Brevet FR2932500A1 — publié le 20091218

REGLE DE LISSAGE AUTOMATISEE POUR STRUCTURE EN MATERIAU DE CONSTRUCTION DE TYPE BETON La présente invention appartient au domaine de la construction de structures en matériaux de construction de type béton, plus précisément de parements ayant une surface présentant des courbes et/ou des virages. L'objet de la présente invention est un dispositif de lissage permettant de lisser un matériau de construction avec une règle de lissage afin d'obtenir une face supérieure nivelée du parement à réaliser. Plus particulièrement, mais de manière non limitative, l'objet de l'invention s'applique à la construction de parcs en béton pour skateboards ou patins à roulettes en ligne. Afin de lisser un matériau de construction, par exemple du béton, sur des surfaces courbes ou en virages, des règles de lissage avec des gabarits adaptés au profil de courbe sont généralement employées. Les gabarits de courbe sont conçus et réalisés par rapport au plan des ouvrages. De manière classique, ces règles de lissage aux gabarits courbes sont guidées manuellement pour lisser le matériau de construction sur la surface à réaliser afin de lui donner la forme au rayon de courbe souhaité. En effet, la tranche fine de la règle en contact avec le matériau de construction de la surface permet de suivre des virages plus ou moins serrés si elle est manipulée à la main.30 Dans un deuxième temps, la règle est retirée et des lissages perpendiculaires à celui de la règle de lissage sont effectués manuellement avec une taloche. Cette deuxième étape nécessite l'emploi d'échelles courbes ou l'utilisation de longues perches pour que la taloche puisse atteindre certains points de la surface du parement à réaliser. Ces deux étapes de lissage étant manuelles, elles posent les problèmes de l'homogénéité du lissage, d'un besoin très important en main d'oeuvre et de la pénibilité du travail. Une autre technique connue de réalisation de surfaces pour pistes de skateboard, en béton notamment, est la préfabrication de tronçons de piste par moulage de blocs de béton selon la forme souhaitée dans un atelier, puis le transport desdits blocs sur le site de construction de la piste et le raccordement entre eux desdits blocs pour former la piste. Le coût du transport s'ajoute au coût de réalisation, les jointures entre les blocs fragilisent la cohérence de l'ensemble de la piste. L'usure des jointures est plus rapide que l'usure des blocs de béton, compromettant la régularité de la piste. Parallèlement, dans le domaine de la construction sur place de parements en béton, le brevet n° WO2007070340 décrit un cylindre rotatif lissant, de longueur ajustable à la surface du parement à lisser, et muni d'un bras articulé pour contrôler son déplacement. Cette motorisation permet d'automatiser en partie le lissage. Ledit cylindre rotatif peut être utilisé sur des versants en pente. Il ne permet cependant pas d'effectuer des virages donc de lisser dans les courbes, le cylindre étant d'axe rectiligne. Par ailleurs, dans le domaine du parement des fonds de canaux pour irrigation, des machines connues permettent un lissage automatisé du béton sur de grandes surfaces planes en pente. Ainsi, le brevet n° US3450011 décrit un finisseur à béton composé de trois outils de lissage, une vis sans fin qui arase le béton à niveau, un cylindre rotatif qui homogénéise la surface, et une pale qui lisse le béton, respectivement montés dans l'ordre de leur utilisation sur la largeur de la surface à réaliser. Ces trois outils sont fixés à une structure, enjambant le canal, qui se déplace dans le sens d'avancée du chantier le long du canal d'irrigation. Lesdits outils sont mis en action l'un derrière l'autre par un déplacement automatisé d'un bout à l'autre de la structure qui les soutient, dans un sens perpendiculaire au sens d'avancée du chantier. La structure de soutien avance en continu pendant que les trois outils parcourent dans un sens la largeur du canal d'irrigation. Cependant le dispositif décrit est complexe, lourd et difficile à mettre en oeuvre. Egalement, le brevet n° US4360293 décrit une machine à coffrage glissant, extrudant le béton sous pression dans un moule d'extrusion. Le moule est supporté par une structure automatisée qui enjambe le canal à paver et avance le long dudit canal avec des chenilles. Les moules, souvent en acier, utilisés par ce type de machine, sont onéreux. Cependant ces machines, bien que présentant un rendement élevé, sont lourdes et peu maniables car elles ont un grand rayon de braquage inadapté pour les virages et les courbes. Ainsi, il n'existe pas dans l'art antérieur de dispositif permettant d'automatiser le lissage de parements réalisés en matériau de construction de type béton qui présentent, notamment, des courbes et des virages. Les règles de lissage utilisées jusqu'ici pour ce type de surface sont manipulées manuellement, nécessitent une main d'oeuvre importante et entraînent une pénibilité du travail. De plus, elles ne permettent pas d'avancer rapidement sur de grandes surfaces. Par ailleurs, les machines à lisser, relativement rapides sur de grandes surfaces, sont lourdes, complexes et très onéreuses. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients dans la réalisation de 5 parements en matériau de construction de type béton. A cette fin, selon l'invention, un dispositif de lissage d'un parement en matériau de construction de type béton, formé d'un châssis, enjambant ledit parement et muni de moyens de locomotion, d'un moyen de guidage 10 suivant deux bords parallèles dudit parement, et d'un outil de lissage dudit parement, est caractérisé en ce que ledit outil est une règle de lissage fixée audit châssis de sorte qu'elle ait un mouvement propre différent du mouvement linéaire du châssis. 15 Plus précisément, le mouvement propre de la règle est un mouvement alternatif transversal à la direction d'avancement du châssis. De plus, la règle est de forme longiligne, et sa dimension dans la direction d'avancement du châssis est très inférieure à sa dimension longitudinale. Selon une autre caractéristique de la présente invention, ledit moyen de locomotion consiste en des galets de guidage. De plus, ledit moyen de guidage consiste en deux rails parallèles sur 25 lesquels sont aptes à reposer lesdits galets. Plus particulièrement, les rails de guidage du châssis constituent les bords du coffrage dudit parement. 3o De manière préférentielle, la règle a une longueur ajustable à la dimension correspondante de la structure. 20 De plus, la règle est portée par au moins un chariot dont les roues sont guidées par deux rampes tubulaires suspendues sous le châssis dont le profil suit celui de la règle, lesdites rampes étant fixées au châssis par au moins un bras ajustable, ledit chariot étant relié à un vérin, lui-même fixé au châssis et imprimant un mouvement alternatif propre à la règle. Plus particulièrement, le parement à lisser comporte des pentes, des courbes et/ou des virages. Egalement à cette fin, selon l'invention, une méthode de réalisation d'un parement lisse dans un matériau de construction de type béton comprend (i) la mise en place d'un coffrage délimitant ledit parement, (ii) le coulage d'une couche dudit matériau dans ou sur ledit coffrage, (iii) la mise en place d'un châssis enjambant la surface du parement à lisser, reposant sur des moyens de locomotion guidés par des rails, et supportant une règle de lissage en contact par sa tranche avec ladite surface et ayant un mouvement alternatif propre, (iv) le déplacement dudit châssis le long desdits rails et la mise en mouvement de ladite règle, (iv) le lissage de ladite surface par le mouvement propre de ladite règle. Plus précisément, le mouvement propre de la règle est un mouvement alternatif transversal à la direction d'avancement du châssis. L'objet de l'invention est donc un dispositif et une méthode de lissage d'une surface de parement présentant, de manière non limitative, des courbes et/ou des virages. Le dispositif objet de l'invention comporte un châssis monté sur rails soutenant une règle de lissage dont les mouvements sont contrôlés de manière automatisée. La règle a des gabarits adaptables à la forme des courbes et des virages de la surface à lisser. C'est un outil beaucoup plus léger et maniable que les outils des machines de l'art antérieur. Une seule personne peut contrôler les mouvements du châssis et de la règle à l'aplomb de la surface. Le dispositif et la méthode objets de l'invention remplacent avantageusement le lissage, ou profilage, manuel des parements en matériau de construction de type béton, long et laborieux, par un lissage, ou profilage, mécanique automatisé. Du reste, le dispositif selon l'invention est capable de lisser des formes complexes en matériau de construction de type béton avec une précision millimétrique. En conséquence, la méthode selon l'invention permet d'effectuer toutes les formes de surface inclinée en trois dimensions. Les buts, objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, de modes de réalisations donnés à titre d'exemples non limitatifs, et représentés sur les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 est une vue latérale du dispositif objet de l'invention 20 disposé sur un parement en béton, lui-même montré en coupe. - la figure 2 est une vue détaillée partielle d'une extrémité du dispositif de lissage du côté de la règle de lissage. 25 - la figure 3 est une vue d'ensemble montrant en perspective le dispositif de lissage en situation sur la surface du parement en béton. - la figure 4 est une vue d'ensemble en perspective d'une autre forme de réalisation. 30 Les modes de réalisation de l'invention qui sont décrits ci-dessous concernent le lissage de surfaces de parements en béton armé destinés à constituer des pistes pour skateboards et/ou patins à roulettes en ligne. Cependant, les applications de la présente invention peuvent s'étendre, à titre d'exemple, à la construction de canaux d'irrigation, au parement des barrages et à la construction de piscines. Les applications de la présente invention sont extensibles à tout domaine de construction de toute structure, présentant des courbes ou des virages, recouverte d'une couche de matériau tel que, par exemple, le béton, le mortier, le ciment ou le plâtre. La figure 1 représente le dispositif de lissage objet de l'invention dans un premier mode de réalisation, en vue latérale, en position sur un parement fait d'une couche de béton à lisser. Le dispositif objet de l'invention comporte un châssis 1 longiligne inséré dans une gaine 2 à section carrée, elle-même reposant sur un montant 3A supérieur, l'extrémité distale du châssis 1 reposant sur un montant 3B inférieur. A l'extrémité des montants 3A et 3B sont montés des galets de guidage 5. Les galets 5 reposent sur deux rails 4 qui constituent, en outre, les deux bords inférieurs 7A et supérieurs 7B d'un coffrage limitant le parement à lisser 6 en béton. Les galets 5 peuvent être motorisés ou être tirés par des treuils à vitesse variable. Le châssis 1 comporte au moins deux bras 8 transversaux qui soutiennent deux rampes de guidage 9 tubulaires suspendues parallèlement au châssis et parallèles entre elles. Les rampes 9 sont placées entre le châssis et le parement en béton à réaliser. Sur les rampes 9 est apte à se déplacer au moins un chariot 10 avec des galets de guidage 11. Le chariot 10 soutient une règle de lissage 12. La règle 12 est en contact direct sur toute sa surface inférieure avec la surface du parement à lisser 6. Ses extrémités sont en contact par affleurement avec les rails 4. Le châssis 1 comporte au moins une équerre 13 reliée par son extrémité distale à un vérin 14 relié au chariot 10. Ledit vérin 14 contrôle la course du chariot 10 le long des rampes 9. L'équerre 13 est ajustable à la position que doit avoir la règle 12 au contact de la surface du parement à lisser 6, ladite position étant fonction de l'épaisseur de béton désirée. On entend par parement la surface apparente ou exposée d'une construction, la partie apparente d'une structure à ossature métallique ou la face destinée à rester apparente après la pose d'un matériau de construction de type béton sur une structure en construction. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 1, le châssis 1 est une poutrelle formée d'un réseau de barres métalliques soudées entre elles. Le montant 3B est relié directement au châssis 1 par une charnière 15 d'axe horizontal et/ou transversal à la structure. Le montant 3A est relié par une charnière d'axe horizontal 15 à la gaine 2. Ainsi l'écartement entre les montants 3A et 3B peut être réglé en fonction de la distance entre les rails 4 selon la distance entre les bords du coffrage 7A et 7B, et donc les dimensions du parement. Le châssis 1 se déplace le long des rails 4 entraîné par le roulement des galets 5. Le béton est déposé en aval du châssis 1 entre les bords du coffrage 7A et 7B sur une épaisseur homogène. Le châssis 1 avance sur le béton fraîchement déposé. La règle 12 est entraînée dans ce déplacement. Le châssis 1 est mû le long des rails 4 soit manuellement, soit par un moteur, soit robotisé. Le déplacement du châssis 1, dans une direction perpendiculaire à celle du plan de la figure, sur les rails 4 est linéaire. Ce déplacement est une translation, à vitesse constante, dans le plan de la surface du parement à lisser 6. Cette translation est parallèle aux rails 4 et aux bords inférieurs et supérieurs du coffrage 7A et 7B. La règle 12 est un élément longiligne à section droite rectangulaire ; elle peut être droite ou courbe sur sa longueur. Elle a une épaisseur comprise entre un millimètre et cinq centimètres. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 1, la règle 12 est en plusieurs tronçons, chaque tronçon présentant un profil de courbe ou un profil plan particulier. Dans la figure 1, la règle 12 est divisée en trois. Un premier tronçon à l'extrémité de ladite règle est concave, un deuxième tronçon central est plan et un troisième tronçon à l'autre extrémité est convexe. Les tronçons extrêmes de la règle 12 sont positionnés entre les montants 3A et 3B et affleurent les rails 4. Les tronçons de la règle 12 sont alignés l'un par rapport à l'autre sur la longueur de ladite règle. La règle 12 est en suspension au-dessus de la surface du parement à lisser 6 sur une hauteur égale à l'épaisseur de béton et sur la largeur des rails 4. Le chariot 10 porte une partie de la règle 12 par sa partie inférieure. Si la règle 12 comporte plusieurs tronçons, le dispositif comporte autant de chariots 10 que de tronçons de règle 12. Le ou les chariots 10 sont contraints à suivre les rampes de guidage 9 par l'intermédiaire des galets 11 disposés sur le dessus et sur le chant des dites rampes. Le chariot 10 est relié par sa partie supérieure à au moins un vérin 14. Le vérin 14 contrôle le mouvement du chariot 10 le long de la rampe de guidage 9. Le mouvement alternatif du vérin 14 permet d'imprimer au chariot 10 un mouvement alternatif de translation dans le plan de la surface du parement à lisser 6, perpendiculaire à la translation du châssis 1. Ledit mouvement alternatif entraîne avec lui la règle 12. Cet ensemble chariot 10, vérin 14 et règle 12 est le moteur du mouvement propre de la règle perpendiculaire au sens de déplacement de l'ensemble du châssis 1 dans le plan de la surface du parement à lisser 6. Le chariot 10 entraîné par le vérin 15 est mû le long des rampes 9 soit manuellement, soit par un moteur, soit robotisé. Dans le mode de réalisation illustré en détail par la figure 2, le châssis 1 est une poutrelle en acier creuse. L'équerre 14 est une barre en forme de U. La structure du chariot 10 est faite de deux barres en forme de U reliées entre elles par la règle 12 et comportant douze galets de guidage 11. Les montants 3A et 3B (3B non représenté sur la figure) ne comportent pas de charnière pour les relier au châssis. Les montants 3A et 3B sont articulés sur des étriers 16 sur lesquels sont montés les galets 5 roulant sur les rails 4. Ceci permet comme dans la réalisation de la figure 1 d'adapter le châssis aux dimensions de la structure, en particulier à la position des rails 4. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 3, la règle 12 est en une seule partie et de forme courbe. Elle suit la forme de la surface du parement à lisser 6, courbe elle-même. Le dispositif de lissage comporte alors un seul chariot 10 et un seul vérin 14. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 4, la règle 12 est en trois tronçons, la surface du parement à lisser 6 présentant deux courbes en sens inverse l'une par rapport à l'autre. Le tronçon central de la règle 12 est rectiligne et les tronçons extrêmes sont courbes. Le dispositif de lissage comporte alors trois chariots 10 et trois vérins 14. Dans une variante, un seul vérin 14 peut être installé pour contrôler le mouvement de trois chariots 10, si ces derniers sont solidaires les uns des autres. Sur le châssis 1, il est possible de monter ou de fixer des règles de profils différents. Dans les modes de réalisations illustrés en figures 1 et 4, la partie rectiligne de la règle 12 et de la rampe 9 peut être téléscopique et permettre un allongement des éléments 9 et 12 , par exemple jusqu'à 1 mètre pour suivre l'augmentation de la distance entre les rails supérieur et inférieur 4 lors du déplacement du châssis 1, dans le cas d'une surface de parement où la distance entres les rails supérieur et inférieur 4 n'est pas constante. L'allongement à apporter à la règle 12 et la rampe 9 peut être calculé et commandé électroniquement. Un autre objet de l'invention est une méthode de lissage mécanique automatisée. Ladite méthode comprend une étape de mise en place d'un coffrage délimitant le volume du parement à réaliser. La structure à réaliser peut être, mais de manière non limitée, une piste de skateboard en béton. Ladite méthode comprend une seconde étape dite de nivelage où le béton est versé dans le coffrage et est nivelé et compacté avec une légère surépaisseur. Dans une troisième étape, le dispositif de lissage, objet de l'invention, est posé sur les rails 4 longeant ledit coffrage, la règle de lissage 12 est au contact de la surface du parement à lisser et épouse sa forme. Le dispositif de lissage entame alors un parcours le long des rails 4 guidé par un seul ouvrier ou par un moteur. Le châssis 1 se déplace sur les rails 4 de manière linéaire, avec une faible vitesse d'avancement constante comprise entre environ 0,1 et 0,5 mètre par minute. Ladite vitesse d'avancement est contrôlée par un variateur soit intégré dans les galets 5 motorisés, soit associé à un treuil. Pour permettre le déplacement du châssis dans les virages, les galets 5 roulent alors à des vitesses différentes, par exemple, à l'aide de deux treuils tirant respectivement le bas et le haut du châssis 1. Dans une quatrième étape, la règle 12 effectue un mouvement alternatif le long des rampes 9 de guidage du dispositif à l'aide du chariot 10 et du vérin 14 ; ce mouvement est perpendiculaire au sens de déplacement du châssis qui soutien la règle de lissage. Ledit mouvement alternatif permet un lissage plus homogène de la surface du parement. Le mouvement de la règle 12 sur la surface du parement est la combinaison de son mouvement propre alternatif et de son déplacement, du fait de sa fixation au châssis 1, le long des rails 4. Généralement, mais de manière non limitative, la surface du parement à lisser 6 est en pente sur sa largeur. Plus particulièrement, la surface de parement peut avoir sensiblement la forme d'un huitième de sphère. Dans ce cas, le rail inférieur 4 a sensiblement la forme d'un cercle d'un rayon compris entre 5 et 50 centimètres, de préférence de 15 centimètres. Le galet inférieur 5 et le montant 3B sont remplacés par un pivot de diamètre adapté, de préférence 6 centimètres. Ainsi le châssis 1 balaye ladite surface de parement en tournant autour dudit pivot, le galet supérieur 5 suit alors le rail supérieur 4 sensiblement en forme de quart de cercle. Avec le dispositif objet de l'invention, on peut automatiser le passage d'une règle lissante sur un parement à lisser. La règle peut avoir de multiples profils pour la confection de formes complexes en béton. Le changement de profil d'une surface à l'autre est effectué en enlevant la rampe 9, les chariots 10, et la règle 12 qui sont fixées de façon amovible à l'aide de vis à pression et de goupilles. Dans un mode de réalisation préféré, le parement à lisser est réalisé avec une structure métallique avec un parement en matériau de type béton qui reproduit en trois dimensions un parc pour skateboards.30 Leur parement doit avoir une surface lisse homogène pour que les personnes pratiquant le skateboard puissent faire des figures où les risques de chutes et de blessures sont limités. Le coût de réalisation des parcs pour skateboard est considérablement diminué puisque l'automatisation du lissage du parement en béton par le dispositif objet de l'invention permet de réduire le temps passé et la main d'oeuvre à solliciter. Dans un autre mode de réalisation, le lissage homogène d'un parement en béton, de préférence armé, par le dispositif objet de l'invention permet de garantir une étanchéité de longue durée dudit parement. Le dispositif objet de l'invention peut alors être mis en oeuvre dans le lissage de parements pour fonds de piscines, pour parois de barrages ou pour le pavage de canaux d'irrigation. La règle 12 de lissage peut alors s'adapter par ses dimensions à différents chantiers. L'exemple ci-dessous illustre de manière non limitative un mode de mise en oeuvre de l'invention. Le dispositif objet de l'invention est disposé sur un parement en pente de forme identique à celui de la figure 4. Le parement à lisser est une piste de skateboard en cours de construction. Le rail supérieur 4 constitue l'élément appelé � coping � par les usagers de skateboard, constitué d'un tube en matériau galvanisé servant de jonction entre la courbe supérieure de la surface de parement et la plateforme (non représentée), sur laquelle s'appuie le parement, et permet aux usagers de la piste de skateboard d'effectuer des figures. Exemple illustratif de dimensions du dispositif représenté sur la figure 4: Rayon de courbure interne de la rampe 9 en partie haute : 44 cm Rayon de courbure externe de la rampe 9 en partie basse : 127 cm Espace entre la surface du parement et la rampe 9 : 13 cm Rayon de courbure interne de la surface de béton fini : 31 cm Rayon de courbure externe de la surface de béton fini : 140 cm Le châssis 1 se déplace au-dessus du parement à une vitesse constante comprise entre 0,1 et 0,5 mètre par minute, de préférence 0,2 mètre par minutes. Dans un plan sensiblement parallèle à la surface de parement, les chariots 10 effectuent entre 0,5 et 5 allers et retours par seconde, de préférence 1 aller et retour. On comprend que l'homme de l'art peut adapter les données de l'exemple ci-dessus à d'autres formes de structures nécessitant un parement en 15 matériau de construction de type béton le plus lisse possible. REVENDICATIONS1. Dispositif de lissage d'un parement (6) en matériau de construction de type béton, formé d'un châssis (1), enjambant ledit parement (6) et muni de moyens de locomotion (5), d'un moyen de guidage suivant deux bords parallèles dudit parement (4), et d'un outil de lissage dudit parement, caractérisé en ce que ledit outil est une règle de lissage (12) fixée audit châssis (1) de sorte qu'elle ait un mouvement propre différent du mouvement linéaire du châssis (1). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le mouvement propre de la règle (12) est un mouvement alternatif transversal à la direction d'avancement du châssis (1). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la règle (12) est de forme longiligne, et sa dimension dans la direction d'avancement du châssis est très inférieure à sa dimension longitudinale. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit moyen de locomotion consiste en des galets de guidage (5). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit moyen de guidage consiste en deux rails (4) parallèles sur lesquels sont aptes à reposer lesdits galets (5). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les rails (4) de guidage du châssis (1) constituent les bords (7A et 7B) du coffrage dudit parement. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la règle (12) a une longueur ajustable à la dimension correspondante de la structure. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la règle est portée par au moins un chariot (10) dont les galets (11) sont guidés par deux rampes tubulaires (9) suspendues sous le châssis (1) dont le profil suit celui de la règle (12), lesdites rampes (9) étant fixées au châssis (1) par au moins un bras ajustable (8), ledit chariot (11) étant relié à un vérin (14), lui-même fixé par une équerre (13) au châssis (1) et imprimant un mouvement alternatif propre à la règle (12). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la règle de lissage (12) a une forme la rendant apte à lisser le parement (6) comportant des pentes, des courbes et/ou des virages. 10. Procédé de réalisation d'un parement (6) lisse dans un matériau de construction de type béton comprenant (i) la mise en place d'un coffrage délimitant ledit parement (6), (ii) le coulage d'une couche dudit matériau dans ou sur ledit coffrage, (iii) la mise en place d'un châssis (1) enjambant la surface du parement (6) à lisser, reposant sur des moyens de locomotion (5) guidés par des rails (6), et supportant une règle (12) de lissage en contact par sa tranche avec ladite surface et ayant un mouvement alternatif propre, (iv) le déplacement dudit châssis (1) le long desdits rails (4) et la mise en mouvement de ladite règle (12), (iv) le lissage de ladite surface par le mouvement propre de ladite règle (12).30 11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le mouvement propre de la règle (12) est un mouvement alternatif transversal à la direction d'avancement du châssis (1).