Brevet FR2734588A1 — publié le 19961129

POUTRELLE EN BETON PRECONTRAINT ET SON PROCEDE DE FABRICATION La présente invention concerne d'une manière générale les poutrelles en béton et plus particulièrement des poutrelles pour la réalisation de planchers. La technique de réalisation de planchers par mise en place de poutrelles préfabriquées entre lesquelles sont disposés des entrevous puis recouvrement par une chape de béton est connue de longue date et très largement utilisée dans la construction. Les poutrelles utilisées pour la confection de planchers sont des poutrelles en béton précontraint, c'est- à-dire des poutrelles dans lesquelles sont noyés des fils d'acier sous tension. Ce premier type de poutrelle fournit une structure dont la résistance en flexion est importante. Il est par ailleurs utilisé dans la construction des poutrelles préfabriquées en béton armé avec acier de couture, c'est-à-dire des poutrelles dans lesquelles sont noyés des fils d'armature non tendus, lesdits fils d'armature présentant des portions qui dépassent de la poutrelle pour être noyées dans le béton mis en oeuvre autour de ladite poutrelle. Ce second type de poutrelle permet la réalisation de structures supportant mieux les efforts tranchants, ceux-ci étant supportés par les aciers de couture noyés dans le béton environnant. Le besoin se fait actuellement sentir pour des poutrelles permettant la réalisation de structures résistant aussi bien à la flexion qu'aux efforts tranchants. L'invention cherche à proposer une poutrelle répondant à cette demande. A cet effet, l'invention concerne une poutrelle en béton précontraint caractérisée en ce qu'elle présente une partie centrale de hauteur e2 et des parties d'extrémités de hauteur el inférieure à e2, de manière à être plus résistante dans sa partie centrale, ladite partie centrale étant la zone dans laquelle le moment de flexion a sa valeur maximale lorsque la poutrelle est chargée, que ce soit de façon ponctuelle ou répartie. La poutrelle suivant l'invention est encore remarquable en ce que: - les parties d'extrémité présentent des aciers de couture de manière à fournir à la poutrelle une résistance aux efforts tranchants importante dans ces parties d'extrémités pour lesquelles les efforts tranchants sont les plus importants lorsque la poutrelle est chargée, que ce soit de façon ponctuelle ou répartie, - la longueur des zones d'extrémités est comprise entre quelques dizaines de centimètres et le tiers de la longueur de la poutrelle. La présente invention concerne également un procédé de fabrication d'une telle poutrelle caractérisé en ce que l'on dispose un bourrage dans les parties d'extrémités d'un moule en une seule pièce non ouvrant usuellement utilisé pour la fabrication de poutrelles en béton précontraint. Ledit bourrage peut être réalisé de toute manière convenable. A titre d'exemple, il peut mettre en oeuvre un matériau pulvérulent tel que du sable ou être constitué par un bloc de polystyrène fendu en son milieu. Il peut également être constitué d'un profilé en un matériau souple tel que du néoprène, du polypropylène ou autres, ou d'un profilé en carton. L'invention sera mieux comprise grâce à la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels: - les figures la, lb et lc sont des schémas représentant le moment de flexion et l'effort tranchant supportés par une poutrelle disposée sur deux appuis pour diffréntes formes de charge, - les figures 2a et 2b représentent schématiquement deux poutrelles selon l'invention, - les figures 3a et 3b représentent schématiquement des montages avec table de compression incorporée respectivement avec une poutrelle en béton précontraint de type connu et avec une poutrelle en béton précontraint suivant l'invention, la figure 4 est une coupe réalisée dans la partie centrale d'une poutrelle suivant l'invention, - les figures 5 à 9 sont des coupes réalisées dans une partie d'extrémité d'une poutrelle selon l'invention pour cinq variantes de réalisation, - la figure 10 est une vue en perspective de la poutrelle de la figure 5, - les figures 11 et 12 sont des vues partielles en perspective d'une poutrelle suivant l'invention, la poutrelle représentée à la figure 12 étant celle vue en coupe à la figure 7. Une poutrelle P disposée sur deux appuis distants 2 et supportant des charges est soumise à des contraintes que l'on a pour habitude d'évaluer à partir des courbes M du moment de flexion et T des efforts tranchants. Les figures la à lc représentent ces courbes M et T pour différents chargement de ladite poutrelle P. Ces courbes sont les mêmes quelle que soit la section de la poutrelle considérée, nous considérerons donc que celle-ci est rectiligne et de section constante. L'on contate à l'examen de ces croquis que les courbes Ma et Ta concernant la poutrelle soumise à une charge uniformément répartie n'ont pas la même allure que les courbes Mb, Mc et Tb,Tc concernant la poutrelle chargée en deux points. L'on remarque toutefois que le moment de flexion est toujours de valeur importante dans la partie centrale de la poutrelle alors qu'il est de valeur plus faible dans les parties d'extrémités de la poutrelle. L'on remarque également qu'à l'inverse, les efforts tranchants sont toujours de valeur plus importante dans les parties d'extrémités de la poutrelle alors qu'ils ont une valeur moins importante dans la partie centrale de la poutrelle. L'invention propose alors une poutrelle telle que les poutrelles la et lb représentées aux figures 2a et 2b, c'est-à-dire une poutrelle dont la hauteur varie entre e2 dans la partie centrale A, A' et el inférieur à e2 dans les parties d'extrémités B, B'. La poutrelle la, lb est ainsi plus résistante dans sa partie centrale A, A' d'épaisseur importante e2 qui est la zone dans laquelle le moment de flexion prend ses valeurs les plus importantes. De manière connue en soi, et comme visible à la figure 4, une poutrelle pour la réalisation de planchers présente une base ou talon 10 et une partie supérieure 11. Cette partie supérieure 11 est usuellement de section trapézoïdale avec la petite base en haut comme représenté en trait plein mais peut également être rectangulaire comme représenté en pointillés ou de section trapézoïdale avec la petite base en bas comme représenté en traits mixtes. Le talon 10 est plus large et moins haut que la partie supérieure 11. Les entrevous 6, visibles aux figuires 3a et 3b, sont en appui par leur becquet sur les épaulements 12 formés de part et d'autre de la partie supérieure 11. Des aciers précontraints 3 sont noyés dans la poutrelle, l'un est disposé dans le talon 10 et le second est près du bas de la partie supérieure 11. La figure 4 est une section de la poutrelle suivant l'invention dans la partie centrale A de celle-ci pour laquelle elle est semblable aux poutrelles en béton précontraint connues. Comme visible aux figures 5 à 9 représentant des sections réalisées dans une partie d'extrémité B d'une poutrelle suivant l'invention, la hauteur el de cette partie d'extrémité B est largement inférieure à la hauteur e2 de la partie centrale A. Aux figures 5 à 7, cette hauteur el est un peu supérieure à la moitié de la hauteur e2 tandis qu'aux figures 8 et 9, ladite hauteur el est environ égale aux deux tiers de la hauteur e2. D'autres variantes de réalisation de la poutrelle suivant l'invention peuvent présenter des valeurs el et e2 différentes. Afin de fournir une poutrelle présentant une résistance aux efforts tranchants importante dans les parties d'extrémités B dans lesquelles comme visibles aux figures la à lc ces efforts tranchants ont des valeurs importantes, des aciers de couture 4 sont prévus dans ces parties d'extrémité. Par l'utilisation de tels aciers de couture, l'on peut doubler la résistance de la poutrelle aux efforts tranchants. La poutrelle selon l'invention avec des parties centrale et d'extrémité de hauteurs e2 et el différentes présente le grand avantage de faciliter la mise en place des aciers de couture. En effet, bien que l'Homme du Métier connaisse de longue date l'amélioration apportée à la résistance aux efforts tranchants par la mise en place d'aciers de couture, ceux-ci sont assez peu souvent utilisés dans des poutrelles en béton précontraint du fait des désagréments qu'ils apportent lorsqu'ils sont mis en oeuvre dans des poutrelles en béton précontraint usuelles. Comme visible à la figure 3a, lorsque l'on muni une poutrelle en béton précontraint usuelle 100, c'est-à-dire une poutrelle de section constante, d'aciers de couture 40, ceux-ci dépassent au-dessus du niveau supérieur du béton formant la poutrelle. Lors de la mise en place de telles poutrelles, lesdits aciers de couture peuvent gêner la construction en créant une poutrelle d'encombrement en hauteur beaucoup trop important. Ces aciers de couture sont spécialement gênant lors de montages dits à table de compression incorporée avec entrevous de faible hauteur pour lesquels ils empêchent de réaliser un clavetage normal du fait qu'ils dépassent de la face supérieure du plancher fini. Dans la poutrelle 1 selon l'invention représentée à la figure 3b, les aciers de couture 4 s'étendent dans l'espace laissé libre au-dessus des parties d'extrémité B, sans dépasser l'encombrement en hauteur de la partie centrale A. Cette disposition des aciers de couture dans l'encombrement en hauteur de la partie centrale A permet également de ne pas perturber l'empilement des poutrelles selon l'invention que l'on peut effectuer de la manière habituelle en intercalant de simples cales de séparation. Un autre avantage que procurent les poutrelles selon l'invention lorsque leurs parties d'extrémité B sont munies d'aciers de couture est celui de pouvoir être facilement transportées, les aciers de couture permettant aussi bien leur prise manuelle que leur accrochage à des crochets de levage. A l'heure actuelle, certaines poutrelles sont munies de crochets de levage afin de faciliter leur transport, mais ces crochets doivent être sciés avant de couler le béton ce qui fait perdre du temps au cours de la construction. Les aciers de couture sont disposés sous toute forme connue. Les figures 5 et 10 montrent des variantes de réalisation mettant en oeuvre des aciers de couture sous forme de grecque simple c'est-à-dire sous forme d'une succession de U disposés alternativement vers le haut et vers le bas. Aux figures 8, 9 et 11, des aciers de couture sous forme de grecque avec barres soudées 5 le long des arrondis des U sont utilisés. Comme représenté aux figures, les aciers de couture peuvent, au choix, être disposés d'un côté ou de l'autre des aciers précontraints. Les figures 6 et 12 montrent des aciers de couture sous forme de raidisseur et la figure 7 montre une poutrelle avec acier de couture disposé en demi-raidisseur. Toute disposition des aciers de couture peut bien entendu être mise en oeuvre, et ceci quelle que soit la différence entre les hauteurs el et e2, les dessins joints ne montrant que quelques unes des dispositions possibles. La longueur des zones d'extrémités d'épaisseur el inférieure à l'épaisseur de la partie centrale peut varier en fonction de l'utilisation à laquelle l'on destine la poutrelle, elle est usuellement comprise entre quelques dizaines de centimètres et le tiers de la longueur de la poutrelle. Les longueurs de la partie centrale A et des parties d'extérmité B d'une poutrelle sont déterminées par l'emplacement des charges que devra supporter la poutrelle. Lorsque la poutrelle est destinée à une structure dans laquelle elle doit supporter des charges disposées près des appuis, comme schématisé à la figure lc, les extrémités B de hauteur el ont une longueur réduite, par exemple comprise entre 20 et 50 centimètres. La mise en place d'aciers de couture dans les parties d'extrémité B permet, même dans le cas de parties d'extrémité B de longueur réduite d'augmenter de manière intéressante la résistance aux efforts tranchants de la poutrelle selon l'invention par rapport aux poutrelles usuelles. Suivant une variante de réalisation non représentée au dessin, la résistance aux moments flexion de la poutrelle selon l'invention est, en cas de besoin, largement améliorée en noyant dans la partie centrale A de celle-ci des aciers conformés de la même manière que les aciers de couture prévus dans les parties d'extrémité B. La poutrelle selon l'invention permet ainsi, en calculant les caractéristiques des aciers noyés dans la partie centrale A et des aciers de couture mis en place sur les parties d'extrémité B de moduler la résistance de la poutrelle au moment de flexion et aux efforts tranchants et de la multiplier par 1,5 à 2. Une poutrelle présentant des parties d'extrémités s'étendant sur un tiers de la longueur totale répond aux critères imposés par la réglementation antisismique pour les zones II et III. Les poutrelles présentant des longueurs intermédiaires par rapport à ces dimensions extrêmes sont quant à elles fabriquées en fonction des charges auxquelles elles doivent résister. La présente invention concerne également un procédé de fabrication des poutrelles selon l'invention. Le procédé qui vient immédiatement à l'esprit est l'utilisation d'un moule ouvrant à l'intérieur duquel l'on positionne un fond rapporté, par exemple en caoutchouc, retenant les aciers de couture pour leur permettre de s'étendre à l'extérieur de la cavité de moulage et assurer leur maintien en place. Cette disposition ne donne pas totalement satisfaction car elle ne permet pas une précision suffisante du moulage. Il faut en effet savoir qu'une amélioration même faible de la précision du moulage a des conséquences très importantes sur le produit fini. Une poutrelle ayant un poids de l'ordre de 20 kilogrammes par mètre linéaire peut, en améliorant la précision du moulage, ne peser que 15 kilogrammes par mètre linéaire. Ce gain de poids permet de fournir des poutrelles pesant quelques kilogrammes de moins est très important et a des conséquences non négligeables sur la manutention de ces poutrelles: on peut en charger un plus grand nombre sur les camions, elles sont plus faciles à manipuler sur les chantiers... Suivant l'invention, les poutrelles à parties d'extrémités de hauteur inférieure à la partie centrale et portant ou non des aciers de couture sont fabriquées dans les moules en une seule pièce non ouvrant usuellement utilisés pour la fabrication des poutrelles en béton précontraint. Un bourrage, par exemple en un matériau pulvérulent tel que du sable est disposé dans les parties d'extrémités du moule de manière à réduire la cavité de moulage et à permettre l'enfoncement des aciers de couture pour assurer leur positionnement. Le bourrage peut également être réalisé par un bloc de polystyrène fendu en son milieu ou un profilé en matériau souple tel que du néoprène, du polypropylène,..., ou un profilé en carton, dans le cas des aciers s'étendant dans un plan vertical, par exemple ceux en forme de grecque. REVENDICATIONS 1. - Poutrelle en béton précontraint caractérisée en ce qu'elle présente une partie centrale (A) de hauteur e2 et des parties d'extrémités (B) de hauteur el inférieure à e2, de manière à être plus résistante dans sa partie centrale, ladite partie centrale étant la zone dans laquelle le moment de flexion a sa valeur maximale lorsque la poutrelle est chargée, que ce soit de façon ponctuelle ou répartie. 2. - Poutrelle selon la revendication 1, caractérisée en ce que les parties d'extrémité présentent des aciers de couture de manière à fournir à la poutrelle une résistance aux efforts tranchants importante dans ces parties d'extrémités pour lesquelles les efforts tranchants sont les plus importants lorsque la poutrelle est chargée, que ce soit de façon ponctuelle ou répartie. 3. - Poutrelle selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que la longueur des zones d'extrémités (B) est comprise entre quelques dizaines de centimètres et le tiers de la longueur de la poutrelle. 4. - Procédé de fabrication d'une poutrelle selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on dispose un bourrage dans les parties d'extrémités d'un moule en une seule pièce non ouvrant usuellement utilisé pour la fabrication de poutrelles en béton précontraint. 5. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bourrage est en matériau pulvérulent. 6. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bourrage est constitué par un bloc de polystyrène fendu en son milieu. 7. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bourrage est constitué par un bloc de matériau souple. 8. - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le bourrage est en carton.