Brevet FR3093118A1 — publié le 20200828

Description Titre de l'invention : Gaine formée par au moins un tricot circulaire pour la réalisation d'un pieu en béton armé [0001] L'invention concerne le domaine du génie civil et plus particulièrement une gaine pour la réalisation d'un pieu en béton armé. [0002] Une construction d'un ouvrage, tel qu'un bâtiment, un ouvrage d'art, ou une voie de communication par exemple, nécessite que l'ouvrage repose sur un sous-sol stable, afin de supporter le poids dudit ouvrage. Cependant, les constructions ne cessant de se multiplier, il est de plus en plus fréquent de devoir construire sur un sous-sol de mauvaise qualité. [0003] On appelle un sous-sol de mauvaise qualité, un sous-sol ne présentant pas les qualités de stabilité requises. Un sous-sol de mauvaise qualité peut présenter, par exempte: [0004] - une couche contenant une forte proportion de matériaux compressibles, tels que de la tourbe, de la vase, une poche d'eau ou de l'argile molle par exemple ; [0005] - une couche de calcaire (sol karstique) altéré et de vides de dissolutions plus ou moins remplis par des éboulis calcaires, ou des alluvions par exemple ; [0006] - ou une couche formée par un vide de carrière. [0007] Un sous-sol de mauvaise qualité peut être renforcé par une inclusion rigide, c'est-à-dire une colonne de béton aussi appelée pieu, qui permet de reporter le poids de l'ouvrage sur une couche profonde présentant les qualités de stabilité requises. [0008] 11 existe une solution connue de réalisation d'un pieu en béton, appelée « technique du pieu foré tubé », dans laquelle on commence par réaliser un puits par forage. Ensuite, on insère un tube, rigide, généralement en acier, sur au moins toute la hauteur de la couche de mauvaise qualité du puits. Puis une cage d'armature métallique est introduite dans le tube. La cage d'armature permet un ferraillage du pieu de manière à obtenir un pieu en béton armé. Ainsi la cage d'armature améliore des propriétés mécaniques du pieu. Enfin, un tube plongeur est installé dans la cage d'armature afin de couler le béton. [0009] Le tube a pour objet d'une part de contenir une pression hydrostatique du béton lors du coulage de celui-ci, c'est-à-dire la force exercée par le poids du béton en équilibre, et d'autre part de servir de coffrage au béton de manière à maintenir en place ledit béton le temps que celui-ci devienne autoportant par prise. [0010] Cette technique a l'inconvénient d'utiliser un tube rigide qui est très onéreux, diffi- cilement transportable à cause de son volume, nécessite des moyens de manutention importants pour sa mise en oeuvre comme par exemple une grue, et peut imposer la réalisation d'une soudure de plusieurs tubes selon la hauteur souhaitée. En outre, la 2 mise en oeuvre du tube rigide, en fonction des conditions météorologiques, peut présenter un risque important pour la sécurité des personnels. [0011] Ainsi il est connu de remplacer le tube rigide par une gaine en géotextile souple formée par une pièce sensiblement rectangulaire dont deux bords opposés sont reliés ensemble au moyen d'une couture. De cette manière, le transport et la mise oeuvre de la gaine sont facilités. Cependant, ladite gaine présente une faible résistance de sorte qu'elle est incapable de contrer la pression hydrostatique du béton sur un forage d'une hauteur supérieure à 5 mètres. En outre, la gaine laisse échapper du béton au niveau de la couture du géotextile ce qui induit une surconsommation de béton. Enfin, la gaine ne permet pas une évacuation suffisante de l'eau du béton cntrainant une mauvaise prise du béton. [0012] L'invention a pour but de remédier à tout ou partie des inconvénients précités en proposant une gaine pour la réalisation d'un pieu en béton armé, caractérisée en ce que la gaine est formée par au moins un tricot circulaire comprenant une succession de mailles positionnées en hélice de manière à former un tube. [0013] Un tricot est une étoffe formée de boucles de fils appelées « mailles ». Chaque maille est composée d'une tête, de deux jambes et de deux pieds. Dans un sens horizontal, c'est-à-dire selon un axe transversal à un axe d'élongation des jambes de la maille, une succession de mailles s'appelle une rangée de mailles. Dans un sens vertical, c'est-à-dire selon l'axe d'élongation des jambes dc la maille, une succession de mailles s'appelle une colonne de mailles. Dans un tricot, les mailles sont entrelacées selon un schéma défini, lequel est appelé armure ou liage. On distingue les tricots ayant un schéma appelé à mailles cueillies, dans lequel un fil est associé à une rangée de mailles, et un schéma appelé à mailles jetées ou tricots « chaîne » dits indémaillables, dans lequel un fil est associé à une aiguille, ainsi il y aura autant d'aiguilles que de fils. [0014] Contrairement au tissage, c'est-à-dire une étoffe dans laquelle deux ensembles de fils sont entrelacés à angle droit, le tricot est une étoffe extensible selon le sens horizontal et selon le sens vertical. L'extensibilité du tricot dépend d'une part du schéma d'entrelacement des mailles et d'autre part, de la nature des fils qui le compose. En d'autres termes, un tricot présente intrinsèquement une extensibilité supérieure à l'extensibilité des fils qui le composent. [0015] Un tricot circulaire comprend au moins une rangée de mailles d'une longueur dé- terminée. Plus précisément, la longueur de la rangée de mailles est déterminée par un rapport entre une longueur de fils utilisés par rapport à un nombre d'aiguilles ou à un nombre de tours. Les mailles de la rangée de mailles sont entrelacées en hélice de manière à former un tube. Le tricot circulaire présente une structure homogène, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de couture. [0016] Ainsi, la gaine formée par le tricot circulaire présente des caractéristiques d'élasticité 3 homogènes suivant un axe d'élongation de la gaine, c'est-à-dire suivant la colonne de mailles, et suivant un axe radial à l'axe d'élongation de la gaine, c'est-à-dire suivant la rangée de mailles. L'élasticité selon l'axe d'élongation de la gaine pouvant être différente de l'élasticité de la gaine suivant l'axe radial. [0017] De cc fait, la gaine selon l'invention est particulièrement adaptée pour s'étendre selon l'axe radial de manière à absorber un phénomène de surpression qui apparait, lors d'une utilisation de la gaine, au moment d'une injection de béton dans un puit de forage. [0018] En outre, la gaine selon l'invention peut, lors de l'utilisation de la gaine, s'adapter fa- cilement aux formes du sous-sol et résister à une pression hydrostatique du béton. [0019] Enfin, la gaine selon l'invention ne présente pas de zone de faiblesse permettant ainsi de retenir le béton à l'intérieur de la gaine. [0020] Selon une caractéristique de l'invention, la gaine est formée par une pluralité de tricots tubulaires insérés les uns dans les autres de manière coaxial. [0021] Ainsi on renforce la résistance de la gaine vis-à-vis des déchirures. [0022] Selon une caractéristique de l'invention, l'au moins un tricot circulaire présente une élasticité permettant une élongation comprise entre 10% et 400% d'un diamètre à plat dudit tricot circulaire. [0023] Le diamètre à plat du tricot correspond à une largeur de la gaine selon un axe transversal à l'axe d'élongation de la gaine, lorsque la gaine est pliée sur elle-même de manière à s'étendre dans un plan. [0024] De cette manière, la gaine a une élasticité suffisante permettant d'absorber les phénomènes de surpression tout en mailiisant la quantité maximum de béton pouvant être injectée dans celle-ci. [0025] Préférentiellement, l'au moins un tricot circulaire présente une élasticité permettant une élongation comprise entre 25% et 75% du diamètre à plat dudit tricot circulaire. [0026] Selon une caractéristique de l'invention, le tricot circulaire présente une élasticité suivant l'axe d'élongation du tricot circulaire permettant une élongation comprise entre 0% et 150%. [0027] Selon une caractéristique de l'invention, l'au moins un tricot circulaire est perméable. [0028] Ainsi, lorsque la gaine est remplie de béton, le tricot circulaire permet une évacuation de l'eau, d'un autre liquide ou d'un agent liant, présents dans le béton. De cette manière, une prise, c'est-à-dire une cristallisation ou un durcissement, du béton se réalise selon les règles de l'art. [0029] Selon une caractéristique de l'invention, les mailles sont entrelacées selon un schéma choisi parmi : un schéma appelé « Jersey », un schéma appelé « côtes 1/1 », un schéma appelé « côtes 2/2 », ou un schéma appelé « Interlock ». [0030] Le schéma appelé « Jersey » est un schéma dans lequel toutes les mailles sont enfilées de la même manière dans la maille du rang en dessous. [0031] Le schéma appelé « côte 1/1 » est un schéma dans lequel il y a une alternance d'une maille dite « endroit » et d'une maille dite « envers ». [0032] Le schéma appelé « interlock » est un schéma dans lequel deux schémas « côte 1/1 » sont entrelacés. [0033] Le schéma appelé « côte 2/2» est un schéma dans lequel il y a une alternance de deux mailles dites « endroits » et de deux mailles dites « envers ». [0034] Selon une caractéristique de l'invention, l'au moins un tricot circulaire comprend au moins une maille chargée. [0035] Une maille chargée, aussi appelée maille flottée ou maille double, est une maille sur laquelle est positionnée une boucle de charge. [0036] Ainsi la résistance du tricot circulaire est améliorée. En outre, les mailles chargées permettent de bloquer un d'émaillage du tricot en cas de déchirure. [0037] Selon une caractéristique de l'invention, l'au moins un tricot circulaire comprend une pluralité de mailles chargées. [0038] Selon une caractéristique de l'invention, les mailles chargées sont régulièrement réparties dans le tricot circulaire. [0039] Selon une caractéristique de l'invention, l'au moins un tricot tubulaire est réalisé avec au moins un fil réalisé dans une matière choisie parmi : une matière synthétique, une matière cellulosique, une matière végétale, une matière animale, une matière minérale, une matière métallique. [0040] Les fils réalisés dans une matière synthétique sont des fibres obtenues à partir de dérivés de pétrole. [0041] Les fils réalisés dans une matière cellulosique comprennent des molécules de cellulose. [0042] Les fils réalisés dans une matière végétale proviennent de l'environnement, c'est-à-dire des plantes. [0043] Les fils réalisés dans une matière animale proviennent d'animaux. [0044] Les fils réalisés dans une matière minérale sont réalisés à partir de minéraux tels qu'une roche, du sable, une pierre naturelle ... [0045] Les fils réalisés dans une matière métallique font intervenir une liaison métallique. [0046] Ainsi selon le choix du ou des fils du tricot, l'au moins un tricot présente une ré- sistance mécanique améliorée à un pH fortement basique (le pH du béton est de 13) et à la con-osion et une résistance aux UV. [0047] Selon une caractéristique de l'invention, le fils synthétique est réalisé dans un matériau choisi parmi : du polyester, du polyester haute ténacité, du polyéthylène de module élevé, du polyester de module élevé, du para-aramide de module élevé. [0048] Le polyester est issu de la condensation de deux composants issus du pétrole : un acide (acide téréphtalique) et, un alcool (éthylène glycol). Le polyester présente une élasticité élevée. [0049] Le polyester haute ténacité présente une résistance importante à la rupture et à l'abrasion. Le polyester haute ténacité est également particulièrement stable aux UV. [0050] Le polyéthylène de module élevé est une fibre de polyéthylène de masse molaire très élevée (UHMPE) présentant une excellente tenue à l'abrasion. [0051] Le polyester de module élevé est un polymère thermoplastique à cristaux liquides (LCP) appartenant à la famille des polyesters aromatiques. [0052] Le para-aramide de module élevé est une fibre organique appartenant à la famille des aramides ou polyamides aromatiques, dont le nom scientifique est poly-para-phénylène téréphtalamidc (PPDT). [0053] Selon une caractéristique de l'invention, l'au moins un tricot tubulaire est réalisé avec au moins un fil ayant une ténacité comprise entre 5 et 50cN/dtex. [0054] La ténacité s'exprime par la charge en décanewtons (daN) nécessaire pour rompre un fil de 1 mm2 de section. [0055] Ainsi l'au moins un tricot présente une résistance mécanique améliorée. [0056] Selon une caractéristique de l'invention, l'au moins un tricot tubulaire est réalisé avec au moins un fil présentant une reprise d'humidité inférieure à 10%, préférentiellement inférieure à 5%. [0057] Selon une caractéristique de l'invention, l'au moins un tricot tubulaire est réalisé avec au moins un fil de densité inférieur à 10, préférentiellement inférieur à 1,5. [0058] Ainsi la gaine reste légère à manipuler. [0059] Selon une caractéristique de l'invention, l'au moins un tricot tubulaire est réalisé avec au moins un fil inerte vis-à-vis de l'environnement. [0060] De cette manière, la gaine respecte l'environnement dans lequel elle est placée. [0061] Selon une caractéristique de l'invention, l'au moins un tricot tubulaire est réalisé avec au moins un fil présentant une élasticité inférieure à 50%. [0062] L'invention porte également sur un procédé de réalisation d'un pieu en béton armé, ledit procédé comprenant : [0063] - une étape d'excavation de manière à former un puit; [0064] - une étape d'insertion d'une extrémité d'une cage d'armature dans une gaine selon l'une quelconque des revendications précédentes; [0065] - une étape de positionnement de la gaine sur une zone déterminée de la cage d'armature ; [0066] - une étape d'introduction de la cage d'armature dans le puit ; [0067] - une étape d'installation d'un tube plongeur à l'intérieur de la cage d'armature ; [0068] - une étape de remplissage de béton du puit au moyen du tube plongeur. Ainsi le procédé permet de réaliser facilement un pieu en béton armé. 6 [0069] En outre, le procédé permet de positionner la gaine sur une hauteur prédéterminée du puit permettant de recouvrir ou pas, l'ensemble du puit. [0070] L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un mode de réalisation selon la présente invention, donné à titre d'exemple non limitatif et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : [0071] [fig.1] est une représentation schématique d'une maille ; [0072] [fig.2] est une représentation schématique d'un tricot ; [0073] [fig.3] est une représentation schématique d'une maille chargée ; [0074] [fig.4] est une représentation de plusieurs schémas d'entrelacement de mailles ; [0075] [fig.5] est une représentation schématique d'une étape d'excavation ; [0076] [fig.6] est une représentation schématique d'une étape d'insertion ; [0077] [fig.7] est une représentation schématique d'une étape d'introduction ; [0078] [fig.8] est une représentation vue à plus grande échelle de l'étape d'introduction ; [0079] [fig.9] est une représentation schématique d'une étape d'installation ; [0080] [fig.10] est une représentation schématique d'une étape de remplissage ; [0081] [fig.11] est une représentation vue à plus grande échelle de l'étape de remplissage ; [0082] [fig.12] est une représentation schématique d'un pieu en béton armé réalisé avec un procédé selon l'invention ; [0083] [fig.13] est une représentation vue à plus grande échelle du pieu en béton armé de la figure 12. [0084] Un tricot 10, tel que représenté en figure 2, est une étoffe formée de boucles de fils 5 appelées « mailles » 4. Une maille 4, telle que représentée en figure 1, est composée d'une tête 1, de deux jambes 2 et de deux pieds 3. [0085] Dans un sens horizontal, c'est-à-dire selon un axe X transversal à un axe d'élongation Y des jambes 2 de la maille 4, une succession de mailles 4 s'appelle une rangée de mailles 4. Dans un sens vertical, c'est-à-dire selon l'axe d'élongation Y des jambes 2 de la maille 4, une succession de mailles 4 s'appelle une colonne de mailles 4. [0086] Le tricot 10 comprend une pluralité de mailles chargées 7. La figure 3 représente une seule maille chargées 7. La maille chargée 7 est une maille 4 sur laquelle est positionnée une boucle de charge 6. [0087] Les mailles chargées 7 sont régulièrement positionnées dans le tricot 10. Préféren- tiellement, les mailles chargées 7 sont positionnées toutes les 7 rangées ou toutes les 17 rangées. [0088] En outre, les mailles 4 du tricot 10 peuvent être entrelacées selon différents schémas tels que représentés en figure 4. [0089] Par exemple, les mailles 4 peuvent être entrelacées selon un schéma appelé « Jersey » 11. Dans ce schéma, toutes les mailles 4 sont enfilées de la même manière dans la maille 4 du rang en dessous. 7 [0090] Par exemple, les mailles 4 peuvent être entrelacées selon un schéma appelé « côte 1/1 » 12. Dans ce schéma, il y a une alternance d'une maille 4 dite « endroit » et d'une maille 4 dite « envers ». [0091] Par exemple, les mailles 4 peuvent être entrelacées selon un schéma appelé « interlock » 14. Dans ce schéma, deux schémas « côte 1/1 » 12 sont entrelacés. [0092] Par exemple, les mailles 4 peuvent être entrelacées selon un schéma appelé « côte 2/2» 13. Dans ce schéma, il y a une alternance de deux mailles 4 dites « endroits » et de deux mailles 4 dites « envers ». [0093] Préférentiellement, les mailles 4 du tricot 10 sont entrelacées selon le schéma appelé « côte 2/2» car celui-ci est plus extensible selon l'axe X transversal à l'axe d'élongation Y des jambes 2 de la maille 4 que le schéma appelé « côte 1/1 », se démaille moins facilement que le schéma appelé « Jersey » et est plus rapide à produire. [0094] Le tricot 10 est réalisé avec des fils 5 en matière synthétique. [0095] Une gaine 15 selon l'invention est formée par le tricot 10 circulaire comprenant une succession de mailles 4 positionnées en hélice de manière à former un tube. Autrement dit, le tricot 10 circulaire comprend une rangée de mailles 4 qui s'enroule sur elle-même en formant une hélice. Chaque maille 4 du tour supérieur étant liée à une maille 4 du tour inférieur. [0096] La gaine 15, qui est souple, peut être pliée de manière à être positionnée dans un plan. En position repliée, chaque point d'une paroi interne de la gaine 15 est en contact avec un point de la paroi interne diamétralement opposé. En position repliée, la gaine 15 présente deux couches en contact l'une de l'autre, reliées entre-elles par deux bords opposés. Un diamètre à plat du tricot 10 circulaire est une longueur comprise entre les deux bords et mesurée transversalement à ceux-ci. [0097] La gaine 15 est destinée à permettre la réalisation d'un pieu en béton armé 100 dans un sous-sol 20. [0098] Le sous-sol 20 considéré est formé par une succession de couches. La couche su- périeure, c'est-à-dire celle qui sera en contact avec une construction est appelée sol de surface 21. Elle s'étend sensiblement entre 0 mètre et - 5 mètres. La couche suivante s'étend entre - 5 mètres et -15 mètres, elle est formée par une couche dite molle 22, c'est-à-dire contenant une forte proportion de matériaux compressibles. La couche en dessous de -15 mètres est formée par une couche stable 23. Elle peut servir de base pour le pieu en béton armé 100. [0099] Un procédé de réalisation d'un pieu en béton aimé 100 comprend une étape d'excavation, telle que représentée en figure 5. L'étape d'excavation consiste à creuser, généralement par une méthode de forage, un sous-sol 20 de manière à former un puit 30 entre le sol de surface 21 et la couche stable 23. Le puit 30 a un diamètre compris 8 entre 1 et 1600 millimètres Sur notre exemple représenté en figure 5, le puit a un diamètre de 100 millimètres et une longueur de 20 mètres. [0100] Le procédé comprend, comme représenté en figure 6, une étape d'insertion d'une extrémité d'une cage d'armature 40 dans la gaine 15. [0101] La cage d'armature 40 est une structure métallique creuse sensiblement parallélé- pipédique ayant une longueur selon un axe d'élongation A de la cage d'armature 40 sensiblement égale à une longueur du puit 30 et une largeur selon un axe transversal B à l'axe d'élongation A de la cage d'armature 40 inférieure au diamètre du puit 30. [0102] En outre, la cage d'armature 40 comprend des écarteurs 41 régulièrement positionnés sur la longueur de la cage d'armature 40. Les écarteurs 41 sont des éléments métalliques formant un épaulement sur une partie extérieure de la cage d'armature 40. [0103] La gaine 15 a un diamètre au repos, c'est-à-dire lorsqu'aucune force ne s'exerce sur la gaine 15, sensiblement inférieure à la largeur de la cage d'armature 40. De cette manière, la gaine 15 doit être étirée radialement, c'est-à-dire selon un axe transversal à un axe d'élongation de la gaine 15, pour laisser passer la cage d'armature 40. [0104] En outre, la gaine 15 a un diamètre maximum lorsqu'elle est étirée supérieure au diamètre du puit. [0105] Enfin, la gaine 15 a une longueur selon son axe d'élongation supérieure à une hauteur de la couche molle 22. [0106] Pour réaliser l'étape d'insertion, la gaine 15 est étirée radialement puis une extrémité de la cage d'armature 40 est placée à l'intérieur de la gaine 15. [0107] Le procédé comprend ensuite une étape de positionnement de la gaine 15 sur une zone déterminée de la cage d'armature 40. La zone déterminée est celle qui sera en contact avec la couche molle 22 du sous-sol 20 après une réalisation d'une étape d'introduction de ladite cage d'armature 40 dans le puit 30. Lorsque la gaine 15 est positionnée sur la zone déterminée de la cage d'armature 30, aucune force ne l'étirant radialement, elle cherche à revenir à son diamètre de repos. Elle vient ainsi se coller et, s'accrocher sur la cage d'armature 40. [0108] Les figures 7 et 8 représentent la cage d'armature 40 sur laquelle est positionnée la gaine 15 dans le puit 30 correspondant à une étape d'introduction. La gaine 15 est en regard de la couche molle 22 et plaquée contre la cage d'armature 40. La cage d'armature 40 est centré dans le puit 30 grâce aux écarteurs 41. [0109] Ensuite, on réalise une étape d'installation d'un tube plongeur 50 à l'intérieur de la cage d'armature 40, telle que représentée en figure 9. Le tube plongeur 50 est descendu dans le puit 30. [0110] Enfin, on effectue une étape de remplissage telle que cela est représentée en figures et 11. Lors de l'étape de remplissage, on déverse du béton 51 dans le tube plongeur 50 de manière à l'introduire dans le puit 30. La vitesse d'écoulement du béton 51 est 9 comprise entre 30 et 70 mi/h généralement. [0111] Le béton 51 exerce une force radiale à l'axe d'élongation du puit 30. Ainsi, le béton 51 pousse la gaine 15 radialement. La gaine 15 se déforme et s'étend. Le béton 51 est retenu à l'intérieur de la gaine 15. [0112] La gaine 15 se dilate radialernent jusqu'à atteindre sa dilatation maximale ou jusqu'à venir en contact des roches formant les parois du puit 30. Sa dilatation est alors retenue par lesdites roches. [0113] La dilatation radiale de la gaine 15 permet de résister à une pression hydrostatique du béton. [0114] La dilatation de la gaine 15 permet, en outre, que le béton 51 enrobe la cage d'armature de manière à la préserver des phénomènes d'oxydation. [0115] Lorsque le puit 30 est rempli de béton, le pieu en béton armé 100 est réalisé tel que cela est représenté sur les figures 12 et 13. Le béton formant le pieu en béton armé 100 va alors cristalliser de manière à devenir autoportant. La gaine 15 est laissée en place. [0116] Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté aux figures annexées. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention. 10 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9]