Brevet FR3002568A1 — publié le 20140829

Description Domaine technique Appartenant à la technologie de procédé, cette invention s'adresse à rivaliser avec l'état actuel de la technique, nommément les dalles plates préfabriquées précontraintes : HOLLOWCORE Technique antérieure Comme c'est bien connu ce précédé dispose de deux avantages principaux qui se résument par un produit relativement léger (dalles partiellement creuses) nécessitant aucun coffrage (à travers un procédé d'extrusion) ; pourtant ce produit subit les inconvénients suivants - Une économie de béton plutôt restreint, due à la multiplicité des vides ce qui réduit cette économie (mesurée par rapport à la section pleine) à une fourchette de moins d'un tiers pour les dalles minces, à moins de la moitié pour les sections plus épaisses. - De par l'incontournable continuité du procédé d'extrusion, les résultantes dalles à longueur d'usine, doivent être sciées à des pièces de longueurs souhaitées, ce qui présente un investissement supplémentaire en machines adaptées et également en frais d'opération et de maintenance. - Finalement, la nature de ce procédé exclut toute introduction de ferraillage transversal ; ce qui entre en conflit avec les recommandations à observer dans des zones d'importante activité séismique Exposé de l'invention Introduction L'invention s'oriente donc à faire face aux inconvénients cité ci-dessus sans perdre beaucoup sur l'atout principal du procédé actuel (la haute mécanisation) ; et cela à travers passer de l'actuelle dalle HOLLOWCORE à une autre, à vide 1 3002 56 8 unique, que j'appellerai UNICORE, susceptible de presque doubler la fourchette d'économie actuelle. Pourtant, pour ce faire il me parait incontournable de retourner à une certaine approche de coffrage qui peut concurrencer la mécanisation du procédé actuel, et cela à travers : - Un montage et démontage s'apparentant à une approche modulée, mécanisée, simple et répétitive. - Procéder par paires de dalles (au lieu de l'actuelle approche individuelle) ce qui introduit l'aspect de jumelage (j'y reviendrai). Étant concentrée sur l'économie de matière, cette invention se confirme autant sur le plan écologiques, puisque la production de chacun des composant du béton armé nécessite une quantité très important d'énergie, et avec un tonnage gigantesque de telle branche d'industrie, l'impacte positive sur l'environnement sera palpable. Le cadre du procédé Avant d'aller plus loin il convient à préciser que l'invention prévoit moins d'options d'épaisseur que celles proposées par I'HOLLOWCORE ; en effet on se contente de quatre options à commencer par 260 mm et de 90 mm de différence (donc 260, 350, 440, 530 mm voir figure 1), étant donné que les dalles précontraintes plus minces (et partant de travées moins importantes) pourraient être facilement concurrencées avec d'autres solutions traditionnelles. Le Coffrage Pour bien cadrer les choses il convient de préciser que la dalle en question sera bétonnée en deux étapes (voit figure 1) comme suite : - Etape tapis : Un tapis de béton d'épaisseur dégressive (du coté au centre) qui se varie avec l'épaisseur de la dalle : (65 mm pour l'option d'épaisseur de 260 mm ; 75 mm pour celle de 350 mm ; 85 mm pour celle de 440 mm ; enfin 95 mm pour celle de 530 mm) ; ce tapis sera bétonné d'une manière complètement mécanisé (à travers à travers une lame adapté fixée sur un chariot du bétonnage) donc ici aucun coffrage ne sera nécessaire. 2 - Etape couvercle : C'est l'étape complémentaire qui donne la dalle sa géométrie finale (ici aussi l'épaisseur de la partie horizontal du couvercle suivra le même rythme de dégressivité d'épaisseur que ceux des tapis) et seulement dans cette étape que le coffrage entre en jeu. 70 Les composants du coffrage Toujours pensant en termes de deux dalles jumelles, les composants du coffrage sont trois types : - Segments extérieurs : Ils sont quatre segments : Deux périphériques et 75 deux mitoyens (disposés dos à dos) ; ils forment les faces latérales extérieures de chacune des deux dalles jumelles - Segments Intérieurs : En forme de « U » inversée ; il en faut deux pour former les deux masse de béton qui complète le bétonnage de la dalle ; cette masse sera désigné par le mot « couvercle » ; chacun de ces 80 couvercles est composé de deux éléments latéraux identiques, et un élément toiture - Segments séparateurs : ils sont trois différents types : séparateurs tapis ; séparateurs latéraux et finalement séparateurs toiture ; disposés à volonté pour obtenir les longueurs souhaitées des dalles ; leur géométrie est 85 identiques aux tapis et au couvercle pour assurer la continuité du bétonnage ; ils sont de 250 mm de largeur. Les deux premiers types vont être montés sur les segments extérieurs avant tout bétonnage ; le troisième type sera monté sur les segments intérieurs après le bétonnage du tapis. (Voir figure 5). 90 Les segments extérieurs (périphériques et mitoyens) - Les quatre segments sont articulés sur les des lignes parallèles fixes, créant trois bandes (les côtières auront 1200 mm chacune ; la centrale aura une largeur répondant à un assemblage adapté à l'ordre de 300 mm ; 95 voir figure 2) - Ces segments ont la même section, celle d'un Trapèze et de manière à restreindre la rotation d'un coté pour assurer une position auto-stabilisée, permettant le passage non gêné d'un chariot de bétonnage pendant l'exécution de l'étape tapis ; cette position sera appelée la position 3 0 d'ouverture (en contraste avec la position de fermeture qui correspond à celle du bétonnage du couvercle) La possibilité non restreinte de rotation à ce coté assure un choix libre de l'angle de la face extérieur de la dalle par rapport au vertical (proposé ici de faire 1/5 ; voir figure 2). 105 - Pendant le bétonnage individuel du couvercle les mêmes segments seront se rabattent en position de fermeture qui se stabilise à travers la triangulation qu'il fait avec son pair (l'autre segment mitoyen) ; le segment extérieur périphérique n'ayant pas cette possibilité il doit être étayé convenablement (voit figure 2) ; les point d'attaches seront disposés au 110 même endroit des articulations pour renforcer ces segment contre la poussée du béton frai. - Ces segments extérieurs sont fabriqués de bois lamelles collés, ils sont proposés de faire 530 mm d'hauteur nominale (la même de l'option maximale d'épaisseur), et de deux base de largeurs nominales de 75 et 25 115 mm ; Chacun de ces segments aura 9.6 m de longueur, il sera articulé sur quatre dispositifs d'articulation espacés l'un du suivante de 2400 mm laissant deux débordements identiques à chaque coté, de 1200 mm. - Tous les segments seront pré-perforés (aux endroits des articulations) de manière à créer cinq trous sur un axe perpendiculaire à la longueur du 120 segment, et à six hauteurs différentes comme suite (130 ; 175 ; 220 ; 310 et 355 mm) ; ces trous permettront de monter les segments intérieurs de coffrage sur les segments extérieurs (voir figure 4) Les segments intérieurs du coffrage 125 Comme précisé plus haut, l' « U » inversé se compose de deux ensembles latéraux, et un élément toiture qui, se reposant sur ces ensembles, complétera (avec la face supérieure du tapis) le contour du vide unique de la dalle. Les ensembles latéraux 130 - Chacun des deux ensembles latéraux (d'un lit jumeau) se constitue de double planches de 35 mm d'épaisseur chacune (totalisant, regroupées dos à dos, 70 mm d'épaisseur) ; leur longueur sera proposée - pour raison 4 3002 56 8 de maniabilité - de faire la moities des composant extérieurs décrits plus haut (donc 9.6 / 2 = 4.8 m) 135 - Ces planches sont de cinq largeurs différentes qui se dépassent (l'un du suivant) de 70 mm, de manière à répondre aux quatre options d'épaisseurs ; la plus étroite étant de 60 mm, les quatre ensemble sont donc de (60-130) ; (130-200) ; (200-270) ; (270-340). Comme les segments extérieurs, et aux même axe perpendiculaires aux 140 articulations, ces planches intérieures seront pré-perforées ; les planches de 60 et 130 mm de largeur seront perforées une fois au centre ; celle de 200 mm de largeur sera perforée quatre fois (à 10 et à 55 mm de chaque coté) ; celle de 270 mm de largeur sera perforée deux fois (à 45 mm de chaque coté), finalement celle de 340 mm de largeur sera perforée deux 145 fois (à 80 mm de chaque coté). - Chaque planche (hormis la plus étroite et la plus large) servira à former deux ensembles de planches intérieures, de deux options consécutives d'épaisseurs, (dans l'un elle sera la planche étroite, dans l'autre sera la planche large) 150 - Chacune des deux planches d'un ensemble doit pouvoir intégrer temporairement des articulations assurant une connexion rotative qui (de par la géométrie de connexion) peut réagir en ressort (voir figure 5 - a) ; ces articulations sont espacées de 3 m (1.5 m de chaque coté du entre de ces planches) permettant deux positions limites : 155 o Position dos à dos (les articulations entrent en fonction de ressort) : Les deux planches sont regroupées centre à centre, créant ainsi (à chaque coté) un pallier d'appui de 35 mm de largeur, et un buttoir de 35 mm d'hauteur, créant ainsi deux lignes longitudinales d'appui pour recevoir l'élément toiture. 160 o Position perpendiculaire (les articulations ouvertes) : Est assurée par la rotation de la planche étroite jusqu'elle butte contre la planche large ; privant ainsi l'élément toiture de ses deux lignes d'appui. 165 Chacune des deux planches d'un ensemble doit aussi pouvoir intégrer deux dispositifs d'attache démontables (un à chaque bout de la planche) de 3002 568 manière de pouvoir à les enchainer ensemble afin de pouvoir les tirer en dehors du vide unique lors du décoffrage (voir figure 3 ) 170 Éléments toiture L'élément toiture est constitué de deux composants : - Un module de tôle rectangulaire de largueur nominative de 1200 mm (légèrement vouté) ; ce module aura 4.8 m de longueur (égale à celles 175 des ensemble latéraux) - Deux éléments tubulaires périphériques munis de rainures adaptées loger les deux cotés longs de la tôle en question, afin d'assurer la transmission adoucie des poids du béton frais à chacun des deux seuils des planches décrites plus haut, et aussi pour faciliter le décoffrage (voir 180 figure 6). - Comme les éléments latéraux, les éléments toitures seront connecté bout à bout à travers leur deux tubes et pour la même finalité L'effet voute a pour but de rationaliser la section de la partie horizontale du couvercle (tout en se mettant en analogie avec la section du tapis), tout en 185 donnant à la tôle (de 2.5 à 3 mm d'épaisseur) assez de rigidité pour soutenir le poids du béton frais. Le décoffrage 190 Commençant par déboulonner les tiges connectant les segments extérieurs à ceux de l'intérieur, cela fait actionner l'effet ressort des articulations des planche intérieures ; en s'ouvrant elles libèrent les tubes (des éléments toitures) de leurs deux lignes d'appui ; cela ouvre la voie - après enlever les segments séparateurs - à décoffrer les dalle de ses constituant et les tirer en 195 dehors des vides Le cadre d'application du jumelage Il est à préciser que le jumelage ne touche pas le bétonnage des dalles (qui se fera individuellement) mais elle se limite à les accompagner se leur 200 manutention de leur lit jusque la pose finale sur place au chantier 6 3002 568 Pourtant il faut remarquer que telles qu'elles sont disposées les deux dalles subissent un décalage (à l'ordre de 300 mm), ce qui nécessite procéder par deux étapes : - L'étape manutention avec décalage à travers un dispositif d'attache 205 transversale adapté à cette étape (voir figure 7). - L'étape contacte qui se résume par serrer les deux dalles en une position de contacte latéral (après enlever ces dispositif et les remplacer par d'autres adaptés à cette position) cela se fait sur la plateforme d'évacuation. 210 - Cette plateforme d'évacuation jouera en même temps le rôle d'une grue, elle se constitue de deux portiques roulant sur railles ; ils sont indépendants permettant ainsi de les disposer à longueur souhaiter (en similitude avec le transport forestier), ces portiques auront une hauteur égale celle de stockage sur chantier donc à l'ordre de 6 m (voir figure 215 7) ; ils auront la possibilité de créer des plateformes superposées en étages moyennant des bars transversaux qu'on insert (après le levage des dalles jumelles) dans des ouvertures situées aux cotés verticaux de chaque portique de manière à couvrir une évacuation de dalle jumelées et étages et limiter à minimum le déplacement de telle grue plateforme. 220 7 REVENDICATIONS1. Ensemble de coffrage pour produire des dalles préfabriquées précontraintes à vide unique que j'appelle UNICORE, et cela par contraste aux conventionnelles dalles précontraintes à vides multiples HOLLOWCORE. 2. Ensemble de coffrage selon la revendication 1 et caractérisé par le fait que les lits de bétonnage de ces dalles, sont conçus en pairs identiques ce qui introduit l'aspect de jumelage. 3. Ensemble de coffrage selon les revendications 1 et 2 et caractérisé par sa constitution de deux types : Extérieurs (en forme de faces planes), et intérieurs (en forme de lettre « U » inversée). 4. Ensemble de coffrage selon la revendication 3 et caractérisé par le fait que les segments extérieurs sont constitués de quatre segments extérieurs : Deux périphériques et deux mitoyens ; ces quatre sont articulés sur des lignes parallèles fixes ayant la longueur des lits de bétonnage, ils sont juxtaposés pour faite une face continue de coffrage. 5. Ensemble de coffrage selon la revendication 4 et caractérisé par le fait que les sections de ces composants sont identiques ; cette section est en forme de trapèze qui en tournant d'un sens (sur ses articulations) il se bute contre une position limite (la position d'ouverture). 6. Ensemble de coffrage selon la revendication 3 et caractérisé par le fait que chacun des segments intérieurs (en forme de « U » inversée) est constitué de - deux ensembles latéraux (chacun est constitué de deux planches de largeurs adéquatement décalées, pour créer les combinaisons correspondant aux quatre options d'épaisseur de l'UNICORE) 1- Un élément toiture de tôle (légèrement vouté), dont les deux cotés longitudinaux sont protégés par leur insertion dans deux rainures de deux tubes métalliques adaptés, ces tubes se nichent dans l'angle qui se résulte du décalage de dimension entre les deux planches d'un ensemble quelconque. 7. Ensemble de coffrage selon la revendication 6 et caractérisé par le fait que chacun des deux ensemble latéraux est en scenario de montage/démontage (selon avant ou après le bétonnage) avec le segment extérieur adjacent. 8. Ensemble de coffrage selon la revendication 6, 7 et caractérisé par le fait que la connexion, entre les deux planches d'un ensemble latéral, est assuré à travers des articulations adaptées qui (tel qu'ils sont disposées) fonctionnent comme des ressorts, comprimés quand les planche sont en position dos à dos (position correspondant au montage) et libre en position perpendiculaire, (position correspondant au démontage) 9. Ensemble de coffrage selon la revendication 2 et caractérisé par le fait que Le jumelage se limite à la manutention, transport stockage jusque la pose définitive sur place, cela à travers deux types de dispositifs d'attache transversale : Dispositif à décalage (quand les dalles ont décalées) et un autre à contacte directe (après les avoir serrées cote à cote). 10. Ensemble de coffrage selon la revendication 2, 9 et caractérisé par le fait que la plateforme d'évacuation se constitue de deux portique indépendants montés sur railles, sont disposés pour remplir trois tache (manutention ; serrage ; et évacuation regroupée en étages. 2