Brevet FR2718765A1 — publié le 19951020

La présente invention concerne une construc- tion de dalle de plancher comprenant une dalle continue de plancher de béton qui peut être utilisée comme de plancher industriel, qui a une surface d'au moins 500 m2 et qui est armée de fibres d'armature d'acier uniformé- ment réparties en quantité comprise entre 25 et 50 kg/m3. Les fibres d'acier destinées à l'armature du béton en général ont un rapport longueur-épaisseur compris entre 40 et 130, une épaisseur comprise entre 0,5 et 1,2 mm et une résistance à la traction comprise entre 800 et 2 000 N/mm2. Dans le cas de fibres de section transversale circulaire, l'épaisseur est alors égale au diamètre du fil. Dans le cas de fibres qui n'ont pas une section transversale circulaire et/ou qui n'ont pas la même section transversale sur toute leur longueur, l'épaisseur est égale au diamètre moyen, sur la longueur, des cercles ayant la même surface que les coupes réali- sées suivant la longueur. Ces fibres sont uniformément réparties dans le béton pendant l'étape de mélange du béton humide. Les planchers industriels sont des planchers ayant de grandes surfaces et qui doivent convenir au support d'une charge moyenne d'au moins 4 kN/m2 sous forme de palettes empilées, ou de pieds d'étagères empilées, de roues de chariots élévateurs et d'autres véhicules d'empilement. Ils sont parfois placés sur une seule dalle de plancher non divisée formée de béton. Dans d'autre cas, le plancher est subdivisé en tronçons, comprenant chacun une dalle continue de plancher de béton coulée séparément, avec un joint résistant entre les dalles. Une telle dalle séparée de plancher a déjà par elle-même une grande surface, d'au moins 500 m2 et souvent supérieure à 2 000 m2. Elle est en appui sur des fondations afin que la dalle transmette la charge appliquée à sa face supérieure plus loin vers le bas sous une forme répartie plus uniformément vers les fondations qui encaissent finalement cette charge. L'invention concerne une telle construction de dalle de plancher, c'est- à-dire la totalité de la dalle de plancher et des fondations ou du sous- sol sur lesquels repose cette dalle, indépendamment du fait que l'ensemble du plancher est réalisé sous forme d'une seule dalle de plancher ou comprend un certain nombre de dalles de plancher coulées séparément. L'invention concerne en outre une construc- tion de dalle de plancher dans laquelle la dalle de plancher est continue" et est armée à raison de 25 à kg/m3 de fibres d'armature d'acier réparties uniformé- ment. Cette expression signifie que la dalle de plancher est telle que le problème posé par les fissurations au retrait n'est pas résolu par sciage de raccords ou joints de réglage mais au contraire par renforcement du béton par des fibres d'armature d'acier. Après la coulée, le béton présente en fait un retrait au séchage lors du durcissement ultérieur, si bien qu'il existe un risque pour que le retrait de l'ensemble de la dalle soit compensé soit par une seule fissure large, soit par un petit nombre de fissures larges qui sont très nuisibles. Cependant, lorsque des joints de dilatation sont sciés à la surface après la prise initiale (les joints de dilatation sont des gorges partiellement sciées dans l'épaisseur du de plancher avec une configuration relativement dense), un nombre élevé d'étroites fissures de retrait se forment instantanément, d'une manière qui correspond à cette configuration dense. Cependant, ces joints de dilatation ont des emplacements o la détério ration commence lorsque le plancher est utilisé, et ils doivent donc être évités dans la mesure du possible. Le problème posé par les fissures de contraction excessi- vement larges doit donc être résolu d'une autre manière. Dans ce cas, le béton est habituellement armé, soit par une grille d'armature d'acier soudée, soit par des fibres d'armature d'acier uniformément réparties afin que les tensions dûes au retrait soient encaissées, si bien qu'aucune fissure de retrait n'apparaît. Les contraintes de retrait peuvent aussi être limitées de manière connue par glissement de la dalle de plancher aussi librement que possible sur les fondations au cours du retrait, essentiellement sur une double feuille de polyéthylène, posée sur une fondation bien nivelée, avant la coulée de la dalle de béton. Lorsque toutes les précautions connues sont en outre prises quant à la composition du béton afin que sa tendance au retrait soit minimale, plus précisément lorsque le mélange de béton utilisé est aussi sec que possible, et aussi quant aux moyens connus pour accroitre au maximum le rendement d'armature des fibres d'acier, une quantité de fibres comprise entre 25 et 50 kg/m3 suffit en général pour éviter les fissures de retrait, au moins dans les dalles de plancher posées sur une bonne fondation. L'invention concerne donc une telle dalle continue de plancher, c'est-à-dire une dalle dans laquelle la surface n'est pas divisée par des joints sciés de contraction et qui est armée par une quantité de fibres d'acier d'armature uniformément réparties de 25 à 50 kg/m3 de béton, afin que le problème posé par les fissures de retrait soit résolu. Il faut noter dans le présent mémoire que, dans le cas des dalles de plancher coulées sur une bonne fondation, la quantité de fibres d'armature d'acier est sélectionnée en fonction de la contrainte prévue de contraction ainsi qu'en fonction de la charge agissant sur le plancher. La quantité est cependant relativement faible par rapport à la charge. Ceci est dû au fait que la fondation sur laquelle repose le plancher est suffi- samment bonne ou a été rendue suffisamment bonne pour présenter la résistance nécessaire à la charge transmise par la dalle de plancher à la fondation, si bien que la dalle de plancher ne subit pas essentiellement de moment de flexion. Pour cette raison, des précautions sont prises pour que le sous-sol (c'est-à-dire le sol de fondation) ait une valeur de l'indice K "Westergaarde d'au moins 30 MPa/m et de préférence d'au moins 50 MPa/m. Le sol placé in situ peut déjà posséder naturellement cette propriété. Dans le cas contraire, le sol de mauvaise qualité doit être creusé et remplacé par un matériau de remplissage (pierre, gravier, sable, cendre volante) qui est alors tassé et durci. Sur un support in situ de mauvaise qualité cependant, le plancher peut être en appui sur des pieux battus. Cependant, si la dalle de plancher est alors construite afin qu'elle soit disposée de façon continue sur ces pieux et en présence d'une charge, des moments maximaux positifs très élevés existent dans les régions placées au-dessus de ces pieux et des moments minimaux relativement bien inférieurs existent dans la zone médiane entre les pieux. En conséquence, le tronçon de plancher placé audessus des pieux doit être renforcé de façon très importante avec une quantité d'armature qui est absolument superflue dans la zone médiane. Si une dalle de plancher était renforcée par des fibres d'arma- ture d'acier réparties uniformément par mélange, de la manière souhaitable pour des raisons d'économie de main- d'oeuvre, l'opération ne serait pas rentable puisque la plus grande partie du plancher recevrait une trop grande quantité de fibres, cette quantité étant superflue et certainement bien supérieure à celle qui est nécessaire à la compensation des contraintes de retrait. Dans ce cas, tous les avantages d'économie de main-d'oeuvre obtenus par utilisation des armatures de fibres d'acier sont perdus par des quantités excessives de fibres d'acier. L'invention a pour objet une autre construc- tion de dalle de plancher ayant une dalle continue d'au moins 500 m2 de surface, qui peut être construite, de manière non obligatoire, sur un sol de support de mauvaise qualité ayant une valeur d'indice K wWester- gaard inférieure à 10 MPa/m qui ne nécessite pas d'être creusé et dans lequel la quantité de fibres d'armature d'acier reste à la valeur habituelle comprise entre 25 et 50 kg/m3 de béton de la dalle. Selon l'invention, la dalle de plancher est en appui sur le sol et est en outre supportée par un certain nombre de colonnes de gravier introduites dans le sol et réparties uniformément sur toute la surface de la dalle de plancher. Lors de l'application à un sol de mauvaise qualité dont la valeur de l'indice K "Westergaard" est inférieure à 10 MPa/m, les colonnes de gravier sont réparties sous la surface de la dalle de plancher avec une densité d'espacement comprise entre une colonne par fraction de 4 m2 et une colonne par fraction de 20 m2 de surface de dalle de plancher, chaque colonne ayant un module de compression compris entre 0,2 et 0,4 MN/cm. De manière connue, les colonnes de gravier sont des trous verticaux forés sous forme cylindrique dans le sol et remplis de gravier et éventuellement de sable. A cet effet, un tube vibrant en forme de torpille est introduit à la profondeur nécessaire dans le sol sous l'influence des vibrations de l'eau qui entoure le tube et du propre poids du tube. Le sol qui entoure le tube est ainsi tassé. Le tube est retiré progressivement alors que du gravier, ainsi que du sable éventuellement, sont introduits par l'intérieur du tube et collectés dans l'espace libéré par le tube qui se retire du trou. A cause des vibrations, le gravier et le sable diffusent aussi partiellement et sont tassés autour du trou dans le sol. Ainsi, il reste une colonne de gravier lorsque le tube a été totalement retiré du sol. De manière connue, la profondeur ne doit pas être obligatoirement grande au point d'atteindre la sous-couche de support de charge, car la charge verticale est encaissée par le sol tassé entourant la colonne et résiste à la tendance à l'épaississement de la colonne de gravier sous l'action de la charge. Bien qu'elle soit plus coûteuse jusqu'à présent que le battage de pieux, l'utilisation des colonnes de gravier spécifiquement pour les planchers industriels paraît présenter un avantage particulier grâce auquel les problèmes précités d'armature économique et de compensation des fissures de retrait sont grande- ment simplifiés. En fait, les colonnes de gravier ne sont pas aussi rigides que les pieux et elles se compriment de façon relativement facile sous l'action d'une charge appliquée vers le bas. Ce comportement est possible parce que le gravier peut transformer la charge descendante en un léger bombement de la colonne de gravier. La partie supérieure de la colonne de gravier se trouve au niveau du sol, et la partie de plancher coulée au-dessus du niveau du sol et au-dessus de la colonne de gravier est ainsi capable de pénétrer suffisamment loin dans le sol pour atteindre un point auquel le sol commence à offrir une résistance notable. Pour une pénétration telle que 1 cm, un sol ayant par exemple un indice K "Westergaard" de 5 MPa/m donne une résistance de 50 kPa à la charge et au poids du plancher lui-même qui se trouve au-dessus. A cet effet cependant, il est nécessaire que la distribu- tion des colonnes de gravier et le module de compression de chaque colonne permettent une telle pénétration. Dans le cas d'un sol de mauvaise qualité ayant une valeur d'indice K "Westergaard" inférieure à 10 MPa/m, un module de compression par colonne est choisi entre 0,2 et 0, 4 MN/cm, suivant la charge prévue, et une densité d'espacement de colonnes comprise entre une par fraction de 4 m2 et une par fraction de 20 m2 d'espace au sol, uniformément répartie sous la dalle de plancher. Le module de compression est la force verticale descendante agissant sur la colonne de gravier et nécessaire par unité de longueur de pénétration de la colonne. Elle peut être obtenue par une sélection convenable du diamètre et du tassement de la colonne de gravier. Pour un module de compression qui est par exemple de 0,3 MN/cm et une distribution d-'une colonne par fraction de 10 m2 de surface de plancher, un plancher ayant une charge totale (c'est-à-dire une charge augmentée de son propre poids) égale à 50 kPa a tendance à provoquer une pénétration de la colonne à un point final de pénétration de 1,66 cm auquel le sol résiste car il a déjà donné une résistance suffisante avant que ce point final de pénétration soit atteint. Ainsi, la charge est répartie sur les colonnes et aussi pratiquement sur le sol. Dans ces conditions, contrairement au cas dans lequel la charge est supportée par des pieux rigides, la dalle n'est plus soumise à des déformations élevées par flexion, car le sol commence à réagir dès le début de la déformation de flexion. En conséquence, la dalle de plancher et, plus précisément la zone qui se trouve au-dessus des colonnes, est libérée des moments de flexion élevés. En conséquence, une armature uniforme, ayant en particulier des fibres d'acier uniformément réparties, peut encore être utilisée dans les mêmes conditions de rentabilité que précédemment, lorsqu'aucune quantité d'armature n'est perdue pour le support des moments excessifs de flexion de crête. En conséquence, une épaisseur uniforme de plancher peut être réalisée et peut être suffisante pour répartir et transmettre la charge aux fondations qui supportent les moments de flexion, avec la quantité habituelle utilisée pour l'encaissement des contraintes de retrait, c'est-à-dire comprise entre 25 et 50 kg/m3 de béton. Dans cette construction de support mixte, des précautions habituelles, indiquées précédemment, pour la réduction au minimum du risque de formation de fissures de retrait, par exemple l'utilisation d'une double feuille de polyéthylène comme feuille de glissement, l'utilisation d'une composition de béton à faible retrait et l'utilisation de fibres d'armature ayant une configu- ration géométrique convenant à l'augmentation au maximum du rendement d'armature de chaque fibre, peuvent encore être prises. A cet effet, les fibres sont de préférence utilisées avec un rapport longueur- épaisseur compris entre 60 et 90, une épaisseur comprise entre 0,75 et 1 mm, et avec des extrémités d'ancrage. Celles-ci sont constituées par des épaississements, des courbures ou d'autres écarts à la configuration cylindrique rectiligne qui augmentent les possibilité d'ancrage de ces extrémi- tés des fibres dans le béton. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Construction de dalle de plancher, comprenant une dalle continue de plancher de béton qui convient à un plancher industriel, qui a une surface d'au moins 500 m2 et qui est armée par une quantité de fibres d'armature d'acier uniformément réparties comprise entre et 50 kg/m3, caractérisée par le fait que la dalle de plancher est en appui sur le sol et est en outre suppor- tée par un certain nombre de colonnes de gravier intro- duites dans le sol et régulièrement réparties sur toute la surface de la dalle de plancher. 2. Construction de dalle de plancher selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le sol a une valeur d'indice K "Westergaard" inférieure à MPa/m, en ce que les colonnes de gravier sont répar- ties à la surface de la dalle avec une densité d'espace- ment variant entre une colonne par fraction de 4 m2 et une colonne par fraction de 20 m2 de surface de la dalle de plancher, chaque colonne ayant un module de compres- sion compris entre 0,2 et 0,4 MN/cm. 3. Construction de dalle de plancher selon l'une des revendications précédentes, caractérisée par le fait que les fibres d'armature d'acier de la dalle de plancher ont un rapport longueur-épaisseur compris entre et 90, une épaisseur comprise entre 0,75 et 1 mm, et des extrémités d'ancrage.