Brevet FR2728602A1 — publié le 19960628

La présente invention est relative à un complexe béton métal de structure et de protection. Elle s'applique en particulier, car c'est là qu'elle semble présenter le plus d'intérêt à la construction et à la protection d'édifices pouvant être soumis à des souffles ou à des tirs au contact d'explosifs par exemple mais pas exclusivement des abris (munitions, matières dangereuses) des casemates, chambres fortes, aux ouvrages soumis aux secousses sismiques, à des portes blindées. Dans l'application préférée envisagée ci-dessus les concepteurs se heurtent à un problème toujours délicat qui est celui des masses importantes de béton armé à mettre en oeuvre pour réaliser des structures capables de résister aux effets destructifs de l'explosif. L'invention a pour but de remédier à cet inconvénient en fournissant un système du genre ci-dessus qui évite l'inconvénient cité. A cet effet le complexe selon l'invention est caractérisé par le fait qu'il comporte sur la face opposée à l'explosion une tôle métallique munie de barres d'attache à rupture calibrée assurant une liaison de la tôle avec le béton et les lits d'armatures placés dans l'épaisseur de la structure. Ces armatures peuvent ou non suivant l'application pénétrer et se retourner dans un cadre métallique de ceinture. Un béton léger à déformabilité élevée est coulé dans le volume, la tôle faisant office de coffrage pendant cette phase de la construction. Dans le cas ou l'utilisation du cadre métallique de ceinture est nécessaire, le béton pénètre dans ce cadre par les orifices ménagés pour les passages d'armatures. Sur la face côté explosion et suivant l'utilisation envisagée, le béton peut ou non recevoir un traitement de surface ou un habillage de nature différente destiné principalement à améliorer l'aspect architectural ou à protéger la structure d'une corrosion spécifique au milieu dans lequel le complexe béton-métal est placé. Un renforcement local peut dans certains cas être nécessaire dans la zone centrale. Ce renforcement peut être mais pas exclusivement constitué d'un disque métallique rendu solidaire de la structure générale par l'intermédiaire des barres de liaison. Soumise au souffle de l'explosion une structure réalisée selon l'invention présente une élasticité permettant d'absorber les pressions exercées sur sa surface sans dommages graves alors qu'une structure en béton traditionnel d'une épaisseur égale est détruite. Soumis à l'explosion d'une charge au contact, le complexe selon l'invention de par la nature particulière du béton utilisé, le fonctionnement des barres d'attaches à rupture calibrée et l'élasticité de la tôle se comporte comme un amortisseur. La dissipation de l'énergie produite par l'explosif se réalise par cheminement dans le complexe en provoquant l'écrasement des agrégats légers expansés du béton, la rupture progressive des fibres d'acier trés résistantes en traction, la rupture progressive des barres d'attache, I'allongement des barres d'armatures, I'allongement de la tôle. Ce mécanisme en chaîne, d'absorption de l'énergie, permet de réaliser selon l'invention, des structures beaucoup plus performantes que les structures traditionnelles qui par nature ne possèdent pas des caractéristiques d'absorption élastique aussi élevées. Soumis aux impacts d'éclats le complexe selon l'invention de par la nature du béton utilisé, contenant des agrégats expansés et des fibres d'acier, ne laisse pénétrer que de 6 cm des éclats d'obus de 155 mm ayant une vitesse d'impact de 1000 m/s. On comprendra bien l'invention à la lecture du complément de description qui va suivre et en référence au dessin qui fait partie de la description et dans lequel Fig. 1 est une vue schématique en coupe d'une partie de structure pare souffle selon l'invention. Fig. 2 est une vue schématique en plan d'un panneau préfabriqué de protection. La Fig. 2 bis présente le panneau muni d'un renforcement central. Fig. 3 est une vue schématique en coupe du retournement des aciers dans le cadre. On a schématiquement illustré sur la Fig. 1 les dispositions constructives du complexe pare souffle. Selon l'invention le béton léger à déformabilité élevée 1 constitue l'élément de liaison général qui, par sa structure particulière, agrégats expansés et fibres en acier notamment, remplit les conditions nécessaires de résistance structurelle et se comporte en absorbeur d'énergie lorsqu'il est soumis à l'écrasement. Les barres d'attache à rupture calibrée 2 réalisent la liaison mécanique nécessaire entre la tôle et le béton et ont un rôle de fusible qui intervient lorsque les efforts appliqués sur la tôle atteignent la limite fixée. La tôle métallique 3 placée côté opposé à l'explosion constitue un élément résistant élastique permettant de reprendre les efforts de traction générés par la pression du souffle. Après rupture d'une barre d'attache 2 dans les conditions indiquées plus haut la tôle 3 peut se décoller du béton et se déformer suffisamment sous l'effort entraînant la rupture des barres d'attache environnantes. Le mécanisme se poursuit tant qu'une pression suffisante agit et que la limite de rupture de la tôle n'est pas dépassée. Les barres d'acier 4 assemblées en lits de manière traditionnelle constituent l'armature du béton. Le calibrage de rupture des barres d'attache est positionné en 5. La liaison 6 des barres d'attache à la tôle 3 est réalisée par soudure. Dans un certain mode de construction la liaison 6 peut réaliser le calibrage de rupture de la barre d'attache 2. Le revêtement 7 n'a pas de fonction structurelle. Dans le mode de réalisation de la Fig. 2 I'invention s'applique dans la construction de panneaux pare-souffle. Le béton léger à déformabilité élevée 1 est coulé dans un cadre métallique 8 soudé à la tôle 3 équipée des barres d'attache à rupture calibrée 2 ainsi que des aciers d'armature 4 et selon le cas un traitement de surface 7. Dans le mode de réalisation de la Fig. 2 bis du panneau paresouffle un renforcement métallique 9 lié aux barres d'attache 2 est ajouté en partie centrale de la face exposée au souffle. Dans le mode de réalisation de la Fig. 3 les barres d'armatures 4 sont retournées dans le cadre 8. Le béton 1 assure l'ancrage des barres 4 dans le volume à l'intérieur du cadre. Pour tous les modes de réalisation indiqués le béton léger à déformation élevée 1 a la composition suivante :Réalisée avec sable 3,56% d'eau Théorique et 9,29% d'eau sur mat. secs Agrégats expansés Sable 832,80 dont eau libre 28,63 804,15 Granulats expansés 575,35 dont eau libre 19,95 526,43 dont eau adsorbée 28,95 Ciment 400,00 400 Eau 102,00 150 Fluidifiant 10,00 dont eau 7 10 Fibre acier 40,00 40 Total 1953,15 Eau totale ajoutée 157,60 Eau adsorbée en sus 28,95 Densité du béton frais 1,99 Affaissement du cône 3 cm Résistances à 1 1 j en MPa 38,50 36 Moyenne 37,25 REVENDICATIONS 1. Structure constituée par une tôle liée à un béton armé léger à déformabilité élevée par des barres d'attache à rupture calibrée caractérisée par le fait qu'une structure de ce type est conçue pour résister aux sollicitations de l'explosif, des éclats d'obus, des secousses sismiques. 2. Ensemble selon la revendication 1 caractérisé par le fait que cette conception de structure peut être utilisée sous multiples formes ou volumes soumis aux impacts d'éclats. 3. Ensemble selon la revendication 1 et 2 caractérisé par le fait que cette conception peut être adaptée à des panneaux préfabriqués. 4. Ensemble selon la revendication 1 à 3 caractérisé par le fait que cette conception peut être utilisée comme structure partielle ou totale d'un édifice soumis aux secousses sismiques. 5. Ensemble selon la revendication 1 à 4 caractérisé par le fait que cette conception trouve une utilisation dans la fabrication de portes blindées. 6. Ensemble selon la revendication 1 à 5 caractérisé par le fait que cette conception prévoit un ancrage par retournement des armatures dans un cadre périphérique. 7. Ensemble caractérisé selon la revendication 1 par le fait que les barres d'attache sont à rupture calibrée. 8. Ensemble caractérisé selon la revendication 1 par le fait de la formulation du béton est, mais pas exclusivement, la suivante Réalisée avec sable 3,56% d'eau Théorique et 9,29% d'eau sur mat. secs Agrégats expansés Sable 832,80 dont eau libre 28,63 804,15 Granulats expansés 575,35 dont eau libre 19,95 526,43 dont eau adsorbée 28,95 Ciment 400,00 400 Eau 102,00 150 Fluidifiant 10,00 dont eau 7 10 Fibre acier 40,00 40 Total 1953,15 Eau totale ajoutée 157,60 Eau adsorbée en sus 28,95 Densité du béton frais 1,99 Affaissement du cône 3 cm Résistances à 1 1 j en MPa 38,50 36 Moyenne 37,25