FR 2284719 A1 19760409 FR 7430713 A 19740911 La présente invention vise i solidariser entre elles des pièces en béton arme par an système de liaison qui assure la trans- mission des efforts d'une pièce à l'autres tout en n'utiligant,lors de l'assemblage, qu'une quantité très faible de mortier de liaison. De plus, la liaison ne néeessite aucun coffrage, Nous allons décrire quelques types principaux de liaison. On peut en déduire d'autres types plus ou moins complexes, en fonction des problèmes à résoudre, qui obéissent aux mêmes principes et possèdent un certain nombre de caractéristiques communes. L'invention ces englobe naturellement l'ensemble des liaisons qui correspondent à critères, des moyens concourant à les réaliser et des objets ainsi obtenus. Pour plus de clarté, ceux-ci seront précisés à l'occasion du premier exemple. Les domaines d'applications sont très divers : constitution de cellules à partir de plaques préfabriquées planes ou non ; collec teurs ; couvertures autoportantes, pour ne donner que quelques exem- ples On distinguera deux types principaax de liaison suivant le mode de pose La pose par " rapprocherent", qui comporte une solution de base et deux variantes. La pose par n glissement ", dérivée de la précédente, permet- tant si on le désire, de banaliser l'un des panneaux, qui possédera alors plusieurs emplacements possibles de liaison, le choix se faisant au moment de la pose. Ce système admet deux versions. La solution de base de la liaison par rapprochement correspond au cas général d'une " couture " de grande longueur. Les élé- ments à relier peuvent être en ligne (figure 1) ou perpendicalaires (figure 2). On remarquera l'amincissement des pièces aux abords des joints ; lorsque les parements restent apparents, il est recommandé pour absorber le léger gauches inévitable même avec une préfabrica- tion soignée. Chaque élément conporte une série de fers perpendiculaires à la liaison, repliés en forme d'épingle,dont la boucle est extérieure au parement de liaison. Ces fers seront en général des ronds à béton.Dans certains cas, on pourra renforcer la liaison en utilisant des fers plats dont les queues d'ancrage seront éventuelle- ment torsadées Les boucles sont décalées de 15 à 20 m/m afin de se croiser dans la cavité qui subsiste lorsqu'on a rapproché les l- mente. ( voir figure 1 bis ). Un acier longitudinal est ensuite passé dans les boucles ; il n'est pas représenté sur la figure 1 bis. Enfin la cavité est remplie de mortier par injection. La liaison présente les caractéristique suivantes - Le jeu en parement est très faible (2m/m théorique) ce qui élixi- ne la nécessité de coffrer le joint. - Grace un outillage adapté défini plus loin, le positionnement en tous sens des boucles est très précis. - Au droit des boucles de l'autre panneau, chaque panneau possède des empreintes en creux qui réservent un jeu supérieur au total des tolérances de pose et de fabrication. On remarque que les boucles ne font pas obstacle à l'enfilage du fer longitudinal. Bulles s'ei facent à l'intérieur des empreintes. - La section courante du joint est faible, mais aussi très "plate" On a E # 3e - Le bourrage du joint est réalisé par injection d'un mortier prêt à l'emploi de qualité constante possédant une bonne maniabilité malgré une plasticité moyenne au moment de l'emploi. Les mortiers à liant hydraulique (cas courant) seront exempts d'additifs orga niques. On pourra dans certains cas utiliser des mortiers légèrement expansifs. Les mortiers de résine n'auroat que très exceptionnelle ment une utilité. L'ensemble de ces caractéristiques permet d'obtenir les résul- tats suivants On voit que chaque paire de boucles ( dont les queues sont an crées dans les plaques préfabriquées ), complètée par le rond axial et le mortier de joint, qui est de plus bloqué dans les empreintes constitue un verrou de liaison. L'ensemble de ces verrous forme une couture. De plus, les caractéristiques-énoncées ci-dessus font que le mortier de joint est fretté entre les deux pièces, acquérant ainsi une résistance mécanique équivalente à celle du béton constitutif des déments assemblés. On constitue ainsi un ensemble de deux éléments qui, pat la liaison, équivaut du point de vue résistance des matériaux à la pièce unique de même forme, tout comme si elle avait été coulée d'un seul tenant. On se retrouve ainsi, tout en utilisant la préfa- brication, dans les conditions du traditionnel du point de vue " couverture Il de la responsabilit décennale.Ce r4oultat est obtenu sans coffrage et avec une consommation de mortier très faible (environ 1 litre au mètre linéaire). on voit donc qie ce système de couture-frette modifie radicalement le problème de l'assemblage des pièces préfabriquées en béton armés La technologie d'injection du mortier est conforme ans règles connues en la matière : pour les mortiers hydrauliques, humidifica- tion des faces ; obtention de bourrelets continus ; plasticité non exagérée, de façon à obtenir des bourrelets non coulants.Bien enten du, il sera souvent nécessaire de aénager en parement plusieurs passages de canule pour avoir la certitude d'un bon remplissage. De plus, il y aura des variantes suivant l'orientation du joint dans l'espace. Par exemple, lorsque l'un des parements est horizontal il y a intérêt à coller une bande adhésive en sous-face. Décrivons maintenant l'outillage permettant de réaliser les abouts de liaison des pièces préfabriquées. La figure 3 montre à titre d'exemple le coffrage de la pièce de droite de la figure 1. La pièce de coffrage est très précise (rectitude, équerrage par rap- port aux parements, largeur) . La tôle coffrante est façonnée à la forme de la partie courante. Au niveau des boucles traversantes, les lumières de passage, très ajustées latéralement ont une largeir triple du diamètre des armatures. Le vide est bouché : d'une part par deux anneaux qui prennent la boucle en sandwich (plusieurs paires d'anneaux sont reliées par soudure à 3 barres longitudinales visibles sur la figure 3 de façon à constituer un " rateau " d'une demi longueur de joint) ; d'autre part par une broche longitudinale qui passe dans 3 guides solidaires du coffrage. Par conséquent la broche, plaquée contre la face externe de la tôle coffrante, bride à la fois les rateaux et les boucles d'arna- ture avec une très grande précision. En iin de bétonnage, sans attendre la prise, on tire la broche. Les rateaux sont donc libres, et sont également retirés et nettoyée. On obtient ainsi le-résultat visible sur la figure 4, qui est une coupe dans l'axe médian de la pièce. On y voit les empreintes correspondant aux boucles du panneau de gauche de la figure 1 obtenues par des pièces soudées à l'inté- rieur de la tale coffrante. On comprend que cet outillage permette à la fois une grande précision "béton armature " et un décoffrage très facile. On voit également qu'il constitue un gabarit d'assem- blase de l'armature. Ce principe général : lumières de tôle coffrante élargies, bouches par les anneaux d'un " ratesu , broche qui verrouille les armatures et les rateaux, peut être réalisé différement (exemple figure 3 bis). Dans cet exemple, les rateaux possèdent des taquets de positionnement non dessiné pour plus de clarté. La première variante du premier type de liaison ( par rapproche ment ) concerne l'assemblage d'un linteau peu élancé avec un piedroit, panneau ou poteau, (figure 5). Pour simplifier le coffrage d'about du piedroit, l'axe du joint est en retrait, et les boucles moins nombreuses, restent pour ce panneau de gauche à l'intérieur de la tôle coffrante. Le principe est le même, mais l'outillage est un peu différent (figure 6). Il y a tout d'abord une fourrure intérieure, qui épouse l'intrado des boucles, et qui comporte des rainures au niveau des boucles. Les pièces donnant la forme des empreintes (correspondant aux boucles du linteau) possèdent une dépouille facilitant le décoffage ; elles servent également de guides à la broche, c'est à dire que le Zrateauw est intérieur et solidaire du coffrage.La broche, corme précédemment, assure le verrouillage de l'ensemble, le positionnement parfait des armatures et se retire dès la fin du bétonnage. Elle descend plus bas que la fourrure, en s'emboitant contre l'acier vertical ; de sorte qu'à l'assemblage le rond de clavetage (non dessine sur figure 5) vien dra en recouvrement de l'acier vertical. La deuxième variante du premier type de liaison, concerne l'as- semblage de linteaux élances. On pourrait considérer que la liaison de la variante n0 I suffit pour ancrer les aciers longitudinaux du linteau. Cependant, en pratique de préfabrication, la liaison peut être sollicitée avant que le mortier ait atteint un durcissement suffisant. D'où l'utilité d'un système de clavetas précoce (figures 7 et 8). Le creux des parements de liaison, et le dépassement des boucles sont légèrement augmentés.On pourra ainsi glisser au moment du l'assemblage deux demi-ronds verticaux qui pourront se plaquer contre les boucles sans toucher au béton.L'un d'eux, plus long, assure le recouvrement avec l'acier vertical de l'appui.On voit sur la figure 8 deux :usibres en parement, permettant de passer des pièces spéciales à expansion, dont la manoeuvre sera effectuée de l'extérieur à l'aide de deux clés dynamométriques assurant également la butée des pièces en béton. Au début, les demi-ronds se cintrent. Ils s'appuient ensuite sur le béton, de plus en plus prêt du point de poussée. Le verrouillage est acheva lorsque la pousse sur bétons équilibre la traction sur boucles, libérant ainsi les butes. Ce clavetage purement écanique avec mise en tension des boucles est complèté par le remplissage du joint au mortier. Les pièces à expansion pourront être perdues", ou bien appartenir aux clés et outre relayées par de simples coins nétalliques. Le premier type de liaison est également applicable à une dispos il tion en T, c'est à dire parement d'un panneau contre about de 1' antre, à condition que la pose puisse se faire par rapprochement. Mais lorsqu'on doit placer, entre deux panneaux parallèles déjà posés à écartement définitif, un troisième panneau perpendiculaire il faut opérer par " glissement " et les boucles dépassantes ne conviennent pas.On utilisera alors un deuxième type de liaison représenté figures 9 et 10, dont le principe est le suivant : Le panneau formant l'aile du T comporte des évidesents. Dans chacun d'eus, une boucle elliptique est en attente, entourant le rond d'armature parallèle à la liaison. L'autre panneau présente une feuillure en about, qui s'approfondit et s'élargit au niveau de verrouillage ; cet about est du même type que precéderment, mais les boucles externes ne dépassent pas l'alignement des arêtes du panneau. Pour effectuer la pose du panneau "glissé", il faut main- tenir les boucles elliptiques en position effacée (après avoir vérifié qu'elles basculent librement) ; à cet effet, une lame d'acier, visible sur la figure IO, est scotchée sur le béton. Le glissement achevé, il suffit de tirer sur la lave pour provoquer le basculement des boucles mobiles.On séririera en déplaçant de haut en bas dans le joint une mince lame d'acier ; on sentira l'obstacle à intervalles réguliers. Les boucles fixes et mobiles étant croisées, on termine la couture comme pour le premier type rond vertical de clavetage dont la bonne position se vérifie par les lumières d'injection, puis injection de mortier. La première version de cette couture par glissement concerne le cas où l'on connait à l'avance l'emplacement de liaison sur le panneau formant l'aile du T. Les évidements sont très simplement ména- gés à l'aide de fourrures fixes sur la tôle de coffrage du parement possédant : une fente pour l'acier vertical et une rainure elliptique inclinée pour loger la boucle. avec deux morceaux de ruban adhésif on immobilise la boucle et on bouche l'extrémité de la fente. La deuxième version répond à l'éventualité de banalisation du panneau "aile du T", lorsqu'on désire choisir au moment de la pose la face de raccordement, et conserver l'aspect "fini" de la face non utilisée. Dans l'exemple de la figure 11, on z deux lignes de boucles elliptiques en attente ; rien n'est visible en parement ; il est possible de raccorder zéro, un ou deux panneaux, d'oW 9 cas de figures possibles. 1 cet effet, sur choque ligne potentielle de liaison, les boucles elliptiques, passées autour de l'acier vertical, seront camouflées sous des "nougats" creux, incorporés avant btonnage,qui serviront également à maintenir l'acier vertical rigoureusement à mi épaisseur.Le matériau des nougats sera étanche, dense, adhérent au béton, compatible avec les aciers et relativement friable. les figures 12 (perspective) et 13 (coupe dans le plan médian du panneau *aile") donnent une version valable pour nougats fabriqu4s avec un liant hydraulique à prise rapide. La pose est très simple. On engage autour de l'acier vertical un disque fendu en PVC, et la boucle elliptique. On emboite le nougat, dont on bouche la fente avec du ruban adhésif ; puis on laisse reposer l'ensemble sur 1' acier horizontal. Avant la pose du panneau glissé, l'emplacement de liaison étant choisi, on percera avec un trépan muni d'une butée de profondeur des trous dans les nougats, pour obtenir des évide.- mentis analogues à ceux des figures 9 et IO. Pour des séries, on confectionnera un outil à têtes multiples et cadre de guidage. La suite du processus est analogue à la première version. La pose en croir est également possible ; l'évidement débouche- ru sur les deux parements. Le premier panneau étant glissé, il faudra introduire dans chaque évidement, par la face libre, une deuxième boucle, et le rond de clavetage sera aussitôt enfilé. Après vérification du bon basculement des boucles restées disponibles, on revient au cas précédent pour le deuxième panneau glissé. Dans l'exemple de la figure 11, le panneau banalisé offre alors 16 cas différents de liaison. quelques remarques complémentaires - Les tolérances sont celles qu'on peut obtenir avec des coffrages métalliques bien étudiés I1 faut veiller à réaliser une bonne étanchéité entre jouées et tôles de parement, et au stockage des pièces (pour éviter le gauchissement). - La pose par rapprochement convient à l'assemblage de 3 panneaux en T ou * panneaux en croix sur un même noeud. Les deux panneaux principaux de la figure 1 seront alors dotés d'empreintes complé dentaires débouchant en parement, et les'boucles des panneaux secondaires seront plus longues. - Le système couture-frette n1 est pas limité à l'assemblage de plaques ninces. On peut avec une double ligne de boucles (fig. I4) obtenir un encastrement appréciable. La figure I5 montre une liaison par rapprochement d'une poutre et d'un plancher, valable également si le plancher est nervura. Le principe est toujours le même pour la préfabrication des pièces : rat eaux, guides et broche, ou fourrure, guides et broche, celle-ci pouvant être en variante un tube gonflable. - Lorsqu'on voudra obtenir des performances élevées d'une liaison répétitive, on procédera à des essais à la rupture. - Pour complète les exemples d'application donnés au début, signalons qu'on pourra fabriquer en usine des élenents tridimensionnels possèdant des boucles en attente vers l'extérieur, apparentes ou noyées. Ces cellules seront alors posées à une certaine distance les unes des autres et complètées par des panneaux intermédiaires. En particulier, pour des immeubles on pourra constituer des noyaux techniques verticaux par superposition de cellules à 5 faces ( ouvertes vers le haut ) . La pose des planchers de raccordement à chaque niveau précédera la pose des cellules techniques supérieures. - Enfin, il est possible d'associer ces liaisons avec une pré-ou poat contrainte. Parallèle à la liaison, la contrainte peut intéresser uniquement les pièces à assembler (précontrainte) ou solliciter l'ensemble solidarisé. Elle se fera alors avantageusement par l'intermédiaire du rond de clavetage. Outre les utilisations classirjes, l'association offre, pour une direction de contrainte proche de la perpendiculaire, une possibilité inédite, avantageuse, et spécifique de la liaison du type couture-frette. Elle consiste à opérer en 4 phases : mise en place de mortier sur une partie sealewent de la longueur - contrainte partielle mettant la zone liée en compression - achèvement du remplissage - contrainte com- plézentaire. - Dans les assemblages en forme de L ( fig. 2) il peut être avantageux de poser en premier le panneau qui possde l'arase externe. I1 suffit que les boucles ne dépassent pas le plan de la face interne et que les empreintes dshouchent en parement . Par exemple, en inversant les aciers supérieurs et inférieurs ( fig. I5 ) on voit que cette variante convient aussi à une double liaison. - RSYÇNDICATIONS 1 - Système de liaison destiné à solidariser entre elles des pièces préfabriquées en béton arnb de telle façon qu'elles constituent après durcissement du mortier de liaison un ensemble équivalent du point de vue résistance à la pièce unique monolithe de même forme globale, caractérisé par une disposition particulière des abouts de contact des pièces telle que ce resultat est obtenu sans coffrage du joint et avec une consommation très faible de fl rtier de liaison, de lwordre de OiI5 litre par mètre linéaire de longueur et centinè- tre de largeur. 2 - Dispositii de base des abouts selon la revendication I, caractérisé par une feuillure arrondie très plate, des boucles d'ancrage dont la saillie est un p eu plus du double du creux de la feu il lure, et des empreintes accentuant le creux de feuillure au niveau des boucles du panneau adjacent, le décalage empreintes-boucles étant de l'ordre de 2 cm., le tout étant réalisé avec mue grande précision grâce à un outillage spécifique, ce dispositif permettant d'obtenir après pose un croisement des boucles autour d'un canal longitudinal de quelques centimètres carrés de section, dans lequel est enfilé un rqnd de clavetage avant le bourrage du joint par injection d'un mortier étudié, l'ensemble de ces dispositions permet- tant d'obtenir le résultat de la revendication I par un double effet de couture et de frottage. 3 - Outillage de base pour la miSe en oeuvre de pièces préfabriquées selon les revendications I et 2, permettant une mise en place préalable et une immobilisation très précise des armatures concernées, un décoffrage très rapide sans détérioration ni du matériel, ni des pièce démoulées, caractérisé par l'adjonction aucoffrage de la zone de contact, percé de lumières, de guides destinés à plaquer une broche contre le parement extérieur, celle-ci verrouillant à la fois les armatures et des rateaux munis d'autant de paires d' anneaux qu'il y a de boucles d'armatures, et de fourrures intérieurs correspondant aux empreintes en creux. 4 - Dispositif analogue au dispositif 2, selon la revendication 1, adapté au cas ol sur l'une des pièces le bouclage reste en retrait de l'about, et l'outillage de mise en oeuvre, comportant une fourrure rainurée intérieure, des guides solidaires correspondant sux empreintes , et une broche plus longue que la couture, permettant un recouvrement du rond de clavetage avec l'armature noyée au delà de la couture. 5 - Dispositif anaslogee à celui de la revendication 4, selon la revendication 1, adapté à l'ncrage sur leurs piedroits de linteaux élancés, utilisant à la pose un double fer de clavetage mis en flexion par deux clés à excentrique, et réalisant un verrouillage mécanique préalable avec mise en tension des boucles. 6 - Dispositif selon la revendication 1, adapté à la pose par glissement, caractérisé par le fait: que sur le panneau " barre du T " les boucles ne dépassent pas l'alignement du béton et que le panneau " aile du T " possède des boucles élliptiques de relais, basculantes, entourant l'armature, et qui ramendent anx cas précédents après basculeient. 7 - Outillage pour la mise en oeuvre selon les revendications 1 et 6, dans le cas où l'emplacement de liaison est déterminé et les boucles elliptiques visibles, comportant pour le panneau barre " un équipement du type de la revendication 4 oa 2, et pour le panneau " aile " des noyaux de forme spéciale, fixés en parement intérieur de coffrage, fendus pour le fer axial et rainurés pour loger la boucle elliptique ; comportant également pour la pose un outillage de maintien en effacement des boucles. 8 - Dispositif dérivé de 6 dans le cas oW l'on désire avoir, sans aucune altération de parement, des boucles elliptiques noyés en attente d'utilisation éventuelle, comportant pour le panneau " aile ", à la place des noyaux amovittes, des nougats creux perdus enveloppant les boucles et enclavés sur les arma- tures. 9 - Toutes combinaisons des différents dispositifs et outillages basés sur ce système de liaison, et tous objets et ouvrages en béton armé fabriqués selon ce principe. 10 - Association de ce système sous toutes ses formes pour des usages particuliers avec une contrainte longitudinale par l'in termédiaire du rond de clavetage, ainsi qu'avec des contraintes transversales, qui peuvent s'effectuer d'une manière spécifique en deux temps séparés par un remplissage partiel des joints.