Brevet FR2891562A1 — publié le 20070406

La présente invention concerne le domaine technique des éléments en béton préfabriqué ou fabriqué in situ, utilisés pour réaliser des accessoires de couverture des éléments de voirie ou, encore, par exemple mais non exclusivement, des éléments de structures. Dans le domaine ci-dessus, il est connu de fabriquer des dalles de béton utilisés en association avec des plots pour réaliser une surface de protection et de circulation sur les toits-terrasses par exemple. De telles dalles doivent alors présenter une très grande résistance à la flexion, dans la mesure où ces dernières se trouvent simplement maintenues par leurs quatre coins sur quatre plots, la partie centrale de la dalle ne bénéficiant d'aucun support. Ainsi, il n'est pas rare, pour obtenir une résistance suffisante et compatible avec les normes de sécurité en vigueur, de devoir réaliser des dalles présentant une masse de l'ordre de 30 kg pour une surface utile de forme carrée de 50 cm de côté. Or, si de telles dalles permettent effectivement de réaliser des dallages présentant des caractéristiques de résistance satisfaisantes, leurs poids les rendent particulièrement fastidieuses à mettre en oeuvre, inconvénient qui peut s'avérer rédhibitoire dans la mesure où il est de plus en plus difficile de trouver du personnel acceptant d'assurer une manutention manuelle de telles dalles. Ainsi, il est apparu le besoin de disposer d'un nouveau type d'élément en béton permettant, par exemple, de réaliser des dalles en présentant un poids moindre pour des caractéristiques de résistance mécanique au moins équivalentes à celles des dalles selon l'art antérieur. Afin d'atteindre cet objectif, l'invention concerne un élément en béton comprenant un corps de béton dont une face est pourvue d'une feuille métallique de renfort plane. Selon l'invention, l'élément en béton est caractérisé en ce que: - le corps en béton forme une dalle de circulation présentant une face de circulation et, à l'opposé, une face de renfort au niveau de laquelle la feuille de renfort est située - et la feuille de renfort comprend des éléments de liaison noyés dans le corps en béton, chaque élément de liaison étant découpé dans la feuille de renfort et replié pour présenter deux faces principales d'ancrage dont une partie au moins est inclinée par rapport à la feuille de renfort et s'étend à l'intérieur du corps en béton à distance de la feuille de renfort. Il est à noter que selon l'invention les faces principales d'ancrage des éléments de liaison forment des surfaces continues avec les deux grandes faces de la feuille de renfort. Selon l'invention, la feuille de renfort affleure alors la surface de la face correspondante du corps ou, au contraire, se trouve saillante par rapport à cette face correspondante du corps en béton, sans toutefois être entièrement noyée ou enrobée dans le béton. La mise en oeuvre d'une telle feuille de renfort permet d'augmenter, de façon très importante, la résistance à la traction ou à la flexion de l'élément en béton. Ainsi, il a pu être constaté une plus grande résistance à la rupture et, surtout, une augmentation de la résistance à la fissuration d'un élément en béton selon l'invention, constituant une dalle de voirie, par rapport aux caractéristiques mécaniques d'un élément en béton aux mêmes dimensions mais présentant une armature interne noyée pour constituer ce qui pourrait être appelé un béton armé traditionnel. Un élément en béton selon l'invention peut être, soit réalisé en usine pour constituer un élément en béton préfabriqué, soit réalisé au coulé in situ au moment de la mise en oeuvre. Selon l'invention, la feuille de renfort peut être réalisée en tout métal approprié et, de préférence mais non exclusivement, en tôle d'acier zingué ou galvanisé. Selon l'invention, les éléments de liaison sont susceptibles de présenter différentes formes ou conformations. Ainsi, selon une forme de réalisation de l'invention, chaque élément de liaison est découpé dans la feuille de renfort et embouti pour présenter une forme générale sensiblement tronconique convergeant vers l'intérieur du bloc de béton. Selon une autre forme de chaque élément de liaison est découpé dans la feuille de renfort et embouti pour présenter une forme générale sensiblement tronc pyramidale convergent vers l'intérieur du bloc de béton. Selon encore une autre forme de réalisation, chaque élément de liaison comprend une série de dents sensiblement triangulaires découpées dans la feuille de renfort en étant disposées en cercle et repliées pour s'étendre vers l'intérieur du bloc de béton en convergeant dans une même direction. Ainsi, la série de dents de chaque élément de liaison définit une sorte de tronc de cône. 2891562 3 Dans le cadre de cette forme de réalisation et selon une caractéristique de l'invention, les dents d'ancrage sont disposées autour d'une ouverture circulaire que présentant un diamètre compris entre 20 mm et 40 mm. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, chaque élément de liaison comprend une série de dents sensiblement triangulaires découpées dans la feuille de renfort en étant disposée selon un polygone et repliées pour s'étendre vers l'intérieur du bloc de béton en convergeant dans une même direction. Chaque série de dents définit alors une sorte de tronc de pyramide. Selon une autre caractéristique de l'invention et lorsque les éléments de liaison sont définis par des dents, certaines des dents peuvent être vrillées ou déformées localement pour augmenter leur ancrage dans le béton. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, chaque élément de liaison comprend entre 4 et 8 dents d'ancrage. Il a en effet été constaté que ces nombres de dents offrent bon compromis entre la résistance individuelle de chaque grand et la surface d'ancrage dans le béton. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, les moyens de liaison sont disposés en quinconce sur la feuille de renfort. Cette caractéristique avantageuse de l'invention permet d'obtenir une répartition homogène des éléments de liaison tout en préservant la résistance mécanique de la feuille de renfort. Bien entendu les différentes caractéristiques de l'invention peut être combinées entre elles selon différentes combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles. Par ailleurs, diverses autres caractéristiques de l'invention ressortent de la description ci-dessous effectuée en référence aux dessins annexés qui illustrent une forme préférée, mais non limitative, de réalisation d'un élément préfabriqué selon l'invention. La fig. 1 est une perspective schématique d'un élément en béton selon l'invention, formant une dalle de circulation. La fig. 2 est une section partielle, selon le plan II-II de la fig. 1. La fig. 3 est une perspective partielle d'une feuille de renfort constitutive de l'élément en béton illustré à la fig. 1. La fig. 4 est une perspective schématique d'un moule pour la fabrication de l'élément en béton selon l'invention, tel qu'illustré à la fig. 1. Les fig. 5 et 6 illustrent des étapes d'un procédé de fabrication de l'élément en béton selon la fig. 1. Un élément en béton selon l'invention est, par exemple, susceptible de constituer une dalle de passage ou de voirie, telle qu'illustrée à la fig. 1 et désignée dans son ensemble par la référence 1. Bien entendu, il ne s'agit là que d'un exemple préféré d'application de l'élément en béton selon l'invention qui pourra, également, être réalisé de manière à former, par exemple, un caniveau ou, encore, une poutre pour la réalisation de planchers préfabriqués ou, encore, tout autre élément fonctionnel et/ou décoratif du béton. Comme cela ressort de la fig. 1, l'élément 1 comprend un corps de béton 2 qui présente, selon l'exemple illustré, une forme générale parallélépipédique. Le corps 2 comprend alors une face de passage ou de circulation 3 et, à l'opposé de cette face de circulation 3, une face 4 qui sera dite de renfort, au niveau de laquelle est placée une feuille de matériau de renfort qui est solidaire de la face de renfort 4 Selon l'invention, la feuille de renfort 5 peut être réalisée en tout matériau approprié. Selon l'exemple illustré, la feuille 5 est réalisée dans un flan de métal traité contre la corrosion, tel que de l'acier galvanisé. Bien entendu, il pourrait être envisagé de mettre en oeuvre un autre type de traitement anticorrosion ou, encore, un flan d'acier inoxydable. Afin d'assurer une liaison entre la feuille de renfort 5 et le corps de béton 2, l'invention prévoit également de mettre en oeuvre des moyens ou éléments de liaison 10. Selon l'invention, ces éléments de liaison 10 sont obtenus par défonçage-emboutissage ou par découpe et pliage de la feuille de renfort 5. Selon l'exemple illustré et comme cela ressort plus particulièrement de la fig. 3, les éléments de liaison 10 sont disposés en quinconce en étant répartis de manière sensiblement uniforme sur toute la surface de la feuille de renfort 5. Selon l'exemple illustré, chaque élément de liaison 10 comprend une série de six dents triangulaires 11 disposées en un cercle ou autour d'une ouverture sensiblement circulaire présentant un diamètre compris entre 20 mm et 40 mm. Comme cela ressort plus particulièrement de la fig. 1, les dents 11 de chaque élément de liaison 10 sont inclinées par rapport à la feuille 5 pour converger dans une même direction et définir ainsi une sorte de tronc de cône particulièrement favorable à l'ancrage de la feuille de renfort 5 dans le béton. Il sera remarqué que chaque dent d'ancrage présente deux faces principale d'ancrage chacune dans la continuité d'une grande face de la feuille de renfort. Les faces principales d'ancrage sont donc inclinées par rapport à la feuille de renfort et s'étendent à l'intérieur du corps en béton à distance des grandes faces de la feuille de renfort. Afin d'augmenter encore cet ancrage, il peut être envisagé de vriller toutes ou certaines des dents 11. L'élément en béton 1, ainsi constitué, est fabriqué en mettant en oeuvre un moule 15, tel qu'illustré à la fig. 3, présentant au moins une empreinte 16 à la forme de l'élément à réaliser. Par ailleurs, il est préparé une charge de béton qui peut être de toute nature appropriée, en fonction notamment de l'usage de l'élément préfabriqué 2, étant entendu que le terme béton est utilisé ici au sens large pour désigner des mélanges de ciment(s), granulats (sables et/ou graviers et/ou gravillons) et eau, ainsi que, éventuellement, des adjuvants divers. De tels adjuvants peuvent posséder, par exemple mais non exclusivement, une fonction plastifiante, une fonction décorative ou, encore, une fonction retardante ou autre. L'empreinte 16 du moule 15 est alors remplie de béton, comme illustré fig. 5, puis, avant prise et séchage de ce dernier, la feuille de renfort 5 est placée sur la charge de béton, de manière à y inclure les éléments d'ancrage 11, comme le montre la fig. 6. Après prise du béton, l'élément en béton selon l'invention est démoulé. Il pourrait, également, être envisagé de fabriquer l'élément en béton selon l'invention en plaçant, tout d'abord, la feuille de renfort au fond de l'empreinte 16 des picots orientés vers le haut, puis en remplissant l'empreinte 16 de béton. L'élément en béton 1 selon l'invention, ainsi obtenu, présente la particularité de posséder une très grande résistance à la flexion ou à la traction et, plus particulièrement, une résistance plus importante à la fissuration que les éléments en béton armés traditionnels, dans lesquels les armatures sont complètements noyées dans le corps de béton. L'invention permet, par exemple, des dalles de formes carrées de 50 cm de côté et présentant un poids de 14 kg qui respecte les normes de résistance mécanique pour les dalles, dites étancheur , alors que sans feuille de renfort une dalle présentant la même forme générale carrée de 50 cm de côté et respectant les mêmes normes de résistance mécanique possède une masse de 28 kg. L'invention permet donc, par l'incorporation à la surface du corps de béton de la feuille de renfort, de réduire substantiellement, à résistance mécanique équivalente, la masse de l'élément en béton, de sorte qu'il est possible d'obtenir des éléments préfabriqués ou non qui peuvent être facilement transportés et de réduire la quantité de béton mis en oeuvre. Afin de démontrer cette supériorité des caractéristiques mécaniques de l'invention, il a été réalisé une série d'essais comparatifs. Ces essais ont été effectués en mettant en oeuvre, pour tous les éléments testés, un même béton dont la composition en poids est la suivante: ^ eau 8,5 % ^ sable: 48,5 %, ^ gravillon: 27,5 %, ^ ciment: 15,5 %, ^ adjuvant plastifiant et entraîneur d'air: 1,1 % en poids de ciment. Ce béton présentant une résistance à la compression de 35 MP à 7 jours. Il a alors été réalisé des dalles de différentes épaisseurs et dimensions selon l'invention, mais également des dalles sans renfort, avec un renfort noyé formé par un treillis d'acier ou avec un renfort noyé formé par un treillis de fibres de carbone. Les résultats de ces essais sont présentés dans le tableau ci-dessous qui reprend les valeurs mesurées après 7 jours de séchage des dalles testées. Côté Epaisseur Poids Nature du Charge de Charge de Contrainte de Contrainte de (mm) (mm) (kg) renfort fissuration rupture fissuration rupture (daN) (daN) (MPa) (MPa) 210 25 2,6 Aucun 310 310 7,3 7,3 210 25 2, 5 treillis 330 845 7,7 19,9 acier noyé 210 25 2,5 treillis 500 1310 11,7 30,7 carbone noyé 210 25 2,5 feuille 2 110 2 480 49,4 58,1 selon l'invention 400 25 9,3 Aucun 309 309 7,3 7,3 Côté Epaisseur Poids Nature du Charge de Charge de Contrainte de Contrainte de (mm) (mm) (kg) renfort fissuration rupture fissuration rupture (daN) (daN) (MPa) (MPa) 400 25 9, 3 feuille 1800 2250 51 58,1 selon l'invention 400 48 18 Aucun 1120 1 120 7,2 7,2 500 25 14,6 Aucun 312 312 7,4 7,4 500 25 14,6 treillis 370 1 080 8,8 25,7 carbone noyé 500 48 28 Aucun 1140 1140 7,3 7,3 500 24 14 feuille 1 700 2100 56,2 64,7 selon l'invention Il apparaît que l'invention permet, par l'incorporation de la feuille de renfort, de réduire substantiellement, à résistance mécanique équivalente, la masse de l'élément en béton, de sorte qu'il est possible d'obtenir des éléments préfabriqués ou non qui peuvent être facilement transportés et/ou de réduire la quantité de béton mis en oeuvre. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples ci-dessus et, notamment, à la réalisation de dalles, et diverses modifications peuvent y être 10 apportées sans sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1 - Élément en béton comprenant un corps de béton (2) dont une face est pourvue d'une feuille métallique de renfort plane (5) caractérisé en ce que: - le corps en béton forme une dalle de circulation présentant une face de circulation (3) et, à l'opposé, une face de renfort (4) au niveau de laquelle la feuille de renfort (5) est située - et la feuille de renfort comprend des éléments de liaison noyés dans le corps en béton, chaque élément de liaison (10) étant découpé dans la feuille de renfort et replié pour présenter deux faces principales d'ancrage dont une partie au moins est inclinée par rapport à la feuille de renfort et s'étend à l'intérieur du corps en béton à distance de la feuille de renfort. 2 - Élément préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément de liaison (10) est découpé dans la feuille de renfort et embouti pour présenter une forme générale sensiblement tronconique convergeant vers l'intérieur du bloc de béton. 3 - Élément préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément de liaison (10) est découpé dans la feuille de renfort et embouti pour présenter une forme générale sensiblement tronc pyramidale convergent vers l'intérieur du corps en béton (2). 4 - Élément préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément de liaison (10) comprend une série de dents (11) sensiblement triangulaires découpées dans la feuille de renfort (5) en étant disposées en cercle et repliées pour s'étendre vers l'intérieur du corps en béton (2) en convergeant dans une même direction. 5 - Élément préfabriqué selon la revendication 4, caractérisé en ce que les dents d'ancrage (11) sont disposées autour d'une ouverture circulaire que présentant un diamètre compris entre 20 mm et 40 mm. 6 - Élément préfabriqué selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque élément de liaison (10) comprend une série de dents (11) sensiblement triangulaires découpées dans la feuille de renfort en étant disposée selon un polygone et repliées pour s'étendre vers l'intérieur du corps en béton (2) en convergeant dans une même direction. 7 - Élément préfabriqué selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que certaines des dents (11) sont vrillées ou déformées localement pour augmenter leur ancrage dans le béton. 8 - Elément préfabriqué selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que chaque élément de liaison (10) comprend entre 4 et 8 dents d'ancrage. 9 - Elément préfabriqué selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les éléments de liaison (10) sont disposés en quinconce sur la feuille de renfort (5).