Brevet FR2704255A1 — publié le 19941028

La présente invention concerne une armature pour le renforcement de structures en béton et un procédé de fabrication de cette armature. Elle s'applique en particulier à la fabrication de dalles ou de voiles en béton armé destinées à la construction de chaussées ou de pistes, notamment des autoroutes. On connaît déjà dans l'état de la technique, notamment de FR-A-2 579 651, une armature de renforcement pour des dalles en béton armé destinées à la fabrication de chaussées, comprenant un ruban en acier relativement étroit et de faible épaisseur dont les faces sont gau- frées ou crantées. Le gaufrage comporte des reliefs constitués, alternativement, par des saillies délimitant des bossa- ges, et par des creux délimitant des alvéoles. Ce type de gaufrage permet d'obtenir un bon ancrage du ruban en acier dans le béton ayant pour effet une mobilisation presque totale de la résistance de l'armature, ceci à condition que le béton utilisé ait une résistance très élevée et que les déplacements relatifs entre l'acier et le béton, lors d'une traction exercée sur ce ruban, soient supérieurs au millimètre. Par contre, lorsque l'on scelle un ruban en acier comportant le type de gaufrage précité dans du béton ordinaire ou maigre, on constate que sous l'effet d'une traction exercée sur ce ruban, la mobilisation totale de la résistance de l'armature due à son ancrage dans le béton ne se fait que progressivement et reste incomplète pour des déplacements relatifs entre l'acier et le béton de l'ordre du quart de millimètre. Or, dans le cas des structures telles que les chaussées en béton armé, on exige généralement une mobilisation importante de la résistance des rubans en acier pour des déplacements relatifs entre l'acier et le béton au moins égaux au quart de millimètre. Par ailleurs, les rubans d'armature sont généra- lement conditionnés en bobines si bien qu'au moment de leur utilisation les rubans déroulés présentent un cintrage très gênant lors de la pause de ces rubans pour la fabrication de structures en béton armé. L'invention a notamment pour but d'optimiser la mobilisation de la résistance des rubans en acier desti- nés à renforcer des structures en béton ordinaire ou maigre, lorsque les déplacements relatifs entre l'acier et le béton sont très faibles, ceci en fournissant des rubans d'armature que l'on puisse conditionner en bobines et qui ne présentent pas de cintrage après avoir été déroulés. A cet effet, l'invention a pour objet une arma- ture pour le renforcement de structures en béton, notam- ment des dalles ou des voiles en béton, comprenant un ruban en acier bobinable destiné à être incorporé dans le béton, caractérisée en ce que les faces du ruban en acier comprennent chacune des nervures disposées suivant au moins une rangée longitudinale en étant sensiblement parallèles entre elles et inclinées suivant un angle a par rapport à la direction longitudinale du ruban. Suivant des caractéristiques de différents modes de réalisation de cette armature: - les nervures d'une des faces du ruban sont symétriques aux nervures de l'autre des faces du ruban par rapport au plan médian du ruban parallèle aux faces de ce ruban; - le ruban en acier a une limite élastique élevée supérieure à 650 MPa; - les nervures sont sensiblement rectilignes; - l'angle d'inclinaison a a une valeur absolue comprise entre 45 et 90 ; - chaque face du ruban en acier comprend au moins deux rangées de nervures disposées côte à côte suivant la largeur du ruban, les nervures de ces deux rangées ayant des angles d'inclinaison a opposés; chaque face du ruban en acier comprend au moins deux rangées de nervures disposées côte à côte suivant la largeur du ruban, les nervures de ces deux rangées ayant des angles d'inclinaison a identiques; - chaque face du ruban en acier comprend un nombre pair de rangées de nervures, ces rangées étant réparties symétriquement par rapport à l'axe longitudinal médian du ruban; - chaque face du ruban en acier comprend au moins deux rangées de nervures disposées côte à côte suivant la largeur du ruban, les extrémités rapprochées des nervures de ces deux rangées étant décalées longitudinalement entre elles; - chaque rangée de nervures est bordée latérale- ment par des zones longitudinales lisses; - les nervures d'une même rangée sont espacées longitudinalement entre elles suivant un pas constant compris entre 3 et 20 mm, de préférence entre 5 et 10 mm; - la largeur de la base de chaque nervure est comprise entre 1 et 4 mm, de préférence est égale à 2,5 mm environ; - la hauteur de chaque nervure est comprise entre 0,1 et 0,5 mm; - la section transversale de chaque nervure est délimitée sensiblement par un trapèze isocèle dont les côtés non parallèles forment un angle p d'environ 45 par rapport à la base de ce trapèze; - le ruban en acier comprend une lumière et un crochet disposés l'un et l'autre à des extrémités oppo- sées du ruban, formant des moyens d'accrochage de ce ruban notamment avec un autre ruban identique ou avec une bobine d'enroulement du ruban comportant des moyens d'accrochage complémentaires; - la lumière a une forme générale rectangulaire et le crochet est formé par un crevé de forme générale rectangulaire ménagé dans le ruban. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un ruban en acier d'une armature de renfor- cement pour des structures en béton, notamment des dalles ou des voiles en béton, l'armature comprenant un ruban en acier destiné à être incorporé dans le béton, caractérisé en ce que: - on forme sur les faces d'une tôle ou bande en acier des rangées longitudinales de nervures sensiblement rectilignes et inclinées par rapport à un axe longitudi- nal de la bande, les rangées étant espacées entre elles suivant la largeur de la bande par des zones longitudina- les lisses; et - on refend la bande le long de zones longitudi- nales lisses choisies de manière à former des rubans de largeur souhaitée comprenant au moins un rangée de nervures sur chacune de ses faces. Suivant des caractéristiques des différents modes de réalisation de ce procédé: - les nervures sont formées en faisant passer la bande en acier en continu entre deux ensembles à molet- tes, chacun de ces ensembles étant destiné à former des nervures sur une face correspondante de la bande de manière que les nervures d'une face soit symétriques aux - nervures de l'autre face par rapport au plan médian de la bande parallèle aux faces de cette bande; - les nervures sont formées par écrouissage à froid d'une bande en acier obtenue par laminage à froid ou à chaud, de telle manière qu'après écrouissage final la limite élastique de la bande soit élevée, de préfé- rence supérieure à 650 MPa; - les nervures sont formées à chaud sur une bande en acier de limite élastique élevée, de préférence supérieure à 650 MPa. Des exemples de réalisation de l'invention seront décrits ci-dessous en se référant aux dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue de face d'une armature selon un premier mode de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 1; - la figure 4 est une vue en coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 1; - les figures 5 à 7 sont des vues de face par- tielles d'armature respectivement selon un second, un troisième et un quatrième modes de réalisation de l'in- vention. On a représenté sur les figures 1 à 4 une arma- ture selon un premier mode de réalisation de l'invention comprenant un ruban en acier 10 destiné à renforcer une structure en béton, par exemple une dalle de chaussée en béton armé fabriquée en continu. En se référant aux figures 1 et 2, on voit que chacune des faces du ruban 10 comporte des nervures 12 rectilignes disposées suivant deux rangées longitudinales R. Chaque rangée R est disposée dans une des deux moitiés du ruban 10 symétriques par rapport à l'axe longitudinal médian X du ruban 10. Les nervures 12 de chaque rangée R sont sensible- ment parallèles entre elles et inclinées par rapport à la direction longitudinale du ruban 10 suivant un angle a ayant une valeur absolue comprise de préférence entre 45 et 90 . Dans l'exemple décrit, les nervures 12 ont un angle d'inclinaison a d'environ 60 en valeur absolue. En se référant en particulier à la figure 2, on voit que les nervures d'une des faces du ruban sont symétriques aux nervures de l'autre des faces du ruban par rapport au plan médian P du ruban parallèle aux faces de ce ruban. En se référant à nouveau à la figure 1, on voit que les nervures 12 d'une même rangée R sont espacées longitudinalement entre elles suivant un pas constant compris entre 3 et 20 mr.-, de préférence entre 5 et 10 mm. Les extrémités r-approchées des nervures 12 des deux rangées R sont décalées longitudinalement entre elles et les nervures 12 de l'une des rangées R ont un angle d'inclinaison opposé à celui des nervures 12 de l'autre rangée R de manière à former un motif en épi. On voit également sur la figure 1 que chaque rangée de nervures est bordée latéralement par des zones longitudinales lisses 14, la zone lisse 14 disposée entre les deux rangées R étant alignée avec l'axe longitudinal médian X du ruban 10. En se référant aux figures 1 à 3, on voit que chaque nervure 12 a une forme générale en hexaèdre allongé et comporte une section transversale délimitée par un trapèze isocèle. En se référant en particulier à la figure 3, on voit que les côtés non parallèles du trapèze isocèle forment un angle P d'environ 45 avec la base de ce trapèze. En variante, les nervures peuvent avoir d'autres formes possibles sensiblement rectilignes, en particulier des formes en S allongé comprenant une partie centrale rectiligne et des extrémités légèrement courbes. De préférence, la hauteur de chaque nervure 12 est comprise entre 0,1 et 0,5 mm et la largeur de la base de chaque nervure 12 est comprise entre 1 et 4 mm. Dans l'exemple décrit, la largeur de la base de chaque nervure 12 est égale à environ 2,5 mm. En se référant aux figures 1 et 4, on voit que le ruban 10 comporte de plus une lumière 16 et un crochet 18 disposés l'un et l'autre à des extrémités opposées du ruban. De préférence, la lumière 16 a une forme générale rectangulaire et le crochet 18 est formé par un crevé de forme générale rectangulaire ménagé dans le ruban. La lumière 16 et le crochet 18 forment des moyens d'accrochage du ruban 10 notamment, soit avec un autre ruban identique aligné avec lui lors de la fabrication d'une structure en béton armé, soit avec une bobine d'enroulement du ruban 10 comportant des moyens d'accro- chage complémentaires du crochet ou de la lumière. De préférence, la lumière 16 et le crochet 18 sont alignés suivant l'axe longitudinal médian X du ruban 10. On décrira maintenant un procédé de fabrication d'un ruban d'armature selon l'invention. Dans un premier temps, on forme des rangées longitudinales de nervures sensiblement rectilignes sur les faces d'une tôle ou bande en acier ayant une limite élastique élevée de préférence supérieure à 650 MPa. Une telle bande en acier est obtenue par exemple en laminant à chaud une bande en acier d'épaisseur comprise entre 1,5 et 6 mm comportant une teneur en carbone inférieure à 0,9% en poids et une limite élasti- que égale à environ 500 MPa, puis en laminant cette bande en acier à froid par écrouissage en imposant un taux d'écrouissage supérieur à 40%. On obtient alors une bande en acier ayant une épaisseur comprise entre 0, 8 et 2,5 mm et une limite élastique supérieure à 650 MPa. Les nervures sont formées de préférence en faisant passer la bande en acier en continu entre deux ensembles à molettes, chaque ensemble comprenant des disques juxtaposés comportant sur leur contour en contact avec la face correspondante de la bande des gravures inverses de celles que l'on veut former sur cette bande, de manière que les nervures d'une des faces de la bande soient symétriques aux nervures de l'autre des faces par rapport au plan médian de la bande parallèle aux faces de cette bande. Les rangées de nervures sont formées côte à côte suivant la largeur de la bande en étant espacées entre elles par des zones longitudinales lisses, par exemple de manière à reproduire sur la largeur de la tôle une série de motifs en épi tel que celui représenté sur la figure 1. La bande en acier subit du fait du moletage un écrouissage dont le taux est fonction de la hauteur des nervures formées sur les faces de la bande. Après formation des nervures, on refend la bande en acier le long de zones longitudinales lisses choisies de manière à former des rubans de largeur souhaitée comprenant au moins une rangée de nervures sur chacune de leurs faces. En variante, l'opération de moletage ou l'opéra- tion de refendage peut être précédée d'une opération de galvanisation en continu par trempage de la bande. De préférence, on refend la bande de manière à former des rubans d'une largeur comprise entre 30 et mm, comportant deux rangées de nervures sur chacune de leurs faces de manière à former un motif en épi tel que représenté sur la figure 1. On peut également refendre ce ruban en deux le long de la zone lisse médiane. Suivant encore une autre possibilité, on peut former, comme cela est représenté sur la figure 5, un ruban 10A de largeur sensiblement identique à celle du ruban 10 représenté sur la figure 1, comportant des motifs en épis, similaires à celui du ruban 10, formés par quatre rangée R de nervures plus étroites que les rangées de nervures du ruban 10. En variante, les nervures peuvent être formées par tout moyen d'écrouissage à froid d'une bande en acier obtenue par laminage à froid ou à chaud, de telle manière qu'après écrouissage final, la limite élastique de la bande soit élevée, de préférence supérieure à 650 MPa. Suivant une autre variante, les nervures peuvent être formées à chaud sur une bande d'acier de limite élastique élevée, de préférence supérieure à 650 MPa. Sur la figure 6 on a représenté un ruban 10B d'armature selon un autre mode de réalisation de l'in- vention. Ce ruban 0lB diffère du ruban 10A de la figure 1 par le fait que les nervures 12 de chaque rangée R ont une inclinaison identique par rapport à l'axe longitudi- nal médian X du ruban. Sur la figure 7, on a représenté un ruban 10C selon encore un autre mode de réalisation de l'invention. Ce ruban 10C a une largeur sensiblement identique à celle du ruban lOB représenté sur la figure 6 mais comporte quatre rangées R de nervures plus étroites que les rangées de nervures du ruban lOB. Le ruban 10C comporte, de chaque côté de l'axe longitudinal médian X, deux rangées R de nervures 12, les nervures disposées d'un même côté de l'axe X ayant des inclinaisons identiques par rapport à cet axe, et les nervures appartenant à deux rangées disposées de part et d'autre de l'axe X ayant des inclinaisons opposées. Dans ce cas, les extrémités rapprochées de deux nervures de rangées R côte à côte sont en vis-à-vis les unes des autres. Suivant d'autres modes de réalisation le ruban peut comporter un nombre quelconque de rangées de nervu- res. De préférence, chaque face du ruban en acier com- prend un nombre pair de rangées de nervures, ces rangées étant réparties symétriquement par rapport à l'axe longitudinal médian du ruban. L'invention comporte de nombreux avantages. Des essais de traction sur des armatures en acier selon l'invention scellées dans des bétons ordinaire ou maigre ont mis en évidence que ces armatures ont un comportement mécanique optimisé par rapport aux armatures classiques, en particulier pour de très faibles déplace- ments relatifs entre l'acier et le béton. La forme en ruban de l'armature selon l'invention permet de fournir une armature de grande longueur que l'on peut conditionner en bobine compatible avec les manipulations habituellement effectuées sur un chantier. Du fait de sa limite élastique élevée, le ruban d'armature selon l'invention conserve une planéité et une rectitude excellentes après déroulage. Le ruban d'armature selon l'invention, de faible épaisseur, comporte un rapport T: T = surface adhérente par unité de longueur, surface de section supérieur à celui des armatures classiques de sections circulaires. Ce rapport élevé ainsi que les nervures disposées sur le ruban d'armature selon l'invention permettent d'obtenir une très bonne adhérence et un très bon ancrage de cette armature dans les structures en béton habituellement utilisées pour la construction de chaussées d'autoroutes ou de pistes d'aérodromes. Ce très bon ancrage dans le béton a pour effet une mobilisation totale de la résistance de l'acier pour des déplacements relatifs entre l'armature en acier et le béton d'au moins un quart de millimètre dus à des fissu- res dans le béton de largeur faible généralement tolé- rées, notamment à des fissures de largeur inférieure à 0,5 mm. Les rubans d'armature selon l'invention permet- tent d'obtenir une adhérence et un ancrage dans le béton pouvant dépasser la résistance à la rupture de l'armatu- re. Par rapport aux armatures classiques, l'armature selon l'invention comporte une capacité d'ancrage très élevée et de très bonnes qualités mécaniques en particu- lier une très bonne résistance à la traction. REVENDICATIONS 1. Armature pour le renforcement de structures en béton, notamment des dalles ou des voiles en béton, comprenant un ruban en acier (1O;lOA;lOB; 1OC) bobinable destiné à être incorporé dans le béton, caractérisée en ce que les faces du ruban en acier comprennent chacune des nervures (12) disposées suivant au moins une rangée (R) longitudinale en étant sensiblement parallèles entre elles et inclinées suivant un angle a par rapport à la direction longitudinale du ruban. 2. Armature selon la revendication 1, caractéri- sée en ce que les nervures (12) d'une des faces du ruban sont symétriques aux nervures (12) de l'autre des faces du ruban par rapport au plan médian (P) du ruban paral- lèle aux faces de ce ruban. 3. Armature selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que le ruban en acier a une limite élastique élevée supérieure à 650 MPa. 4. Armature selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisée en ce que les nervures (12) sont sensiblement rectilignes. 5. Armature selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 4, caractérisée en ce que l'angle d'inclinaison a a une valeur absolue comprise entre 45 et 90 . 6. Armature selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 5, caractérisée en ce que chaque face du ruban en acier (10; 10A;10C) comprend au moins deux rangées (R) de nervures (12) disposées côte à côte suivant la largeur - du ruban, les nervures (12) de ces deux rangées ayant des angles d'inclinaison a opposés. 7. Armature selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 6, caractérisée en ce que chaque face du ruban en acier (10B; 10C) comprend au moins deux rangées (R) de nervures (12) disposées côte à côte suivant la largeur du ruban, les nervures (12) de ces deux rangées ayant des angles d'inclinaison a identiques. 8. Armature selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 7, caractérisée en ce que chaque face du ruban en acier comprend un nombre pair de rangées (R) de nervures (12), ces rangées (R) étant réparties symétri- quement par rapport à l'axe longitudinal médian (X) du ruban (12). 9. Armature selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 8, caractérisée en ce que chaque face du ruban en acier (10; 10A) comprend au moins deux rangées (R) de nervures (12) disposées côte à côte suivant la largeur du ruban, les extrémités rapprochées des nervures (12) de ces deux rangées étant décalées longitudinalement entre elles. 10. Armature selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 9, caractérisée en ce que chaque rangée (R) de nervures (12) est bordée latéralement par des zones longitudinales lisses (14). 11. Armature selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 10, caractérisée en ce que les nervures (12) d'une même rangée (R) sont espacées longitudinalement entre elles suivant un pas constant compris entre 3 et mm, de préférence entre 5 et 10 mm. 12. Armature selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 11, caractérisée en ce que la largeur de la base de chaque nervure (12) est comprise entre 1 et 4 mm, de préférence est égale à 2,5 mm environ. 13. Armature selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 12, caractérisée en ce que la hauteur de chaque nervure (12) est comprise entre 0,1 et 0,5 mm. 14. Armature selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 13, caractérisée en ce que la section trans- versale de chaque nervure (12) est délimitée sensiblement par un trapèze isocèle dont les côtés non parallèles forment un angle 3 d'environ 45 par rapport à la base de ce trapèze. 15. Armature selon l'une quelconque des revendi- cations 1 à 14, caractérisée en ce que le ruban en acier comprend une lumière (16) et un crochet (18) disposés l'un et l'autre à des extrémités opposées du ruban, formant des moyens d'accrochage de ce ruban notamment avec un autre ruban identique ou avec une bobine d'enrou- lement du ruban comportant des moyens d'accrochage complémentaires. 16. Armature selon la revendication 15, caracté- risée en ce que la lumière (16) a une forme générale rectangulaire et le crochet (18) est formé par un crevé de forme générale rectangulaire ménagé dans le ruban. 17. Procédé de fabrication d'un ruban en acier d'une armature de renforcement pour des structures en béton, notamment des dalles ou des voiles en béton, l'armature comprenant un ruban en acier destiné à être incorporé dans le béton, caractérisé en ce que: - on forme sur les faces d'une tôle ou bande en acier des rangées (R) longitudinales de nervures (12) inclinées par rapport à un axe longitudinal de la bande, les rangées (R) étant espacées entre elles suivant la largeur de la bande par des zones longitudinales lisses (14); et - on refend la bande le long de zones longitudi- nales lisses choisies de manière à former des rubans (lO;lOA;1OB;10C) de largeur souhaitée comprenant au moins un rangée de nervures (12) sur chacune de ses faces. 18. Procédé selon la revendication 17, caracté- risé en ce que les nervures (12) sont formées en faisant passer la bande en acier en continu entre deux ensembles à molettes, chacun de ces ensembles étant destiné à former des nervures (12) sur une face correspondante de la bande de manière que les nervures d'une face soit symétriques aux nervures de l'autre face par rapport au plan médian (P) de la bande parallèle aux faces de cette bande. 19. Procédé selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que les nervures (12) sont formées par écrouissage à froid d'une bande en acier obtenue par laminage à froid ou à chaud, de telle manière qu'après écrouissage final la limite élastique de la bande soit élevée, de préférence supérieure à 650 MPa. 20. Procédé selon la revendication 17 ou 18, caractérisé en ce que les nervures (12) sont formées à chaud sur une bande en acier de limite élastique élevée, de préférence supérieure à 650 MPa.