'aciers au bord inférieur de la poutre et celles (13) à la partie supérieure s'arrêtant à une distance du fond d correspondant à la demi longueur d'encastrement, 6. Armature métallique suivant la revendication 5 caractérisé en ce qu'elle comporte entre les étriers (5) de base, des étriers complémentaires (12) vers les extrémités de la structure 1, aux endroits où l'effort tranchant en charge est le plus important. 7. Armature métallique suivant la revendication 6 caractérisé en ce que lesdits étriers complémentaires (12) sont reliés deux à deux, et sont constitués d'éléments de la structure (1) panier de base, de telle façon que ces deux étriers (12) complémentaires encadrent un étrier (5) de base et que la base s'appuie sur les aciers longitudinaux (2). 8. Armature métallique suivant l'une quelconque des revendications 5 à 7 caractérisé en ce que les étriers (5) sont de forme triangulaire.