Brevet FR2684405A1 — publié le 19930604

PANNEAU DE BETON PREFABRIQUE POUR PLANCHER COMPOSITE La présente invention se rapporte à un panneau de béton préfabriqué (dans la suite mentionné sous le nom de panneau PC) pour un plancher composite, lequel panneau est placé, par exemple, entre des poutres, et a sa surface recouverte avec du béton coulé ultérieurement pour former une dalle D'une manière plus précise, l'invention se rapporte à un panneau PC pour un plancher composite qui assure la transmission dans le plan des forces de cisaillement qui se développent entre le panneau et le béton coulé ultérieurement. Jusqu'ici ont été proposés toute une variété de panneaux PC pour utilisation dans la construction d'une dalle de structure composite Par exemple, dans la publication de modèle déposée japonais N 052974/80 il est proposé un "panneau de plancher composite" d'une structure dans laquelle des nervures sont prévues en saillie sur la surface d'un panneau de béton et un connecteur de cisaillement sous la forme d'une saillie est ensuite disposé sur chaque nervure Les nervures formées sur la surface du panneau de béton s'étendent dans la direction transversale de celui-ci et sont expansées dans sa direction longitudinale, et les connecteurs de cisaillement sur les nervures sont espacés dans la direction transversale du panneau de béton. Dans le brevet japonais publié sous le numéro 6061/87 il proposé un "procédé de construction de panneau de plancher" utilisant un panneau PC du type qui comporte une pluralité de concavités formées seulement dans la partie périphérique de la partie supérieure du panneau le long des poutres en laissant plate la partie centrale restante Les concavités sont formées de manière individuelle, c'est-à-dire, chacune étant séparée des autres concavités sur la surface du panneau de béton, et sont agencées de manière discontinue dans les directions transversale et longitudinale du panneau La zone sur laquelle les concavités sont disposées est limitée à la partie périphérique de la partie supérieure du panneau de béton le long des poutres. Dans le brevet japonais publié sous le numéro 42766/87 il est proposé un "procédé de réalisation d'un panneau PC pour plancher composite" pour fabriquer un panneau PC du type dans lequel un certain nombre de concavités sont disposées de manière discontinue sur la surface du panneau. Dans ce cas, toutes les concavités sont formées dans le panneau de béton avec la même profondeur et sont isolées, ou séparées, les unes des autres. Les panneaux PC connus mentionnés ci-dessus sont destinés à résoudre différents problèmes mais ce qui est important en commun pour eux est le fait qu'ils peuvent ou non transmettre de manière sûre les forces de cisaillement dans le plan qui s'exercent entre le panneau de béton et le béton coulé ultérieurement Du point de vue de l'efficacité de la transmission des forces de cisaillement, le panneau PC mentionné le premier est destiné à assurer la transmission des forces de cisaillement par la formation de saillies ou de parties étagées telles que des nervures et des saillies sur la surface du panneau de béton Par comparaison avec les panneaux PC mentionnés en deuxième et en troisième, cependant, le panneau PC de ce type devient nécessairement plus lourd puisqu'il nécessite la formation de telles saillies tout en conservant la résistance mécanique suffisante (c'est-à-dire l'épaisseur) du panneau de béton Par conséquent le panneau PC mentionné en premier est considéré comme étant plus difficile à manipuler que les autres panneaux PC évoqués Il est considéré comme préférable que les parties étagées qui sont formées sur le panneau de béton pour transmettre les forces de cisaillement soient prévues sous la forme de concavités parce qu'elles apportent une réduction du poids du panneau de béton lui-même. Les panneaux PC mentionnés en deuxième et en troisième, ont tous les deux des concavités formées dans le panneau de béton pour assurer la transmission des forces de cisaillement, ils sont extrêmement similaires l'un à l'autre en ce qui concerne la formation des concavités et dans leur disposition, excepté en ce qui concerne le domaine dans lequel les concavités sont formées; à savoir, l'un et l'autre de ces panneaux PC ont une structure dans laquelle les concavités s'étendent jusqu'à une certaine profondeur à partir de la surface du panneau de béton et sont disposées de manière discontinue en ce qui concerne leur relation d'écartement l'une par rapport à l'autre. Dans les deux panneaux PC mentionnés ci-dessus, les concavités sont formées simplement en creusant la surface du béton jusqu'à une profondeur fixée La superficie sur laquelle les forces de cisaillement peuvent être transmises dépend du nombre de concavités formées ou de la taille de chaque concavité Dans le même temps, la perte de section du panneau de béton varie avec le nombre de concavités formées Ainsi, afin de garantir une superficie du panneau de béton suffisante avec une perte de section faible, le nombre des concavités doit être réduit ce qui a pour résultat une efficacité de transmission des forces de cisaillement insuffisante D'autre part, lorsque la superficie du panneau de béton est réduite pour augmenter le nombre de concavités, les forces de cisaillement peuvent être transmises de manière suffisante mais la perte de section devient grande. C'est par conséquent un objectif de la présente invention que de créer un panneau PC pour un plancher composite qui conserve la résistance mécanique requise du panneau de béton lui-même, et, dans le même temps, améliore l'efficacité de la transmission des forces de cisaillement. Selon un aspect de la présente invention, un panneau de béton comporte un certain nombre de concavités formées sur une face de celui-ci, chaque concavité ayant la forme d'une rainure et comprenant des parties peu profondes et profondes formées de manière alternée adjacentes les unes aux autres, les concavités s'étendant dans la direction transversale du panneau de béton et étant espacées les unes des autres dans la direction longitudinale du panneau. Selon un autre aspect de la présente invention, le panneau de béton est pourvu de fils d'acier mis en place lors de la préfabrication dans la direction longitudinale de celui-ci perpendiculairement aux concavités. En ce qui concerne les parties peu profondes et profondes qui sont disposées de manière continue et alternée les unes par rapport aux autres pour former les concavités en forme de rainure, les parties profondes ont une profondeur qui est sensiblement la même que la profondeur des concavités dans le panneau de béton connu, tandis que les parties peu profondes ont une profondeur nettement plus petite que celle des parties profondes pour augmenter la transmission des forces de cisaillement dans le plan tout en conservant, en raison de leur faible perte de section la résistance mécanique structurelle requise du panneau de béton lui-même En se basant sur le fait que la technique antérieure fait seulement une distinction claire entre la partie de surface du panneau de béton et les concavités et ne tient pas compte des éléments de structure intermédiaire entre elles, les présents inventeurs ont découvert la structure mentionnée ci-dessus qui ne souffre pas sérieusement d'une perte de section mais qui peut garantir une transmission des forces de cisaillement suffisante Par la formation de telles parties peu profondes, il est possible de créer de manière efficace des plans, ou surfaces, de transmission supplémentaires des forces de cisaillement sans provoquer une augmentation appréciable de la perte de section par comparaison avec celle de la structure connue qui utilise seulement des concavités séparées, de la même profondeur, disposées dans le panneau Avec un simple agencement discontinu des parties profondes dans le panneau, l'efficacité de la transmission des forces de cisaillement demeurera au-même niveau que dans la technique antérieure En outre, si les concavités étaient formées sous la forme d'une rainure continue dans la direction transversale du panneau de béton par les parties profondes seules, la perte de section serait trop grande Selon la présente invention, les concavités formées chacune par une combinaison de parties peu profondes et de parties profondes peut procurer des plans, ou surfaces, de transmission des forces de cisaillement avec une perte de section plus petite Ainsi, il devient possible de transmettre efficacement les forces de cisaillement entre le panneau de béton et le béton coulé ultérieurement tout en conservant en même temps la résistance mécanique du panneau de béton lui- même Les concavités forment des surfaces, ou plans, de différents niveaux sur une grande superficie du panneau de béton dans l'une et l'autre de ses directions transversale et longitudinale, et par conséquent garantissent la transmission des forces de cisaillement dans le plan En outre, puisque les parties peu profondes et profondes sont reliées positivement pour former une structure unitaire, une grande quantité de ces parties et par conséquent de concavités peuvent être disposées dans un panneau de béton d'une superficie prédéterminée. Dans le panneau PC pour un plancher composite selon la présente invention, les concavités s'étendent dans la direction transversale du panneau de béton et sont espacées dans sa direction longitudinale Ceci rend le panneau de béton structurellement anisotrope et le rend probablement fragile à une force de traction appliquée dans sa direction longitudinale lorsque le panneau est utilisé comme un plancher porteur ou éventuellement comme une dalle, particulièrement si un panneau très mince est nécessaire. Compte tenu de ceci, il est préférable que le panneau de béton soit pourvu de fils d'acier mis en place à la préfabrication dans la direction longitudinale du panneau, perpendiculairement à la direction dans laquelle les concavités s'étendent, afin d'améliorer la résistance à la traction du panneau de béton. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre à titre d'exemple en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective, partiellement découpée, montrant un panneau de béton selon un mode de réalisation préféré de la présente invention monté entre des poutres; la figure 2 est une vue en plan du panneau de béton montré à la figure 1; la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne A-A de la figure 2; et la figure 4 est une vue en coupe selon la ligne B-B de la figure 2. Une description détaillée va être faite, en se référant aux dessins annexés, de modes de réalisation préférés d'un panneau PC pour un plancher composite selon la présente invention. La figure 1 représente un panneau de béton 1 constituant un panneau PC pour un plancher composite selon la présente invention, qui est monté sur les rebords 2 a d'une paire de poutres en I, 2 En général, le panneau de béton 1 est installé dans une position prédéterminée, ses deux parties d'extrémité, ou parties marginales, étant fixées aux poutres 2 ou analogues Eventuellement, du béton 3 sera coulé sur la surface du panneau de béton 1 pour former une dalle. Comme cela est montré aux figures 1 à 4, le panneau de béton 1 a un contour sensiblement rectangulaire et une certaine épaisseur Le contour du panneau de béton 1 est déterminé de manière appropriée en fonction de la forme d'une partie plancher devant être construite en utilisant le panneau de béton 1. Le panneau de béton 1 comporte un certain nombre de concavités du type rainure 4 formées sur sa face supérieure sur toute la superficie de celle-ci Les concavités 4 s'étendent en travers du panneau de béton 1 dans la direction transversale de celui-ci en laissant un bord marginal, et elles sont espacées l'une de l'autre dans la direction longitudinale du panneau de béton 1 Par conséquent, les concavités sont disposées sur la surface du panneau de béton 1 de manière à ce que son bord marginal et les parties définies entre les concavités adjacentes 4 forment des parties plates 5 ayant l'épaisseur d'origine du panneau de béton 1. Chaque concavité 4 est prise en sandwich entre les parties plates 5 qui ont l'épaisseur initiale du panneau de béton 1, elle se présente sous la forme d'une rainure continue sur la face du panneau de béton 1 et elle comprend des parties peu profondes et profondes 6 et 7 formées de manière alternée De façon plus détaillée, la partie profonde 7 a une profondeur du même niveau de la concavité dans le panneau connu tandis que la profondeur de la partie peu profonde 6 est d'environ 1/2 à 213 de celle de la partie profonde 7 Les parties profondes et peu profondes 7 et 6 sont contigues l'une à l'autre avec une paroi 8 sensiblement verticale entre elle De telles structures sont disposées de manière continue et de manière répétée dans la direction transversale du panneau de béton 1 pour former la concavité 4 qui possède de nombreuses parties étagées et se présente sous la forme d'une rainure continue De plus, les parties profondes et peu profondes 7 et 6 définissent également une pluralité de parois verticales 9, entre elles et les parties plates 5 Les parties profondes 7 constituent des plans, ou surfaces, de transmission des forces de cisaillement qui impliquent la même perte de section que les concavités du panneau connu. D'autre part, les parties peu profondes 6 sont situées dans la direction verticale entre les parties profondes 7 et la face du panneau de béton 1 (c'est-à-dire les parties plates ) de sorte qu'elles peuvent fournir des parties étagées pour constituer des plans ou surfaces additionnelles de transmission des forces de cisaillement avec une faible perte de section Dans ce mode de réalisation les superficies des parties profondes et peu profondes 7 et 6 sont égales l'une à l'autre Cependant, le rapport entre les superficies des deux parties peut être déterminé de manière appropriée, en prenant en compte, entre autres, la résistance mécanique requise du panneau de béton 1 En outre, dans ce mode de réalisation l'ordre de disposition des parties peu profondes et profondes 6 et 7 est exactement le même dans toutes les concavités 4, et par conséquent les parties 6 et 7 sont disposées dans chaque concavité de manière à ce qu'elles soient alignées, respectivement, dans la direction longitudinale du panneau de béton 1. Avec une structure telle que mentionnée ci-dessus, les parties profondes 7 ont la même profondeur que celle des concavités du panneau connu et les parties peu profondes 6, qui ne sont pas utilisées dans la technique antérieure, ont une profondeur intermédiaire entre la face du panneau de béton 1 et les parties profondes 7, en transmettant ainsi efficacement les forces de cisaillement dans le plan, tout en conservant en même temps la résistance mécanique de structure requise pour le panneau de béton lui-même, avec une faible perte de section Par la formation de telles parties peu profondes 6, il est possible de créer efficacement de grands plans, ou surfaces, de transmission des forces de cisaillement, sans provoquer une augmentation appréciable de la perte de section par comparaison avec celle de la structure de la technique antérieure qui utilise seulement des concavités individuelles espacées, disposées dans le panneau En d'autres termes, l'efficacité de la transmission des forces de cisaillement qui peut être obtenue avec un agencement discontinu des parties profondes seules serait seulement du même ordre que celui obtenu dans la technique antérieure En outre, si des concavités s'étendant chacune dans la direction transversale du panneau de béton 1 était formée par une partie profonde continue 7, la perte de section serait trop grande Dans le mode de réalisation ci-dessus les concavités 4 formées chacune par une combinaison alternée de parties peu profondes et profondes procurent des plans, ou surfaces, de transmission des forces de cisaillement plus grands avec une perte de section réduite, ceci permet de conserver la résistance mécanique du panneau de béton 1 lui-même, et, en même temps, permet la transmission efficace des forces de cisaillement entre le panneau de béton 1 et le béton coulé ultérieurement 3 Les concavités 4 définissent les parties étagées (parois verticales 8 et 9) sur une large superficie du panneau de béton 1 à la fois dans ses directions transversale et longitudinale, et par conséquent assurent la transmission des forces de cisaillement dans le plan. D'une manière plus précise, les parties peu profondes et profondes 6 et 7 sont combinées positivement sans aucun espace entre elles, et par conséquent un nombre suffisant de ces parties peut être disposé dans un panneau de béton 1 d'une superficie prédéterminée, en créant une structure de panneau PC efficace et rationnelle. De plus, une pluralité de fils d'acier 10 mis en place à la préfabrication, pour être utilisés à la création d'une précontrainte, sont noyés dans le panneau de béton 1 de manière à ce qu'ils s'étendent dans la direction longitudinale du panneau 1 perpendiculairement à la direction dans laquelle s'étendent les concavités 4 et ils sont espacés dans la direction transversale du panneau 1. Dans ce mode de réalisation les fils d'acier 10, incorporés à la préfabrication, sont placés sous les parties peu profondes 6 Cependant, la position, l'écartement et la direction d'extension des fils d'acier 10, incorporés à la préfabrication, peuvent être déterminés de manière appropriéeàen fonction de la résistance mécanique requise pour le panneau de béton 1 Une traction est appliqué aux fils d'acier 10, incorporés à la préfabrication, par un système de précontrainte postérieure, non adhérante, ou d'autres systèmes différents. En disposant les fils d'acier 10, incorporés à la préfabrication, au moins dans la direction longitudinale du panneau de béton 1 perpendiculairement aux concavités 4, la résistance mécanique du panneau de béton 1 peut être augmentée de manière appropriée en compensant les concavités 4 C'est-à-dire que, puisque les concavités 4 s'étendent dans la direction transversale du panneau de béton 1 et sont espacées dans la direction de la longueur de celui-ci, le panneau de béton 1 est lui-même structurellement anisotrope et il est probablement rendu relativement fragile à une force de traction appliquée dans sa direction longitudinale lorsqu'il est utilisé comme un plancher porteur ou éventuellement incorporé comme une dalle, particulièrement si un panneau très mince est nécessaire Pour éviter ceci, les fils d'acier 10, incorporés à la préfabrication, sont noyés dans le panneau de béton 1 dans sa direction longitudinale perpendiculairement à la direction d'extension des concavités 4, en augmentant par ce moyen la résistance à la traction du panneau de béton 1 et en rendant le panneau 1 structurellement isotrope. Comme cela a été décrit ci-dessus, selon la présente invention, les parties profondes de la concavité sont formées avec la même profondeur que les concavités dans la technique antérieure, tandis que les parties peu profondes ont une profondeur intermédiaire entre la face du panneau de béton et les parties profondes Par conséquent, la transmission des forces de cisaillement dans le plan peut être assurée tout en conservant en même temps la résistance mécanique structurelle requise pour le panneau de béton lui-même En formant chaque concavité par des parties alternées profondes et peu profondes, il est possible d'obtenir ides plans, ou surfaces, de transmission des forces de cisaillement plus grands avec une perte de section réduite, ce qui permet de conserver la résistance mécanique du panneau de béton 1, et en même temps, garantit la transmission des forces de cisaillement entre le panneau de béton et le béton coulé ultérieurement Puisque les concavités définissent des parties étagées sur une grande superficie du panneau de béton à la fois dans ses il directions transversale et longitudinale, les forces de cisaillement dans le plan peuvent être transmises sans faille De plus, puisque les parties peu profondes et profondes sont combinées de manière positive pour former les concavités continues, un nombre suffisant de ces parties peu être disposé dans un panneau de béton d'une superficie prédéterminée, en créant ainsi une structure de panneau PC efficace et rationnelle. Puisque les concavités s'étendent dans la direction transversale du panneau de béton et sont espacées dans sa direction longitudinale, le panneau de béton lui-même présente une anisotropie structurelle et il est probable qu'il sera facilement brisé par une force de traction appliquée dans sa direction longitudinale lorsqu'il est utilisé comme plancher porteur ou utilisé éventuellement comme dalle, particulièrement si le panneau de béton doit être très mince Compte tenu de ceci, des fils d'acier, incorporés à la préfabrication, sont noyés dans le panneau de béton dans sa direction longitudinale, perpendiculairement à la direction d'extension des concavités de manière à améliorer la résistance à la traction du panneau de béton. Bien que l'invention ait été décrite en se référant à ses modes de réalisation préférés, il sera évident que de nombreuses modifications et variations peuvent être effectuées sans sortir du domaine des nouveaux concepts de la présente invention. REVENDICATIONS 1 Panneau de béton préfabriqué pour un plancher composite caractérisé en ce qu'il comporte un certain nombre de concavités ( 4) disposées sur sa surface, chacune desdites concavités ( 4) ayant la forme d'une rainure et comprenant des parties peu profondes et profondes ( 6, 7) adjacentes les unes aux autres formées de manière alternée, lesdites concavités ( 4) s'étendant dans la direction transversale dudit panneau de béton ( 1) et étant espacées l'une de l'autre dans la direction longitudinale dudit panneau de béton. 2 Panneau de béton préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus des fils d'acier ( 10), incorporés à la préfabrication, disposés dans ledit panneau de béton ( 1) dans la direction longitudinale de celui-ci perpendiculairement auxdites concavités ( 4). 3 Panneau de béton préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacune desdites concavités ( 4) à une longueur plus petite que la largeur dudit panneau en béton ( 1), en laissant de ce fait un bord marginal dudit panneau de béton. 4 Panneau de béton préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite partie peu profonde ( 6) de ladite concavité ( 4) a une profondeur de 1/2 à 2/3 de la profondeur de ladite partie profonde. Panneau de béton préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites parties profondes et peu profondes ( 7, 6) sont contigues des unes des autres et définissent une partie étagée entre elles. 6 Panneau de béton préfabriqué selon la revendication , caractérisé en ce que ladite partie étagée comprend une paroi verticale ( 8). 7 Panneau de béton préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite concavité ( 4) est définie par une paire de parois verticales opposées ( 9) s'étendant dans la direction transversale dudit panneau de béton. 8 Panneau de béton préfabriqué selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits fils en acier ( 10), incorporés à la préfabrication, sont noyés dans ledit panneau de béton ( 1) sous lesdites parties peu profondes ( 6). 9 Panneau de béton préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites concavités ( 4) sont disposées de manière à ce que lesdites parties profondes et peu profondes ( 7, 6) soient, respectivement, alignées suivant la direction longitudinale dudit panneau de béton 0 ( 1) -