Brevet FR2722819A1 — publié le 19960126

POCHE ET PROCEDE DE CALAGE OU DE MISE EN PRESSION DE DEUX ELEMENTS DE CONSTRUCTION La présente invention concerne le calage et la mise en pression de deux éléments de construction l'un par rapport à l'autre. Elle concerne plus particulièrement un dispositif et un procédé qui permettent d'obtenir un calage ou une mise en pression de deux éléments de construction l'un par rapport à l'autre, par injection entre ces deux éléments d'un matériau du type coulis de ciment ou résine synthétique. L'invention trouve son application dans le domaine du génie civil, et plus particulièrement dans la construction ou la reprise de bâtiments ou de gros ouvrages, et permet notamment le renforcement de structures, par calage ou mise en pression en continu des éléments constituant cette structure. Actuellement, dans le domaine du renforcement de structures de bâtiments ou similaire, le calage l'un par rapport à l'autre de deux éléments de construction de la structure, tels que par exemple un plancher par rapport à une poutrelle de soutènement, est réalisé en comblant directement l'espace situé entre les deux éléments de construction, avec du ciment mis en place manuellement. II est très difficile avec cette technique manuelle de calage de pouvoir obtenir une mise en charge ou en pression des deux éléments de construction l'un par rapport à l'autre, une fois que le ciment s'est solidifié. On peut éventuellement obtenir cette mise en charge ou en pression en maintenant écartés l'un de l'autre les deux éléments de construction, au moyen de vérins, pendant l'application du ciment, et en relâchant la pression exercée par les vérins, une fois le ciment solidifié. En pratique, cette technique de mise en pression s'avère très difficile à mettre en oeuvre , en outre, elle ne permet pas un contrôle dynamique de la pression qui s'exercera entre les deux éléments de construction, une fois les vérins relâchés. Le but principal de la présente invention est de proposer un dispositif et un procédé, qui permettent de simplifier et d'accélérer les opérations de calage ou de mise en pression de deux éléments de construction, et qui s'adaptent à tout type d'éléments de construction. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif et un procédé qui permettent d'effectuer un contrôle dynamique de la mise en pression de deux éléments de construction l'un par rapport à l'autre, et de fixer à un seuil prédéterminé l'effort de pression final exercé entre les deux éléments de construction. Ces buts sont parfaitement atteints grâce au dispositif de l'invention, pour le calage ou la mise en pression en continu de deux éléments de construction l'un par rapport à l'autre. De manière caractéristique, celui-ci comprend une poche qui comporte au moins deux ouvertures opposées, et qui, une fois interposée entre les deux éléments de construction, contient un matériau de remplissage ayant été injecté sous forme liquide par l'une des deux ouvertures, et capable de se solidifier à température ambiante. Le calage ou la mise en pression de deux éléments de construction au moyen d'un dispositif de l'invention sont réalisés de la manière suivante. On commence par positionner entre les deux éléments de construction le dispositif avec les deux ouvertures de la poche non obturées, puis on injecte dans la poche le matériau de remplissage sous forme liquide par une première ouverture, jusqu'à évacuation complète par la seconde ouverture de l'air initialement contenu dans la poche , les deux éléments de construction se trouvent alors calés l'un par rapport à l'autre, enfin, si l'on souhaite mettre en pression les deux éléments de construction l'un par rapport à l'autre, on poursuit l'injection après avoir obturé la seconde ouverture, jusqu'à obtention de la mise en pression voulue. Plus particulièrement, le matériau de remplissage utilisé sera un coulis de ciment ou une résine synthétique. Grâce à l'invention, on obtient avantageusement un calage, puis s'il y a lieu une mise en pression progressive des deux éléments de construction l'un par rapport à l'autre. Il est ainsi possible de contrôler continuellement en cours d'injection, l'évolution de la pression exercée par la poche sur les deux éléments de construction, et d'arrêter l'injection dès que cette pression atteint un seuil prédéterminé. Le contrôle de cette pression pourra être réalisé soit directement en mesurant la pression au niveau de la poche, soit indirectement en mesurant la déformation subie par l'un des deux éléments de construction sous l'effet de cette pression. Un autre avantage du dispositif de l'invention est qu'il permet d'obtenir un calage puis une mise en pression continus sur toute la surface des éléments de construction en contact avec la poche, contrairement à une mise en pression au moyen de vérins hydrauliques, qui se traduit par une contrainte localisée sur l'élément de construction au niveau des vérins. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante d'un mode particulier de réalisation d'un dispositif de calage et de mise en pression de deux éléments de construction de l'invention, laquelle description est donnée à titre d'exemple non limitatif et en référence au dessin annexé , sur lequel - la figure l est une vue en perspective d'une variante particulière de réalisation d'un dispositif de l'invention comportant une poche fixée sur un support, - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un plancher mis en charge sur une poutre de soutènement par l'intermédiaire d'un dispositif du type de celui de la figure l, - la figure 3 est une vue schématique en coupe des éléments de la figure 3, montrant le gonflement de la poche sous l'effet de la progression du matériau de remplissage en cours d'injection, - la figure 4 est une vue schématique en coupe de la surface d'une poche remplie, constituée d'un film synthétique à armature maillée, - et la figure 5 est une vue en coupe d'un bloc de ciment mis en pression par rapport au sol au moyen d'un dispositif perfectionné de l'invention, dont la poche contient une feuille de drainage permettant de maintenir les parois de la poche écartées l'une de l'autre. Si l'on se réfère à la figure l dans une variante particulière de réalisation, le dispositif l pour le calage ou la mise en pression de deux éléments de construction l'un par rapport à l'autre, comporte une poche 2 fixée sur un support 3. Dans l'exemple illustré, cette poche 2 est une enveloppe tubulaire aplatie , d'axe longitudinal 2c et dont les extrémités 2a et 2b sont fermées. Cette poche 2 sera par exemple obtenue à partir d'un film de résine synthétique armée de forme rectangulaire, dont les bords longitudinaux auront été préalablement solidarisés entre eux par thermosoudage, et dont les extrémités seront ensuite fermées selon la même technique. La poche 2 comporte en outre deux ouvertures 4a et 4b , situées à l'opposé l'une de l'autre. Plus particulièrement, ces deux ouvertures 4g 4b sont pratiquées respectivement à proximité des extrémités 2a et 2b de la poche 2, et sont pourvues chacune d'un oeillet de renforcement 5. Le support 3 est une pièce rectangulaire, avec une partie centrale 3a se prolongeant de part et d'autre, par deux rebords longitudinaux 3b et deux pattes latérales 3c situées de part et d'autre d'un rebord longitudinal 3b. Chaque rebord longitudinal 3b est incliné par rapport à la partie centrale 3a du support, en sorte de former avec celle-ci une cuvette pour le placement de la poche 2 ; chaque patte latérale 3c dont seulement trois d'entre elies sont représentées sur la figure 1, est repliée en sorte de faire sensiblement un angle droit par rapport à la partie centrale 3a du support. Ces pattes latérales 3c ont pour fonction de permettre le positionnement et le maintien provisoire du support 3 sur l'un des éléments de construction. Si l'on se réfère à la figure 2, un dispositif l' en tout point similaire au dispositif l de la figure lest utilisé pour caler et mettre en charge un plancher 6 par rapport à une poutre de soutènement longitudinale 7, en étant interposé entre ces deux éléments de construction. A cet effet, on positionne le dispositif 1' entre les deux éléments de construction 6 et 7 en plaçant la partie centrale 3a du support 3 contre la face supérieure 7a de la poutre de soutènement 7. Le dispositif 1' n'est pas à cet instant en contact avec la face inférieure 6a du plancher 6. La longueur de la poche 2 est sensiblement égale à celle de la poutre de soutènement 7. La largeur de la partie centrale 3a étant en outre sensiblement égale à la largeur de la face supérieure 7a de la poutre de soutènement sur laquelle elle s'applique, les pattes latérales 3c du support 3 viennent se positionner de part et d'autre de la poutre 7. Le dispositif l' se trouve donc maintenu en position, dans une direction transversale à la poutre 7 longitudinale par l'intermédiaire des pattes latérales 3c. Une fois le dispositif l' mis en place, on injecte dans la poche 2 par l'intermédiaire de l'une des deux ouvertures 4a 4b un matériau de remplissage 8 sous forme liquide, capable de se solidifier à température ambiante. Il s'agira par exemple d'un coulis de ciment ou d'une résine synthétique, du type résine époxy. Pour cela, on relie l'une des deux ouvertures 4a ou 4b, par l'intermédiaire de son oeillet de renforcement 5, à une pompe d'injection (non représentée). Cette pompe sera par exemple similaire à celle utilisée dans un domaine technique connexe, pour injecter du coulis hydraulique ou de la résine synthétique dans une structure en béton, en vue de sa restructuration ou de son étanchement. Lorsque l'on commence à injecter le matériau de remplissage 8 sous forme liquide par l'une des deux ouvertures 4a , 4b il est impératif que l'autre ouverture ne soit pas obturée, et puisse servir d'évent pour l'évacuation de l'air contenu initialement dans la poche 2 au fur et à mesure de l'injection du matériau de remplissage. Au cours de l'injection du matériau de remplissage 8, le dispositif 1' est maintenu en place sur la poutre 7 par les pattes latérales de fixation 3c du support 3 , les rebords 3b permettent en outre de canaliser l'écoulement du matériau de remplissage 8 en direction de l'ouverture 4a ou 4b faisant office d'évent. Ainsi, grâce aux effets combinés des rebords 3b et des pattes latérales de fixation 3c du support 3, on évite tout risque de mauvais positionnement de la poche 2 par rapport aux deux éléments de construction 6, 7, ou de désengagement du dispositif l' de l'espace situé entre les deux éléments de construction, sans qu'il soit nécessaire de maintenir manuellement en place le dispositif 1, en cours de remplissage. Dans le cas particulier du calage ou de la mise en pression de deux éléments de construction qui initialement ne sont pas en contact l'un avec l'autre, il est particulièrement avantageux que la poche 2 soit aplatie initialement, tel que cela a été décrit en référence à la figure 1. Cet aplatissement de la poche 2 permet d'une part de n'emprisonner initialement dans la poche qu'un un volume d'air minimum, et d'autre part d'éviter lors de l'injection du matériau de remplissage, la formation de poches d'air susceptibles de nuire au collage. En effet, lorsque l'on injecte le matériau de remplissage dans une poche aplatie 2 du type de celle de la figure 1, par exemple par l'intermédiaire de l'ouverture 4ss, l'ouverture 4k n'étant pas obturée, on observe une progression uniforme du matériau sous forme liquide à l'intérieur de la poche 21, jusqu'à l'ouverture 4k faisant office d'évent. Cette progression uniforme du matériau de remplissage à l'intérieur de la poche est illustré à la figure 3. Au démarrage de l'injection du matériau de remplissage, la poche 2 se gonfle localement au niveau de l'ouverture d'introduction 4a, jusqu'à ce qu'elle vienne localement en contact avec la face inférieure 6a, du plancher 6. Ce gonflement se traduit par un bourrelet 10 (figure 3). Il convient de remarquer que le matériau de remplissage 8 doit être suffisamment fluide pour être injecté dans la poche 2 , néanmoins cette fluidité doit être suffisamment faible pour obtenir le gonflement précité de la poche 2, et pour que le matériau de remplissage ne s'écoule pas directement jusqu'à l'évent de sortie 4b entre les parois aplaties de la poche 2. Si l'on poursuit l'injection du matériau de remplissage, le bourrelet 10 s'étend dans le sens de la flèche F (trait en pointillés), le matériau de remplissage 8 étant canalisé entre le plancher 6 et la poutre 7, et repoussant au cours de sa progression l'air résiduel contenu entre les parois aplaties de la poche 2, jusqu'à l'évent de sortie 4b. Lorsque le matériau de remplissage injecté arrive au niveau de l'ouverture 4b faisant office d'évent, et que l'on constate un débordement du matériau de remplissage 8 par cette ouverture, on obture l'ouverture 4b. L'espace situé entre le plancher 6 et la partie 7 est alors totalement comblé par la poche 2. Si l'on arrête l'injection, une fois le matériau de remplissage solidifié, le plancher 6 se trouve calé par rapport à la poutre de soutènement 7. La mise en pression, encore appelée mise en charge, du plancher 6 par rapport à la poutre de soutènement 7 est obtenue en poursuivant l'injection du matériau de remplissage sous une pression donnée, après que l'évent 4b ait été obturé. La poche 2 augmente alors en volume en exerçant une pression entre la face inférieure 6a du plancher 6 et la face supérieure 7a de la porte 7. Dans le cadre de l'invention l'arrêt de la pompe d'injection en cours de mise en pression, peut très facilement être effectué dès que la pression exercée par la poche 2 sur les deux éléments de construction 6 et 7 atteint un seuil prédéterminé. La mesure de cette pression peut par exemple se faire directement au niveau de la poche. Il est également envisageable d'arrêter la pompe d'injection dès que la déformation de l'un des deux éléments de construction atteint une valeur limite prédéterminée. Si l'on se réfère par exemple à la figure 2, la poutre de soutènement 7 repose sur deux appuis 9, dont un seul est visible sur cette figure. Lorsque l'on met en pression le plancher 6 par rapport à la poutre de soutènement 7 par l'intermédiaire de la poche 2 du dispositif 1', on observe un fléchissement de la poutre 7 entre ces deux appuis 9. La mesure de ce fléchissement donne une information sur la force de pression exercée par la poche 2 entre les deux éléments de construction 6 et 7. La mesure de ce fléchissement sera par exemple effectuée au moyen d'un comparateur mécanique, positionné sur un support indépendant de la poutre de soutènement 7 et donnant une mesure précise de l'écartement relatif entre la poutre 7 et ledit support. Lorsque ce fléchissement atteint un seuil prédéterminé, on arrête l'injection. Pour les opérations de calage lorsque le matériau de remplissage utilisé est un coulis de ciment, on utilisera nécessairement un coulis de ciment dit sans retrait, c'est-à-dire un coulis de ciment dans lequel ont été incorporés des adjuvants permettant d'éviter une réduction de volume lors de la solidification du coulis. Pour les opérations de mise en pression, on utilisera de préférence, mais non obligatoirement un coulis de ciment sans retrait. Ainsi, la solidification de ce coulis de ciment sans retrait n'entraînera pas une modification de l'effort de pression exercé entre les deux éléments de construction par la poche 2 du dispositif de l'invention. On a représenté à la figure 4 une poche 2 réalisée dans un film de résine synthétique à armature maillée 11, 12. Ce type d'armature permet d'obtenir un quadrillage de la surface de la poche 2. Ainsi, lorsque l'on gonfle la poche 2 avec la matériau de remplissage 8, on observe la formation, en surface de la poche, de bourrelets 13 localisés au niveau des mailles de l'armature. Ces bourrelets 13 présentent deux avantages. D'une part ils permettent à l'opérateur de contrôler tactilement le niveau de la pression dans la poche 2. D'autre part il a été constaté qu'en cas de déchirement ou de percement de la poche 2 au niveau de l'un des bourrelets 13, seul le matériau de remplissage, encore sous forme liquide, situé au niveau de ce bourrelet 13 avait tendance à s'évacuer de la poche 2 ; ainsi, le percement de la poche 2 occasionne une fuite du matériau de remplissage, qui est minime et qui n'est pas préjudiciable à l'action de la poche de calage sur les deux éléments de construction. Dans la plupart des applications du dispositif de l'invention, il existe initialement un espace entre les deux éléments de construction qui doivent être calés ou mis en pression l'un part rapport à l'autre, cet espace étant comblé au moyen de la poche après remplissage. Néanmoins, dans certaines applications, cet espace n'existe pas, les deux éléments de construction venant en contact l'un de l'autre en l'absence de poche. On citera par exemple le renforcement d'une semelle de construction au moyen de deux blocs de ciment de part et d'autre de la semelle. Dans ce type d'application, il est avantageux de pouvoir mettre en pression les blocs de ciment additionnels par rapport au sol, de manière à transférer sur chaque bloc de ciment additionne une partie de la charge supportée par la semelle. Dans l'éventualité où pour réaliser cette mise en pression, on place, entre le bloc de ciment et le sol, un dispositif de l'invention du type de celui de la figure 1, dont la poche possède des parois initialement accolées, il n'est pas possible de remplir la poche et d'obtenir le gonflement de celle-ci avec le matériau de remplissage. En effet, la pression du bloc de ciment sur la poche maintient les parois de celle-ci accolées et empêche le passage du matériau de remplissage, la circulation de ce matériau se faisant uniquement sur le pourtour extérieur du bloc de ciment. Si l'on se réfère à la figure 4, pou; pallier ce problème, on place à l'intérieur de la poche 2, une feuille de drainage 16. Cette feuille de drainage comporte sur toute sa surface des plots 17. En outre, cette feuille de drainage doit être suffisamment rigide pour que les plots ne soient pas écrasés sous la charge du bloc de ciment 14. Une fois la poche 2 mise en place, la feuille de drainage 16 permet de maintenir le bloc de ciment 14 écarté de la surface du sol 15. Ainsi, lorsque l'on injecte le matériau de remplissage 8 à l'intérieur de la poche, celui-ci peut circuler entre les plots 17, sous le bloc de ciment 14, et la poche 2 se gonfle et permet de mettre en pression le bloc de ciment 14 par rapport au sol 15, tel que cela a été décrit pour les dispositifs précédents. Dans un exemple précis de réalisation, la feuille de renforcement était une feuille de drainage, du type de celle utilisée en construction, pour effectuer le drainage de cloisons. Néanmoins on pourrait remplacer cette feuille de drainage par tout type de matériau de drainage, susceptible de résister à l'écrasement et permettant la circulation du liquide remplissage à l'intérieur de la poche. L'invention n'est pas limitée au mode particulier de réalisation qui vient d'être décrit , il est en effet possible de concevoir des dispositifs ne comportant qu'une poche et pas de support , la forme de la poche pourra être quelconque et sera choisie en fonction de la forme et de l'écartement des éléments de construction entre lesquels elle sera interposée. Les domaines d'application du dispositif de l'invention, pour le calage ou Les domaines d'application du dispositif de l'invention, pour le calage ou la mise en pression de deux éléments de construction l'un par rapport à l'autre, sont très variés. On citera à titre d'exemple non limitatif , le renforcement d'un plancher par rapport à un ensemble de poutrelles de soutènement, le calage et la mise en charge de nouvelles fondations, le calage de façades préfabriquées, la reprise en sous oeuvre de fondations , le calage et la mise en pression d'un ouvrage par rapport à sa structure métallique ou précontrainte de maintien, le maintien de structures en pierres de taille pendant leur transport, leur réparation ou leur confortement, la réalisation d'ouvertures de grande dimension dans des murs porteurs par mise en charge des poutres de reprise, I'une après l'autre,etc.... REVENDICATIONS 1. Dispositif (1, 1') pour le calage ou la mise en pression de deux éléments de construction (6, 7) I'un par rapport à l'autre, caractérisé en ce qu'il comprend une poche (2) qui comporte au moins deux ouvertures opposées (4a, 4b), et qui, une fois interposée entre les deux éléments de construction (6, 7), contient un matériau de remplissage (8) ayant été injecté sous forme liquide par l'une des deux ouvertures, et capable de se solidifier à température ambiante. 2. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que le matériau de remplissage (8) est un coulis de ciment, et de préférence un coulis de ciment sans retrait. 3. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que le matériau de remplissage (8) est une résine synthétique. 4. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la poche (2) est aplatie préalablement à l'injection du matériau de remplissage, en sorte de contenir un volume d'air minimum. 5. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que la poche (2) contient en outre un matériau de drainage (16) permettant de maintenir les parois de la poche (2) écartées l'une de l'autre, et apte à laisser circuler le matériau de remplissage à l'intérieur de la poche (2). 6. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce que la poche (2) est réalisée dans un film comportant une armature maillée. 7. Dispositif selon la revendication I caractérisé en ce qu'il comprend en outre un support rigide (3) sur lequel est fixée la poche. 8. Dispositif selon la revendication 7 caractérisé en ce que le support (3) comporte des pattes latérales (3c) pour son maintien provisoire lors du remplissage de la poche (2) et des rebords (3b) permettant de canaliser l'écoulement du matériau de remplissage (8) lors de son injection dans la poche 2. 9. Procédé de calage, et s'il y a lieu de mise en pression, de deux éléments de construction (6, 7) I'un par rapport à l'autre, au moyen d'un dispositif (1, 1') selon I'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il consiste à positionner entre les deux éléments de construction (6, 7) le dispositif (1, 1') avec les deux ouvertures (4a, 4b) de la poche (2) non obturées, à injecter dans la poche (2) le matériau de remplissage (8) sous forme liquide par une première ouverture (4a), jusqu'à évacuation complète par la seconde ouverture (4b) de l'air initialement contenu dans la poche (2), à obturer la seconde ouverture (4b), puis s'il y a lieu à poursuivre l'injection jusqu'à obtention de la mise en pression voulue des deux éléments de construction (6, 7). 10. Procédé de mise en pression selon la revendication 9 caractérisé en ce qu'il consiste en outre à mesurer l'effort de pression exercée par la poche (2) entre les deux éléments de construction (6.7) , et à arrêter l'injection des que cet effort atteint un seuil prédéterminé. Il. Procédé de mise en pression selon la revendication 10 caractérisé en ce que la mesure de l'effor, de pression est effectuée indirectement par mesure de la déformation de l'un des deux éléments de construction (6, 7).