Brevet FR2667341A1 — publié le 19920403

L'invention est relative à un panneau de coffrage à béton Elle trouvera notamment son application dans le domaine de la construction de bâtiments. De plus en plus fréquemment, dans la construction de bâtiments modernes, on fait appel au coulage du béton pour réaliser les éléments sur site ou préfabriaués en usine. Cette technique offre l'avantage d'être très économique et permet d'obtenir des Pièces présentant de bonnes caractéristiques mécaniques. Pour cela on utilise un coffrage dont le profil est analoaue à la pièce à réaliser On coule le béton liquide dans le coffrage et après séchage, on procède au démoulage de la pièce Il existe différentes formes de coffrages utilisées selon la nature de l'élément en béton à fabriquer C'est ainsi que l'on connaît le panneau standard destiné à réaliser des parois, les abouts disposés entre deux panneaux de coffrage, l'about de voile assure l'arrêt du béton et coffre l'extrémité du voile, les cadres de réservation disposés entre deux Panneaux de coffraae lors du coulage du bétonl ils occupent l'emplacement futur d'une porte ou d'une fenêtre en rendant la zone occupée inaccessible au béton coulé, etc. Pour assurer la construction des panneaux de coffrage, différents matériaux peuvent être utilisés, c'est ainsi que l'on rencontre le plus souvent des coffrages métalliques et également en bois et en matière svnthéticque telle que le polypropylène chargé de fibres de verre. L'inconvénient des panneaux métalliques est qu'ils ne résistent pas à la corrosion; par ailleurs toutes les déformations accidentelles Qu'ils seraient amenés à subir sont permanentes Enfin, il s'agit de panneaux lourds difficiles à manipuler Les panneaux de bois ne sont cités que pour mémoire étant donné cue leurs possibilités d'utilisation sont extrêmement réduites Par ailleurs, il s' ait d'un matériau cher, guère compatible avec les fabrications en série. C'est pourcquoi les constructeurs se sont orientés vers l'utilisation de matériaux plastiques pour la réalisation de coffrages à béton, qrui offrent l'avantage de pouvoir facilement être fabriqués en série et d'être inaltérables Il faut cependant prendre certaines précautions d'emploi étant donné les charges très importantes rencontrées lors de la phase de coulage du béton lorsque celui-ci est liquide Il est capital d'éviter tout cintrage du panneau pour éviter que la pièce coulée ne soit déformée Par ailleurs, la densité élevée du béton ( 2,4) fait que celui-ci exerce une pression importante sur le panneau de coffrage. Dans ces conditions, les panneaux sont actuellement réalisés en polypropylène chargé à environ 25 à 30 % de fibres de verre Cette charge en fibres de verre courtes, de longueur de 2 à 3 mm, a pour intérêt d'augmenter le module de Young dans des proportions importantes (de 1500 M Pa à 4500 M Pa). Cette charge a par contre l'inconvénient de faire chuter de façon considérable la résistance aux chocs du panneau. Un autre défaut également rencontré avec les éléments de coffrage à béton en matériaux synthétiques est leur déformation permanente due à des phénomènes d'hystérésis Il apparaît qu'après avoir subi une quelconque déformation résultant par exemple de la poussée du béton liquide, l'élément ne revient pas rigoureusement en place mais subit une lécère déformation résiduelle nuisible. Le but principal de la présente invention est de présenter un panneau de coffrage à béton qui soit insensible à la corrosion et qui offre des caractéristiques mécaniques de résistance à la déformation très sensiblement améliorées par rapport aux panneaux plastiques existants Non seulement le panneau de l'invention résiste mieux aux contraintes extérieures en se déformant beaucoup plus faiblement mais également il présente une aptitude de résistance aux chocs également fortement améliorée. Il faut également souligner qu'il est insensible aux Phénomènes de déformation permanente par hystérésis. Les techniques actuelles de construction par moulage peuvent être conservées, ce qui rend le produit de l'invention particulièrement économique et compétitif. D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre qui n'est cependant donnée qu'à titre indicatif et qui n'a pas pour but de la limiter. Le Panneau de coffrage à béton aui trouvera notamment son application dans le domaine de la construction de bâtiments, formé d'une face d'appui rigidifiée par des nervures, est caractérisé Dar le fait au'il est renforcé par des joncs en fibres continues. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante, accompagnée de dessins en annexe, parmi lesquels la figure 1 représente la face nervurée d'un panneau de coffrage, la figure 2 schématise en vue de coupe le panneau de la figure 1 au niveau d'une nervure, la figure 3 schématise la charge subie par un about, les fiaures 4 a b c d représentent respectivement les différentes sections courantes rencontrées pour la fabrication de l'about, la figure 5 montre la répartition des contraintes dans la section d'une poutre renforcée, la fiaure 6 schématise les contraintes extérieures que doit supporter un cadre de réservation, la figure 7 représente en vue de face un cadre de réservation, la figure 8 illlustre en vue de coupe sectionnelle le cadre de réservation de la figure 7. La présente invention vise un panneau de coffrage à béton Elle trouvera notamment son application dans le domaine de la construction de bâtiments. Les techniques modernes de construction d'édifices font largement appel à l'emploi d'éléments en béton moulé, directement sur le site ou préfabriqué en usine. La construction d'éléments en béton permet d'obtenir des gains de temps appréciables et la réalisation d'éléments possédant d'excellentes caractéristiques mécaniques. La fabrication de ces éléments de construction en béton s'obtient par moulage des pièces dans des coffrages appropriés Il existe bien entendu différents types de coffragel chacun d'eux étant dessiné pour la réalisation d'un type de pièce particulier. Traditionnellement construits à partir de pièces métalliques, les coffrages à béton souffrent de défauts dus à la corrosion Il faut également noter que le métal est lourd, ce qui a poussé les constructeurs vers la fabrication de Pièces en matières plastiques C'est ainsi qu'on a vu apparaître des panneaux de coffrage en polypropylène chargé de fibres de verre La fibre de verre a pour but de renforcer le panneau et de lui donner plus de rigidité Malheureusement cet élément rend la matière fragile et cassante Elle est cependant indispensable sur le plan de la rigidité étant donné les contraintes de pression énormes auxquelles est soumis le panneau lors de la phase de coulée de béton liquide La densité du béton ( 2,4) crée des pressions à la base du coffrage telles cue celui-ci a tendance à se déformer, en particulier les panneaux fléchissent et la pièce moulée fabriquée est déformée. Selon la technique de la présente invention, il est possible de réaliser différentes pièces de coffrage à béton et à titre d'exemple, la description portera sur un panneaul un about et un cadre de réservation. La figure 1 représente la vue de la face arrière d'un panneau de coffrage à béton La face avant est plane et c'est sur elle que s'applique le béton coulé Le panneau ( 1) se compose d'une placrue d'appui ( 2) rigidifiée Par un ensemble de nervures ( 3) entrecroisées Dans l'exemple choisi, les dimensions du panneau sont de 600 x 900 mm avec un écartement entre nervures et par rapport aux bords de 300 mm Le panneau est entièrement fabriqué en polypropylène, c'est-à-dire une matière imputresciblel qui résiste bien aux chocs Quoiqu'il ne soit pas chargé de fibres de verre, le panneau ( 1) de coffrage de la présente invention présente une grande rigidité Pour cela, il est renforcé par des joncs en fibres de verre continues. La figure 2 représente en vue de coupe une nervure ( 3), dans laquelle on distingue la mise en place de deux joncs ( 4 et 5) Ces joncs s'étendent sur toute la loncueur de la nervure ( 3) le périmètre ( 6) du panneau ( 1), tel qu'illustré à la figure 1, est également muni de joncs de renfort. Les joncs ( 4 et 5) s'étendent au pied et au sommet des nervures Les joncs ( 5) situés au sommet des nervures renforcent la résistance à la traction du panneau ( 1) Associés aux joncs ( 4) situés au pied des nervures ( 3) à proximité de la plaque ( 2) d'appui, soumis à la compression, ils contribuent à la rigidité du panneau ( 1) Cette ridigité, quantifiée par le moment d'inertie, est proportionnelle à la somme des sections des joncs et l'espacement des joncs supérieurs, soumis à la compression et des joncs inférieurs, soumis à la traction. Les joncs ( 4 et 5) sont fixés sur toute leur longueur dans les nervures ( 3) De la sorte, les joncs et le polvpropvlène situés dans les mêmes zones subissent les mêmes déformations par le phénomène d'adhérence En définissant la fibre neutre ( 6) comme l'axe illustré à la figure 2 de la nervure ( 3) o la contrainte est nulle, les déformations et contraintes dans les nervures ( 3) de polvpropvlène et dans les joncs ( 4 et 5) sont proportionnelles à l'éloignement de la fibre neutre ( 6). Les joncs ( 4 et 5) utilisés sont de préférence rugueux ou torsadés afin d'accroître leur adhérence dans la nervure ( 3) Cette adhérence est intéressante car elle évite une répartition de la contrainte tout au long du jonc, ce qui serait le cas si le jonc était fixé uniquement par ses extrémités En fixant le jonc sur toute sa longueur, celui-ci agit en fonction de la contrainte localel d'o un allongement global très sensiblement inférieur à celui qui serait rencontré avec un jonc soumis à une contrainte maximum uniforme. Le renfort du panneau de coffrage par la mise en place de joncs en fibres continues a pour avantage d'obtenir un module de Young relatif aux matériaux composites égal voire supérieur au polvpropylène chargé de fibres courtes. La résistance aux chocs n'est pas altérée mais au contraire augmentée grâce à la continuité des fibres et leur capacité à transmettre les contraintes d'un bout à l'autre du panneau. Les propriétés élastiques des joncs en fibres de verre continues permettent également de réduire considérablement le phénomène d'hvstérésis du polvpropylène lié à la flexion du panneau. Les joncs ( 4 et 5) sont composés d'une âme en fibres de verre parallèles imprégnées d'une résine thermodurcissable, telle cqu'un époxy ou un vinylester La surface du jonc est de préférence torsadée pour accentuer l'accrochage avec le polvpropvlène Le module de Young de ces joncs est de 46000 M Pa La contrainte à la rupture est de 139 Da N/mm 2 Les diamètres des joncs qui ont été essayés vont de 4 à 10 mm. Les abouts de coffrage à béton peuvent également être fabriqués selon la technique de la présente invention. Ils sont disposés entre deux panneaux de coffrage et l'about de voile assure l'arrêt du béton et coffre l'extrémité du voile. L'about ( 7) tel qu'illustré à la fiaure 3, est assimilable à une poutre soumise à une charge hydrostatique triangulaire Cette charge correspond à la pression exercée par le béton liquide sur la poutre L'about ( 7) doit résister -à des charges, en tenant compte de la densité du béton ( 2,4). L'about ( 7) comporte deux points de fixation ( 8 et 9) situés à chacune de ses extrémités L'about est donc soumis à un effort de flexion important. Les figures 4 a, 4 b, 4 c et 4 d représentent différentes sections courantes employées pour réaliser les poutres composant l'about La figure 4 a montre une section en simple T sans talon La figure 4 b représente une poutre en simple T avec talon La fiaure 4 c représente une poutre en double T sans talon La figure 4 d représente une poutre en double T avec talon. Dans chacun des cas, un jonc ( 10) est disposé à la base du T et un jonc ( 11) est disposé au sommet du T Les Poutres sont renforcées par la présence de ces joncs en fibres continues, ce qui permet d'atteindre un moment d'inertie très élevé et de réduire la quantité de matière utilisée. L'about est de préférence réalisé à partir d'un Polyuréthane compact non expansé de densité situé entre 1 et 1,15 avec des caractéristiques mécaniques élevées Son module de Young est supérieur à 2000 M Pa et sa résistance aux chocs est supérieure à 60 kg/m 2 Les joncs ( 10 et 11) de renfort comportent une âme en fibres de verre Parallèles imprégnées d'une résine thermodurcissable telle qu'un époxy ou un vinvlester La surface des joncs est torsadée Pour accentuer leur accrochage avec le polyuréthane Le module de Young des joncs est de 46000 M Pa et leur contrainte à la rupture est de 139 Da N/mm 2. Les joncs sont disposés de part et d'autre de l'axe neutre de la section en T ou double T et se comportent comme un ensemble poutre barre dont la cohésion est apportée Dar le Polvuréthane Les joncs ( 10) situés dans la partie inférieure du T ou dans le talon renforcent la résistance à la traction du profilé et limitent l'allongement du polyuréthane Associés aux joncs ( 11) situés dans la partie supérieure du T comprimé, ils contribuent à la rigidité du profil en matériau composite Cette rigidité, quantifiée Dar le moment d'inertie, est proportionnelle à la section et à l'espacement des joncs. De plus, la charge en fibres de verre continues, caractérisée par la mise en place des joncs, a Pour incidence d'élever le module de Young du polyuréthane dans des proportions pouvant varier de 50 à 100 % de ne pas diminuer la résistance aux chocs et de réduire considérablement le phénomène d'hvstérésis lié à la flexion des abouts. La figure 5 représente une poutre d'about ( 12) en vue de coupe Cette poutre ( 12) est soumise à un effort de flexion résultant de la poussée du béton liquide qui a tendance à la faire fléchir Cela se traduit par la création d'une zone comprimée ( 13) et d'une zone tendue ( 14), disposées de part et d'autre de la fibre neutre ( 15) Les joncs ( 10 et 11) sont fixés dans la poutre ( 12) sur toute leur lonaueur Ainsi, les joncs ( 10 et 11) et le polyuréthane situés dans les mêmes zones subissent les mêmes déformations Par le Phénomène d'adhérence Ces déformations sont proportionnelles à l'éloignement de la fibre neutre ( 15) Les joncs ( 10 et 11) utilisés sont de préférence torsadés en surface pour accroître le phénomène d'adhérence. Les cadres de réservation sont destinés à être disposés entre deux panneaux de coffrage lors du coulage du béton pour occuper l'emplacement futur d'une porte ou d'une fenêtre Le cadre de réservation rend cette zone inaccessible au béton coulé. Le cadre ( 16), tel qu'illustré à la figure 6, est assimilable à un portique soumis à des charges ou pressions uniformément réparties ou triangulaires selon les endroits. Les montants ( 17 et 18) sont soumis à des efforts progressifs avec au sommet déjà une charge correspondant à l'immersion du cadre ( 16) dans le béton liqcuide La Poutre transversale ( 19), quant à elle, est soumise à un effort de pression régulier puisqu'elle travaille à profondeur constante dans le coffrage. Le cadre ( 16) de réservation est par conséquent amené à résister à des charges de pression hydrostatique importantes compte tenu de la densité du béton ( 2,4) Selon l'invention, le cadre de réservation ( 16) est construit à partir de poutres renforcées par la présence de joncs de fibres de verre continues. Dans l'exemple choisir le cadre ( 16) est réalisé à partir d'un polyuréthane compact non expansé de densité comprise entre 1 et 1,15 avec des caractéristiques mécaniques élevées: module de Young supérieur à 2000 M Pa et résistance aux chocs supérieure à 60 kg/m 2 Les renforts sont en joncs composés d'une âme en fibres de verre parallèles imprégnées d'une résine thermodurcissable telle qcu'un époxy ou vinylester La surface des joncs est torsadée pour accentuer l'accrochage avec le polyuréthane Le module de Young des joncs est de l'ordre de 46000 M Pa et sa contrainte à la rupture est de 139 Da N/mm 2. Les profils préconisés pour la construction du cadre ( 16) sont analogues à ceux illustrés en figures 4 a, 4 b, 4 c et 4 d. La figure 7 représente le portique ( 16) qui forme le cadre de réservation Celui-ci se compose de montants ( 17 et 18) formés dans l'exemple choisi par des poutres en double T avec talon, identiques à celles illustrées à la figure 4 d. La traverse ( 19) est formée par l'assemblage de deux cornières disposées à l'extrémité des poutres qui forment les montants ( 17 et 18) La rigidité du cadre ( 16) pourra être sensiblement améliorée grâce à la présence de barres de liaison schématisées par des traits mixtes sur la figure 7. Dans tous les éléments du cadre, cru'il s'aaisse des montants ( 17, 18) ou de la traverse ( 19), des joncs longitudinaux de fibres de verre continues ( 10, 11) sont intégrés au sommet et à la base du T, tels qu'illustrés à la figure 8 qui représente le cadre ( 16) en vue de coupe transversale Les joncs ( 10 et 11) augmentent sensiblement le moment d'inertie des poutres et permettent de réduire la quantité de matière utilisée. Les joncs sont disposés de part et d'autre de l'axe neutre de la section en double T et se comportent comme un ensemble poutre barre dont la cohésion est apportée par le polyuréthane Les joncs ( 10) situés dans la partie inférieure du double T ou dans le talon renforcent la résistance à la traction du profil et limitent l'allongement du polyuréthane. Les joncs ( 11) situés dans la partie supérieure du double T sont comprimés et ils contribuent à la rigidité du profil en matériau composite Cette rigidité, quantifiée par le moment d'inertie, est proportionnelle à la section et à l'espacement des joncs ( 10 et 11). De plus, la présence des joncs en fibres de verre continues a pour incidence d'élever le module de Young du polyuréthane dans des proportions pouvant varier de 50 à % et de ne pas diminuer sa résistance aux chocs Le phénomène d'hvstérésis, lié à la section des éléments en poutre, est réduit considérablement. Ouoicrue la description se soit portée sur la fabrication d'un panneau de coffrage à béton, qui peut prendre la forme d'un about, d'un cadre de réservation ou autre, elle pourra également s'appliquer à la fabrication d'autres tvpes de pièces mécaniques ayant à résister à des contraintes importantes. REVENDI CATIONS 1 Panneau de coffrage à béton, tel que about, cadre de réservation ou autre, gui trouvera notamment son application dans le domaine de la construction de bâtiments, formé d'une Plaque ( 2) d'appui, rigidifiée par des nervures ( 3), caractérisé par le fait qu'il est renforcé par la Présence de joncs ( 4 et 5) en fibres de verre continues. 2 Panneau de coffrage à béton, selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les joncs ( 4 et 5) s'étendent tout le long des nervures ( 3). 3 Panneau de coffrage à béton, selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les joncs ( 4 et ) s'étendent au pied et au sommet des nervures ( 3). 4 Panneau de coffrage à béton, selon la revendication 2 caractérisé par le fait que les joncs ( 4 et ) sont disposés de part et d'autre de l'axe neutre ( 6). Panneau de coffrage à béton, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les joncs ( 4 et ) sont fixés sur toute leur longueur. 6 Panneau de coffrage à béton, selon la revendication 51 caractérisé Par le fait que la surface extérieure des joncs ( 4 et 5) est torsadée ou rugueuse pour améliorer son accrochage sur le Panneau ( 1). 7 Panneau de coffrage à béton, selon la revendication 1, caractérisé par le fait cue les joncs ( 4 et ) sont composés d'une âme en fibres de verre parallèles imprégnées d'une résine thermodurcissable, telle cu'epoxv ou vinylester. 8 Panneau de coffrage à béton, selon la revendication 6 caractérisé Par le fait crue les joncs en fibres de verre continues présentent un module de Young d'environ 46000 M Pa et une contrainte à la rupture d'environ 139 Da N/mm 2. 9 Panneau de coffrage à béton, selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les poutres utilisées pour la confection du cadre ( 16) ou de l'about ( 7) présentent un profil en simple ou double T avec ou sans talon.