Brevet FR3067959A1 — publié le 20181228

Description Domaine technique Appartenant à la technologie de procédé cette demande de brevet propose une nouvelle approche à l'actuelle extrusion de panneaux creux à base de béton (commercialement introduit sous le nom « Hollow Core »), cela en vue de rationaliser ses actuels produits (dalles précontraintes; panneaux muraux légers) et d'élargir son champs d'application pour inclure les escaliers et les poteaux. Technique antérieure A la différence de l'actuel mode d'extrusion en mode de produit fini, l'approche évoquée procède par sous-produits, cela en forme de constituants (à composer en produits finis) et de modules (à disposer, selon exigences, en configurations finales) cela dans un cadre qui rend possible (comme c'est le cas des profils d'acier) de les produire avant et indépendamment de la commande. Exposé de l'invention D'abord il convient de préciser que chaque type des proposés sous-produits est extrudé en forme de dalles regroupant un nombre de ceux-ci ; ces dalles (de la même largeur standard adoptée par les actuelles) sont à découper manipuler stocker transporter comme par l'actuel procédé, et sur les mêmes infrastructures industrielles, puisque leur dissociation en sous-produits individuels ne survient qu'après leur transport à leur destination finale. Donc à part une intervention au niveau du train d'extrusion (en l'occurrence son mécanisme d'extrusion qui doit être restructuré) rien ne change. - La restructuration (voir figure 1) Pour commencer je rappelle que l'actuel train est essentiellement constitué de trois éléments (Zone ouverte recevant le béton frais; mécanisme d'extrusion ; et finalement zone confiné où l'extrusion prend lieu) et que l'actuel mécanisme d'extrusion est en forme de consoles dont chaque est constituée de deux pièces articulées bout à bout : o Celle qui convoie le béton frai de la zone ouverte à la zone confinée, elle est en forme d'hélice de longueur égale à celle de la zone ouverte. o Celle qui assure le coffrage des creux, elle est en forme d'un corps inerte, de géométrie correspondante à celle des creux, elle fait 2 l'extension de la pièce convoyeuse jusqu'au bout de la zone confinée. Cela étant la restructuration se présente comme suit : o Ces deux pièces ne font pass une seule console mais deux, 5 indépendantes l'une de l'autre et installées l'une (la coffreuse) dans l'autre (la convoyeuse). o La convoyeuse est en forme de « tire-bouchon » et de longueur égale à celle de la zone ouverte. o La coffreuse (de longueur couvrant les deux zones) est : 10 - Conditionnellement et restrictivement rotative : - Conditionnellement parce que sa rotation est subordonné au déplacement du train - Restrictivement parce qu'elle est à activer seulement pour accompagner l'extrusion d'un seul des quatre 15 sous-produits proposés (j'y reviendrai). - Constituée de deux composants attachés solidairement bout à bout : - L'un est « contenu » dans le tire-bouchon - L'autre est « saillant » dans la zone confinée. 20 - Le composant contenu est un corps cylindrique simple qui occupe - avec une liberté de rotation - la totalité de l'espace central du tire-bouchon). - Le composant saillant est un choix d'une des quatre options de coffrage des creux des quatre types de sous-produits 25 (mentionnés plus haut), ces composants jouent comme des corps de coffrage mais aussi de séparation de ces regroupés sous-produits. - Pour trois de ces options, ce composant n'a rien de particulier par rapport à l'actuelle extrusion, seulement pour 30 la quatrième (celle qui correspond au modules poteaux) celui-ci est distinguée par sa géométrie en forme de corps cylindrique doté d'une denture hélicoïdale (assimilable à un boulon). 3 o Cette restructuration doit inclure la possibilité de recevoir de supplémentaires et optionnelles consoles qui n'ont pas autre finalité que créer un plan (ou un corps) de séparation de certains sous-produits (à monter pour les cas concernés (les poteaux et les 5 murs légers) et à démonter pour les deux cas restant (les dalles et les escaliers). o Finalement la restructuration inclue l'ajout d'un dispositif d'alimentation en ferraillage transversal (j'y reviendrai). - Les proposés sous-produits 10 Ceux-ci sont de deux types : o Des constituants à partir desquels on compose un produit final (les dalles précontraintes et les escaliers) o Des modules (à plusieurs options dimensionnelles) à partir desquels on s'adapte à une configuration dimensionnelle 15 prédéterminée (les panneaux muraux légers, et les poteaux). Les deux constituants des proposées dalles précontraintes Le défi à relever envers produire avant et indépendamment de la commande, est en grande partie celui de transport dû à la lourdeur des composants en béton armé ce qui emprisonne ceux-ci dans un rayon 20 restreinte, et partant limite la production à l'échelle de ce celui-ci, ce qui nécessite : o D"alléger ces constituant (d'où le choix des dalle en géométrie de « T»). o Faciliter leur manutention et transport (d'où l'évoqué mode 25 d'extrusion regroupée). o Traiter avec un nombre plus grand de ces «T» (d'où le choix d'une couverture latérale étroite de 600 mm de largeur) o S'orienter vers un domaine de structure qui remplissent les deux conditions de sollicitations d'exploitation modérées, et d'ample 30 demande (d'où le choix des logements sociaux). Revenant aux deux constituants ils sont en forme de Poutrelles précontraintes en géométrie de «I» et de tablier non-armés en forme de « [ », (voir figure 2) 4 o Les poutrelles sont à plusieurs options de dimensionnement (j'en ai proposé trois correspondant à trois proposés groupes de travées (à partir de 5.4 m et en incrément de 60 cm jusque 10.2 m, (5.4; 6.0; 6.6); (7.2; 7.8; 8.4) et (9.0; 9.6; 10.2 m). 5 o Les tabliers ont la particularité de ne pas être disposés sur les poutrelles mais en position centrale entres celles-ci, et à couverture latérale partielle (j'ai proposé 400 mm). Cette disposition appelle à un complément de section que je présente en forme d'une bande de béton coulé sur place, légèrement armé, épousant 10 la tête de la poutrelle en forme de mini-tablier de 600-400 = 200 mm de résultante largeur. Les deux constituants des escaliers Ici le défi s'adresse (à côté de la complexité géométrique des escaliers) à l'incompatibilité de l'extrusion (telle qu'elle est pratiquée) avec assurer 15 une continuité structurale entre ses extrudés produits et les autres coulés sur place (dans notre cas les paliers), ce que le procédé « poste ferraillage » (j'y reviendrai) rend compatible. Cela étant il s'agit de deux constituants (lit porteur, et marches portées voir figure 3). 20 o Lits porteurs Le seul sous-produit qui n'est pas extrudé en mode regroupé, il est de largeur standard (proposée de 1200 mm) et d'épaisseur nervurée (proposée de 150 mm) et de géométrie compatible avec le montage ultérieur des marches (sur chantier). 25 Ces constituants portent les suivantes particularités : - Ils sont extrudés à l'envers sur une piste de bétonnage compatible avec la géométrie recherchée. - Ils sont extrudés en mode de poste ferraillage (évoqué plus haut) caractérisé par le fait que les creux (de diamètre 30 légèrement plus grand que ceux des bars de ferraillage) sont destinés à héberger ceux-ci avent d'y injecter (en seconde étape après le durcissement et découpage et la mise à l'endroit des lits) en mortier pour ancrer ces bars dans le corps du lit. 5 - Ces bars doivent déborder de chaque côté suffisamment pour assurer la continuité structurale (évoquée plus haut) avec les paliers concernés o Marches portées 5 A l'exception de la règle d'extrusion regroupée en dalles, les marches (découpées à petite longueur proposée de 1200 mm et paquetées en forme conventionnelle de palettes) sont extrudée en mode regroupées mais individuel (pas en forme de dalles comme les autres sous-produits). 10 Les modules des éléments muraux légers (voir figure 4) Extrudés en deux épaisseurs (à 100 mm pour les modules intérieurs, et 300 mm pour ceux des façades) le défi ici est à double aspects (dimensionnel d'un côté, et écologique de l'autre : o La flexibilité dimensionnelle 15 Il s'agit de pouvoir couvrir à travers un minimum nombre de modules (proposées de 150; 300; 450 et 1200 mm de largeur) toutes les largeurs à multiplication de la base de la modulation (dans mon cas de 150 mm) et de n'importe quelle hauteur (standards dans notre cas de produire indépendamment de la 20 commande). Cette flexibilité s'applique aussi sur les ouvertures (portes, fenêtres) moyennant des talons et des caps découpés à multiplication du même base modulaire à travers quatre modules (proposé en deux hauteurs de 300 et de 450 mm en deux types : talon et cap). 25 o L'avantage écologique De structure cellulaire et proposée en agrégats de copeaux de déchet de bois (que je vais appeler béton fibreux) les vides de l'option façade (proposés de 300 mm d'épaisseur) sont (au proposé cas) en rythme de succession de 150 mm. 30 Ces vide (de l'ordre de 100X225 mm et présents sur toute la périphérie de l'immeuble, donne la possibilité d'héberger (en tant que coffrage permanent à endroit et de nombre en correspondance avec les sollicitations provenant de la poutre 6 périphérique concernée) des groupes de mini-poteaux ferraillés et coulés conventionnellement sur place. A part l'économie ainsi effectuée sur le plan des coûts directs, cela proscrit totalement toute possibilité d'existence des ponts de froid, 5 et partant contribuent décisivement à l'économie d'énergie. Les modules poteaux (voir figure 5). Les poteaux (les plus couteaux parmi les composants structuraux/m3) n'ont pas pu bénéficier jusqu'alors des aspects positifs de l'extrusion, le handicape était l'absence de possibilité d'intégrer du ferraillage 10 transversal dans la section extrudée ; un défi que cette demande de brevet prétend avoir relevé: L'intégration du ferraillage transversal pendant l'extrusion S'agissant (selon ma proposition) de modules creux à base de 150 mm et de proposées trois options de (150X150; 150X300 et 150X450 mm) à 15 déployer en mode individuel ou regroupé à volonté, l'intégration en question se présente comme suit : D'abord il convient de rappeler que c'est la poussée du béton frai contre une butée située au début de la piste de bétonnage - puis contre le béton frai lui-même - qui fait déplacer le train sur la piste de bétonnage, et de 20 préciser que la corde flexible (provenant de l'ajouté dispositif d'alimentation progressive en ferraillage transversal) doit parcourir la denture hélicoïdale du concerné composant saillant, avant d'être attaché à un point fixe au début de la piste d'extrusion avant le départ du train. Cela étant et à travers la conditionnelle rotation (expliqué plus haut) la 25 pièce coffreuses (et avec elle son composant saillant) entrer en rotation dès que le train commence à se déplacer, et en rythme de ce déplacent. Ce faisant et de par sa géométrie (évoqué plus haut) ce composant (qui a été assimilé à un boulon) commence à se dévisser de la section bétonnée (semi rigide) en laissant la corde de ferraillage transversal (que sa denture 30 hélicoïdale héberge) derrière lui sans brusquer le béton frai qui l'enrobe. Les vides ce ces poteaux sont à remplir (après le montage sur chantier) en béton de qualité choisie, avec ou sans (selon les sollicitations) y insérer de supplémentaire ferraillage longitudinal 7 Description sommaire des dessins (Figure 1/6) Train d'extrusion à plusieurs option - détails schématiques Met le lien entre l'architecture de l'actuel train (à maintenir) et la partie à restructurer (son mécanisme d'extrusion) (Figure 2/6) Sous-produits des dalles précontraintes en géométrie de « T », poutrelle, tabliers Montre l'approche d'extrusion regroupé des deux constituants de la dalle « T », (poutrelle et le tablier) (Figure 3/6) Sous-produits des escaliers, lit, marches Montre l'approche à extrusion des deux constituants des escaliers (Figure 4/6) Modules d'éléments muraux légers, détails modulaires Montre l'approche à extrusion regroupé des éléments muraux légers, et les détails modulaires de base (Figure 5/6) Modules poteaux, détails d'extrusion Montre l'approche à extrusion regroupé des modules de poteaux escaliers. (Figure 6/6) Disposition générale, sous-produits dalles/modules REVENDICATIONS1. Installation d'extrusion des panneaux creux en béton caractérisé en ce qu'elle comporte deux consoles d'extrusion, qui sont indépendantes l'une dans l'autre, et installées l'une dans l'autre : - Une pièce convoyeuse est en forme de tire-bouchon et de longueur égale à celui de la zone ouverte recevant le béton frais. - -Une pièce coffreuse optionnellement rotative au rythme du déplacement du train sur la piste de bétonnage, de longueur couvrant les deux zones (ouverte et confinée, où l'extrusion prend lieu) constituée de deux composants attachés bout à bout, l'un contenu dans le tire-bouchon formé d'un corps cylindrique simple occupant avec une liberté de rotation la totalité de l'espace central du tire-bouchon, l'autre saillant dans la zone confinée. 2. Installation d'extrusion de panneaux creux en béton selon la revendication 1, destinée à la production de modules poteaux, caractérisée en ce que le composant saillant est en forme de corps cylindrique doté d'une denture hélicoïdale et en ce que l'installation comprend un dispositif d'alimentation progressive en ferraillage transversal 3, Procédé de fabrication de dalles précontraintes à l'aide de l'installation suivant la revendication 1. caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivant : - Extruder des poutrelles en géométrie de «I» en plusieurs options de gabarits en ligne avec plusieurs options de travées (proposées en trois gabarits couvrant trois groupes de travées de 5.4 à 10.2 m et par incrément de 60 cm), - Extruder des tabliers en géométrie de « f » à gabarit unique et à travées en ligne avec celles des poutrelles, - Disposer le tablier au centre entre deux adjacentes poutrelles, à couverture latérale partielle, - Couler sur place un complément de tablier (en forme d'une bande de béton légèrement armé » épousant la tête de la poutrelle concernée. 4. Procédé de fabrication de constituants d'escalier à l'aide de l'installation suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - Extruder (d'un seul coup) le lit porteur à l'envers sur une piste de bétonnage compatible avec la géométrie recherchée, en mode de post-ferraillage caractérisé par le fait que l'extrusion produira des creux de diamètre légèrement plus grand que ceux des barres de ferraillage, qui y seront hébergé avant d'y injecter du mortier pour ancrer ces bars dans le corps du lit, 10 - Extruder (en mode regroupé) les marches d'escalier. 5. Procédé de fabrication de modules d'éléments muraux légers à l'aide de l'installation suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il consiste à extruder des modules d'éléments muraux en deux épaisseurs : 100 mm pour les modules intérieurs et 300 pour ceux des façades, et de largeurs 15 de 150, 300, 450 ou 1200 mm afin de pouvoir couvrir toute les largeurs et hauteurs qui sont en multiplication d'un module de base (qui soit selon les largeurs proposées de 150mrn). 6. Procédé de fabrication de modules d'éléments de poteaux à l'aide de l'installation suivant la revendication 1 et 2, caractérisé en ce qu'il 20 comprend les particularités suivant : - Activer l'optionnelle rotation de la pièce coffreuse - Activer le dispositif d'alimentation progressive en ferraillage transversal en attachant le bout de la corde de celui-ci après avoir parcouru la denture hélicoïdale du composant saillant de la pièce 25 coffreuse. - Extruder des modules creux à base de 150 mm, à hauteur d'étage, et à ferraillage transversal intégré. 7. Utilisation de l'installation selon revendication 1 ou 2 pour produire des composants regroupé en forme de dalles, dissociable (après leur arrivée à 30 destination ) moyennant l'intégration optionnelle de consoles de séparation de dalles.