Brevet FR2691996A1 — publié le 19931210

DISPOSITIF POUR LA FABRICATION D'ELEMENTS DE CAGES D'ARMATURES POUR BETON ARME, ET ELEMENT DE CAGE D'ARMATURE OBTENU PAR LA MISE EN OEUVRE DE CE DISPOSITIF La présente invention a pour objet un dispositif pour la fabrication d'éléments de cages d'armatures pour béton armé, et un élément de cage d'armature obtenu par la mise en oeuvre de ce dispositif. Une cage d'armature pour béton armé est constituée par un ensemble de ronds à béton, coupés à la longueur requise, façonnés ou non, superposés et croisés sur plusieurs nappes, soit en contact les uns avec les autres, soit sans contact. Pour réaliser des armatures d'ouvrages en béton armé de grande hauteur, il est connu d'utiliser la technique dite "du coffrage glissant". Cette technique peut être utilisée lorsque - la quantité d'armatures (passives et actives) à mettre en place est compatible avec la vitesse de glissement du coffrage, et - les caractéristiques des armatures autorisent une mise en place compatible avec la manutention humaine et la place disponible sur les plateformes de travail fixées au coffrage. Lorsque ces conditions ne sont pas remplies, il faut adopter la technique du bétonnage par étapes successives. Dans ce cas, L'armature est - soit posée directement sur le lot de l'ouvrage à bétonner, avant mise en place des coffrages, - soit préfabriquée par morceaux, puis mise en place de la même façon. Les techniques utilisées pour l'assemblage des pièces d'armatures entre elles, sont - la soudure par apport de métal, - la soudure par résistance, et - la ligature au fil de fer recuit. La soudure est utilisée, de façon préférentielle, lorsqu'il y a préfabrication, car elle permet d'assurer une parfaite solidarisation des différents constituants de l'armature les uns par rapport aux autres en période de transport. La ligature est utilisée généralement lorsque l'armature est assemblée directement sur l'ouvrage, et lorsqu'il faut prévoir une possibilité d'ajustement de la position d'une pièce par rapport à la cage d'armature préexistante. Dans le cas de certains ouvrages sévèrement sollicités pendant leur période d'exploitation, il est impératif de procéder à des essais de fatigue sur l'armature du béton. Ces essais de fatigue sont incompatibles avec l'utilisation de la soudure pour l'assemblage des armatures. Dans ce cas, il faut recourir à la ligature. Dans le cas de très gros ouvrages en béton armé et précontraints destinés à des exploitations dans des conditions sévères, par exemple à l'exploitation du pétrole en mer dans des zones exposées aux icebergs, la densité d'armature dans le béton doit être extrêmement élevée, supérieure à 400 kg au m3 de béton. Dans un tel cas, la maille de la cage d'armature est de l'ordre de 20 centimètres. La densité des armatures, la longueur et le poids de chaque élément de cage d'armature excluent alors la technique du coffrage glissant. Les connaissances actuelles de l'état de la technique ne permettent pas de réaliser des cages préfabriquées susceptibles d'être stockées, transportées puis mises en place sur le lieu de construction, avec des tolérances de fabrication de l'ordre de 5 millimètres, avec des tailles de plusieurs mètres, par exemple, 5 mètres de hauteur, 7 mètres de largeur et un mètre d'épaisseur, avec des poids de plusieurs tonnes, de l'ordre de 5 à 15 tonnes, avec des liaisons sans soudure entre les ronds à béton, et avec un maillage très serré de l'ordre de 20 centimètres. En effet, le seul système de ligature n'est pas capable de tenir une cage d'armature avec autant de contraintes, et devant être manipulée à plusieurs reprises. Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients et insuffisances de la technique existante en fournissant un dispositif pour la fabrication d'éléments de cages d'armatures pour béton armé, et un élément de cage d'armature obtenu par la mise en oeuvre de ce dispositif, répondant aux différents critères énoncés précédemment. A cet effet, le dispositif qu'elle concerne, comporte - un cadre de forme rectangulaire dont les longueur, largeur et hauteur correspondent, respectivement, aux longueur, largeur et hauteur de l'élément de cage à réaliser, et dans les faces intérieures duquel débouchent des encoches orientées dans le sens de la hauteur, - des ronds à béton disposés selon plusieurs nappes superposées et croisées, dont une extrémité au moins de chacun est engagée dans une encoche du cadre, - des plaques orientées dans le sens de la longueur et/ou de la largeur du cadre, chacune étant disposée dans un plan orienté dans le sens de la hauteur, ayant au moins une de ses extrémités engagée dans une encoche du cadre, et comportant des évidements débouchant dans ses bords longitudinaux, à un écartement les uns des autres correspondant à l'écartement entre les encoches du cadre, servant au positionnement et à l'entretoisement des nappes de ronds à béton, et - des éléments de ligature des nappes de ronds à béton et des plaques. Les différentes nappes de ronds à béton sont disposées, successivement, à l'intérieur du cadre, avec mise en place des plaques assurant leur positionnement et leur entretoisement. Lorsque cette mise en place est terminée, les éléments de ligature enserrent fermement les ronds à béton et les plaques, de façon à obtenir un élément de cage d'armature pour béton armé très rigide, possèdant des dimensions très précises, sans soudure, et susceptible d'être manutentionné sans perdre ses qualités de précision de réalisation. Après ligaturage des ronds à béton et des plaques, L'ensemble est retiré du cadre formant gabarit, qui peut être réutilisé pour l'obtention d'un autre élément de cage. Les plaques peuvent posséder une longueur correspondant à l'une des dimensions, longueur ou largeur, de l'élément de cage d'armature, ou au contraire posséder une longueur inférieure à ces deux dimensions. De même, chaque plaque possèdant une hauteur correspondant à celle du cadre, peut comporter des évidements de profondeurs différentes débouchant dans l'un et l'autre de ses bords longitudinaux. Les plaques peuvent être mises en oeuvre sous forme de deux séries montées avec une orientation, dans le sens de la hauteur, décalée de 1800 entre les plaques de la première série et les plaques de la seconde série. Cela permet de n'utiliser qu'un seul type de plaques pour la réalisation de l'élément de cage d'armature, alors que des plaques de différentes natures seraient nécessaires dans la mesure où toutes les plaques seraient montées dans le même sens. II est également possible de disposer côte à côte deux plaques de façon juxtaposée et logées dans les mêmes encoches du cadre pour améliorer les qualités de résistance mécanique des plaques, ou au contraire pour permettre un montage tête-bêche de celles-ci de la façon indiquée précédemment. Selon une autre possibilité, les plaques de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton possèdent chacune une longueur inférieure à une dimension, longueur ou largeur du cadre, et sont juxtaposées dans leur zone centrale de recouvrement. Ces plaques sont mises en place à l'intérieur du cadre au fur et à mesure de la mise en place des nappes de ronds à béton, en fonction des caractéristiques des plaques et des nappes qu'elles sont destinées à entretoiser et à positionner. Avantageusement, les plaques de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton sont métalliques. Cela permet de réaliser la fixation, par soudure à l'aide d'entretoises, de deux éléments de cages d'armatures l'un à l'autre, ou encore d'équiper chaque élément de cage d'armature de plats métalliques ou de profilés métalliques soudés sur les plaques de positionnement et d'entretoisement, afin de réaliser la manutention de l'élément de cage, ou de permettre le montage ou l'appui de moyens d'ajustage de cet élément de cage par rapport à d'autres éléments. En effet, si les exigences requises interdisent les soudures au niveau des ronds à béton, ces soudures sont autorisées au niveau des plaques qui ne sont pas prises en compte dans le calcul de résistance de l'ouvrage en béton armé. II est ainsi possible de préfabriquer des éléments de cages d'armatures, d'assembler éventuellement ces éléments de cages les uns aux autres, de les manutentionner en vue de leur stockage, puis de leur transport et de leur mise en place sur le chantier, tout en satisfaisant aux critères très sévères définis précédemment. De toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif, ainsi qu'une cage d'armature obtenue par la mise en oeuvre de ce dispositif Figure 1 est une vue en perspective, partielle, de ce dispositif au cours de la réalisation d'un élément de cage d'armature; Figure 2 est une vue en perspective d'une plaque de positionnement et d'entretoisement de nappes de ronds à béton Figure 3 est une vue en perspective, partielle, de l'élément de cage d'armature obtenu à l'aide du dispositif de figure 1; Figures 4 à 9 sont des vues de côté représentant une partie de l'élément de cage d'armature de figure 3 au cours de ses différentes phases d'obtention;; Figure 10 est une vue de deux éléments de cages d'armatures assemblés l'un à l'autre Figure il est une vue représentant l'intégration de l'ensemble de figure 10 à un ouvrage en cours de réalisation. La figure 1 représente un dispositif comportant un cadre rectangulaire 2 dont une partie d'une paroi longitudinale 3 et une partie d'une paroi transversale 4 sont représentées. Ce cadre possède une longueur, une largeur et une hauteur correspondant, respectivement, aux longueur, largeur et hauteur de l'élément de cage d'armature à réaliser. Dans les faces intérieures des parois 3 et 4, débouchent des encoches 5 orientées dans le sens de la hauteur. Ce dispositif comprend des ronds à béton 6 traditionnels, ainsi que des plaques métalliques 7 qui, dans la forme d'exécution représentée au dessin, sont disposées longitudinalement au cadre 2, c'est-à-dire orientées dans le sens de la hauteur de l'élément de cage d'armature tel qu'il se présente en position d'utilisation. Comme montré à la figure 2, chaque plaque 7 comprend, débouchant dans ses deux bords longitudinaux, des évidements respectivement 8 et 9 en vis-à-vis, la profondeur des évidements 9 étant inférieure à celle des évidements 8. L'espacement entre deux évidements 8 ou 9 adjacents est égal à l'espacement entre deux encoches 5 adjacentes. La largeur des évidements 8, 9 est adaptée au nombre de ronds à béton qu'elles sont destinées à contenir sur un même plan, et la forme des évidements est tronconique afin de faciliter l'entrée des ronds à béton lors de leur positionnement. Les figures 4 à 9 représentent différentes séquences de réalisation d'un élément de cage d'armature. A la figure 4, plusieurs ronds à béton 6 orientés dans le sens de la largeur du cadre, sont engagés dans des encoches 5 de celui-ci. Comme montré à la figure 5, une plaque 7 est ensuite positionnée sur la première couche d'armature, parallèlement aux parois longitudinales 3 du cadre, de telle façon que les évidements 9 de la plaque 7 viennent recouvrir les ronds à béton 6 de la première couche. Une deuxième couche de ronds à béton est disposée alors, comme montré à la figure 6, parallèlement aux plaques 7 qui viennent d'être mises en place, en appui contre la première couche d'armature. II est procédé ensuite, et comme montré à la figure 7, à la mise en place d'une couche d'armature croisée, en appui sur la seconde couche d'armature, avec positionnement dans les encoches 5 du cadre 2, et dans les évidements 8 des plaques 7. II est ensuite procédé, comme montré à la figure 8, à la mise en place d'une deuxième série de plaques 7, disposées tête-bêche vis-à-vis des plaques 7 déjà en place, s'étendant sur une partie de la longueur de ces dernières, les plaques de la seconde série venant coiffer les ronds disposés dans le sens de la largeur du cadre, appartenant aux couches déjà positionnées. Comme montré à la figure 9, il est enfin procédé à la mise en place d'une autre couche de ronds à béton, les extrémités de ces ronds étant positionnées dans les encoches du cadre, et guidées dans les évidements 9 des plaques de la seconde série. Après positionnement des différents ronds à béton 6 et des différentes plaques 7 qui peuvent, selon les besoins, s'étendre chacun sur une partie seulement de l'une des dimensions du cadre 2, il est procédé à l'assemblage des ronds et des plaques à l'aide de liens 10 formant des éléments de ligature. L'ensemble constitué par les ronds à béton et les plaques formant un ensemble solidaire, I'élément de cage d'armature ainsi obtenu est retiré du cadre 2 qui peut être utilisé pour la réalisation d'un nouvel élément. Comme montré à la figure 10, il est possible de réaliser l'assemblage de deux éléments 12 tels que celui représenté à la figure 3 par exemple, en reliant ces éléments par des entretoises 13 métalliques, qui sont soudées sur les plaques 7. Il est également possible de souder des plats métalliques ou des profilés sur les plaques 7, afin de réaliser la manutention des éléments de cages d'armatures. La figure il montre un ouvrage dont la cage d'armature est constituée à partir d'ensembles superposés, tels que celui représenté à la figure 10. Le niveau 14 représente le niveau d'une première coulée de béton d'où dépasse l'extrémité supérieure d'un premier ensemble. Un ensemble 15, tel que celui représenté à la figure 10, est amené jusqu'au niveau de la coulée 14 de béton, en position décalée latéralement par rapport à l'ensemble noyé pour partie dans le béton, puis déplacé latéralement afin que sa partie inférieure vienne s'encastrer dans la partie émergente du premier ensemble. II peut être ensuite procédé à la coulée de béton jusqu'à un niveau portant la référence 16 à la figure 11, avant mise en place d'un nouvel ensemble 15. Comme il ressort de ce qui précède, I'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un dispositif pour la fabrication d'éléments de cages d'armatures pour béton armé, permettant l'assemblage avec une maille très réduite de ronds à béton, tout en disposant de tolérances de fabrication très serrées, sans assemblage des ronds à béton par soudage, avec possibilité de fabrication en usine, manutention, stockage, transport et mise en place sur le lieu de construction sans perte des qualités requises. Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de réalisation d'un élément de cage, ni au seul élément de cage, décrits ci-dessus à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. C'est ainsi notamment que le nombre et la répartition des ronds à béton pourraient être différents, ou encore que le nombre et la forme des plaques de renforcement et d'entretoisement pourraient être différents, ou remplacées par des systèmes ou structures remplissant les mêmes fonctions, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour la fabrication d'éléments de cages d'armatures pour béton armé, caractérisé en ce qu'il comporte - un cadre (2) de forme rectangulaire dont les longueur, largeur et hauteur correspondent respectivement aux longueur, largeur et hauteur de l'élément de cage à réaliser, et dans les faces intérieures duquel débouchent des encoches (5) orientées dans le sens de la hauteur, - des ronds à béton (6) disposés selon plusieurs nappes superposées et croisées, dont une extrémité au moins de chacun est engagée dans une encoche (5) du cadre, - des plaques (7) orientées dans le sens de la longueur et/ou de la largeur du cadre, chacune étant disposée dans un plan orienté dans le sens de la hauteur, ayant au moins une de ses extrémités engagée dans une encoche (5) du cadre, et comportant des évidements (8, 9) débouchant dans ses bords longitudinaux, à un écartement les uns des autres correspondant à l'écartement entre les encoches (5) du cadre, servant au positionnement et à l'entretoisement des nappes de ronds à béton (6), et - des éléments de ligature des nappes de ronds à béton et des plaques. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque plaque (7) possède une hauteur correspondant à celle du cadre et comporte des évidements (8, 9) de profondeurs différentes débouchant dans l'un et l'autre de ses bords longitudinaux, et en ce que les plaques (7) se présentent sous forme de deux séries de plaques montées avec une orientation, dans le sens de la hauteur, des plaques de la seconde série, décalée de 1800 par rapport à l'orientation des plaques de la première série. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que deux plaques (7) de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton (6) sont juxtaposées et logées dans les mêmes encoches (5) du cadre. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que deux plaques (7) de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton possèdant chacune une longueur inférieure à une dimension, longueur ou largeur du cadre, sont juxtaposées dans leur zone centrale de recouvrement. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les plaques (7) de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton sont métalliques. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que deux éléments (12) de cages d'armatures sont solidarisés l'un à l'autre par des entretoises métalliques (13) soudées sur les plaques de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton. 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque élément (12) de cage d'armatures est équipé de plats métalliques ou de profilés métalliques soudés sur les plaques de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton, et servant à la fixation ou à Appui de moyens d'ajustage de cet élément de cage par rapport à d'autres éléments, ou à la manutention de l'élément. 8. Elément de cage d'armatures pour béton armé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend - des ronds à béton (6), disposés selon plusieurs nappes superposées et croisées, - des plaques (7) orientées dans le sens de la longueur d'au moins une série de ronds à béton, et comportant des évidements (8, 9) débouchant dans ses bords longitudinaux, servant au positionnement et à l'entretoisement des ronds à béton, et - des éléments (10) de ligature des nappes de ronds à béton et des plaques.