BE1000518A5

BE1000518A5 - Procede de precontrainte par creation d'un champ de contrecontraintes maintenu par solidarisation de materiaux additionnels.

Info

Publication number: BE1000518A5
Application number: BE8700483A
Authority: BE
Original assignee: Robyn Johannes
Priority date: 1987-05-06
Filing date: 1987-05-06
Publication date: 1989-01-10
Also published as: ES2030534T3; GR3004589T3; EP0290422A1; EP0290422B1; ATE72687T1; DE3868431D1

Abstract

En un procédé de précontrainte d'éléments de construction caractérisé par l'établissement, dans un élément de base, d'un champ de contrainte de sens opposé à celui auquel sera soumis l'élément au cours de son utilisation. Ce champ de contrainte est maintenu, autant que possible ou nécessaire, par la solidarisation d'éléments de renfort convenablement dimensionnés et d'une limite élastique adéquate. L'élément complet se trouve alors dans la situation suivante : - faibles tensions dans les éléments additionnels -persistance dans l'élément de base d'un champ résiduel de tensions de sens opposé à celui qui sera provoqué par les actions d'utilisation principales. Ce procédé permet d'utiliser systématiquement des matériaux à haute résistance et d'exploiter mieux les capacités de matériaux de moindre résistance en étendant considérablement leur zone de variation admissibles.

Description


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   PROCEDE DE PRECONTRAINTE PAR CREATION
D'UN CHAMP DE CONTRECONTRAINTE MAINTENU
PAR SOLIDARISATON DE MATERIAUX ADDITIONNELS DESCRIPTION - L'invention porte sur un procédé de fabrication d'éléments de construction (poutres, colonnes, caissons ...) pouvant être utilisés tels quels ou servir de base ä la mise en oeuvre de poutres composites (mixtes, hybrides) ou réfléchies. 



  De tels éléments peuvent être utilises dans la construction de ponts, de bätiments, de tunnels, de portiques ou de tout autre assemblage   ndcessitant   des   éléments   fortement sollicités. 



  En généra1, les matériaux ä haute limite élastique sont utilisés sous forme de tirants, du fait de problemes de stabilité (flambement, voilement ou interaction de ces deux phénomènes). 



  En effet, les grands élancements limitent très vite, pour des raisons géométriques, les tensions admissibles dans les parties comprimdes, réduisant ainsi notablement le rendement de materiaux éventuellement par ailleurs très performants. 



  Dans le cas d'utilisation de matériaux ä haute limite elastique en vue de   1'élaboration   de poutres ä âme pleine, par exemple, on est amené, si on desire exploiter au maximum les capacités du matériau, ä   äpaissir   les âmes pour éviter le voilement et ce, dans des proportions telles que l'on perd en grande partie l'avantage du matériau, étant donné les grandes quantités ä mettre en oeuvre. 



  De même, pour une poutre triangulée, les montants fortement comprimés verront leur section minimale nécessaire considérablement agrandie pour obvier au flambement. 



  - L'invention consiste en un procédé de fabrication de 

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 poutres, éventuellement composées de matériaux   differents,   dans lequel un ou des éléments de base sont soumis ä une manipulation y creant un état de tension de sens opposé ä celui qu'induira l'utilisation postérieure. 



  C'est état de tension est alors maintenu au mieux des   necessites   par l'adjonction d'autres éléments de section suffisante, éventuellement (mais pas nécessairement) précontraints avant l'application, le cas échéant façonnés dans un   materiau   différent de ceux constituant l'élément de base, et suffisamment rigides si nécessaire. 



  Si les limites élastiques des éléments d'adjonction sont judicieusement choisies, le procédé permet, lors de la mise en charge de la poutre finie, des variations de contrainte dans l'élément de base telles que, sinon, dans les mêmes conditions, il verrait sa stabilité compromise. 



  Les manipulations sur le ou les elements de base avant fixation des éléments d'adjonction peuvent consister en tractions, compressions, torsions, flexions ou en des combinaisons de ces actions. 



  Un des avantages par rapport ä une précontrainte classique,   oü   l'on ne fait en definitive que précomprimer la partie de l'élément de poutre appelé à travailler en traction lors de l'utilisation finale (et même si cette précompression peut induire des tractions dans d'autres parties, elle provoque de toutes manieres une compression d'ensemble qui peut ne pas être souhaitable) est que le procédé permet également la mise en prétraction de parties destinées à être oomprimées et la création, dans les parties minces, par exemple, ou sujettes   ä   l'instabilité, d'un champ de tension de sens opposé ä celui qu'entraine la mise en charge lors de l'utilisation. 



  Il en resulte généralement une économie de matière appreciable. 

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 Une déformée initiale peut, si   necessaire,   être donnée ä l'élément de base pour qu'après les différentes manipulations l'élément complet ait la forme souhaitee. 



  - Un mode de réalisation d'une application du procédé peut être décrit très simplement dans le cas d'une poutre "contrefléchie", c'est-à-dire d'une poutre réfléchie dans le sens opposé ä celui de son utilisation. 



  Remarque 1 : Les membrures (dans le cas d'une poutre triangulée) ou les semelles (dans le cas d'une poutre ä âme pleine) seront, en principe, dimensionnées uniquement pour assurer la stabilité   necessaire   lors de l'application du moment de contreflexion. Cependant, dans certains cas, ce minimum sera le minimum géométrique   necessaire   pour permettre la fixation des éléments d'adjonction. 



  Phase 1 La poutre minimale définie dans la remarque 1 désignée sous le nom d'élément de base est   pluche   sur un banc dont une des extrémités est coulissante et l'autre fixe. 



  La partie supérieure de   l'element   de base est fixée ä ces   extremities   au moyen de bielles de hauteur   réglab1e.   



  Des vérins prenant appui sur les extrémités du banc et sur la partie inférieure de l'élément de base mettent celle-ci en compression. 



  La réaction des vérins met la partie supérieure de l'élément de base en traction, créant dans l'élément un champ de contraintes linéaire symétrique. Si la   rigidite   transversale de la partie inférieure de l'élément de base n'est pas suffisante pour éviter le voilement ou le flambement, celle-ci peut-être maintenue latéralement 
 EMI3.1 
 jusqu'à ce que l'element d'adjonction y soit fixé. 



  Afin de faciliter la fixation des éléments d'adjonction ä la partie supérieure de   l'element   de base, les extrémités peuvent être pourvues d'une partie pivotante pouvant tourner autour d'un axe longitudinal de manière   ä   amener la partie supérieure de   l'element   de base en 

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 dessous. 



  De plus, la partie non pivotante de l'extrémité coulissante peut, par   l'intermediaire   de cables ou de vérins exercer sur   l'element   de base une traction ou une compression d'ensemble de manière ä obtenir, dans cet élément un diagramme de tensions   predetermine   quelconque et adapté le mieux possible aux besoins de l'utilisation. 



  L'élément de base se trouve alors dans l'état suivant : a) S'il s'agit d'une poutre triangulée - membrure supérieure en traction - membrure inférieure en compression - certains montants en traction et d'autres en compression 
 EMI4.1 
 b) s'i1 s'agit d'une poutre ä âme pleine : - traction au dessus - compression en dessous - champ de tensions dans l'âme variant d'une traction ä la partie supérieure   ä   une compression la 
 EMI4.2 
 partie inférieure. 



  Remarque 2 : Les termes "supérieur" et "inférieur" se rapportent, ici, à l'utilisation ulterieure de la poutre, le côte supérieur étant, par rapport   ä   la poutre, defini comme le côte opposé ä la direction des charges tranversales que la poutre est destinée ä reprendre. 



  Phase 2 : La poutre étant maintenue dans l'état précédent, on vient renforcer les membrures ou les semelles par des éléments convenablement dimensionnés et, dans certains cas par exemple, d'une limite élastique supérieure   ä   celle de l'élément de base. 



  Ce renfort se fait en rendant les éléments d'adjonction solidaires de   l'element   de base au moyen d'un procédé adéquat (rivetage, boulonnage, soudure, collage, etc.). 

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  Ces méthodes de fixation ne font pas partie du procédé objet de la présente requête. 



  On notera que, dans le cas d'une poutre triangulée par exemple, certans montants tirés, destines ä être comprimes en phase d'utilisation, peuvent, au besoin, être également renforces au cours de la phase 2, en leur appliquant en fait le même principe que celui du procédé décrit dans la presente requête. 



  Phase 3 : La poutre complète renforcée est liberee du moment de contreflexion qui lui a été appliqué en phase 1. 



  Au cours de cette phase, on peut considérer qu'il est appliqué à la poutre complète, dont l'inertie (et la section) est plus grande que celle de l'élément de base, un moment de flexion et éventuellement un effort normal opposé ceux appliqués en phase 1. 



    L'étant   final de la poutre complete est alors : - faibles tensions dans les éléments d'adjonction - légère diminution (en valeur absolue) du champ de tension dans l'élément de base par les operations de la phase 1. 



    11   est important de noter que les tensions dans l'élément de base et les éléments de renfort immédiatement adjacents sont de signes contraires. 



  (Par exemple, grande traction dans la partie supérieure de l'élément de base et faible compression dans   l'element   d'adjonction appliqué   ä   cet endroit). 



  Pendant l'utilisation, alors que les éléments d'adjonction partent d'une faible tension pour arriver ä ä leur tension limite, l'élément de bases voit ses contraintes s'inverser avant d'arriver à leur limite admissible. 



  Si les limites élastiques, le dimensionnement et le moment de contreflexion de la phase 1 sont convenablement choisis, on peut arriver à pratiquement doubler la plage admissible de variation de tensions de 

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 l'élément de base. 



  - L'application industrielle du procédé est immédiate en ce qu'il permet la fabrication d'éléments de construction ou les materiaux de moindre résistance voient leur capacité considérablement augmentée lors de l'utilisation et en ce qu'il autorise l'emploi systématique de matériaux ä grande resistance (acier   ä   très haute   limite dlastique   ou matériaux synthétiques par exemple) dont l'usage est pour l'instant relativement limité à des cas très particuliers (câbles, tirants). 



  - Le   procedé   peut s'appliquer avantageusement ä la fabrication de poutres réfléchies. 



  En se servant de poutres   contrefléchies   assemblées suivant la présente description, il est possible d'augmenter notablemeent le moment de réflexion pour un même poids de l'élément réfléchi. 



  - Les calculs de dimensionnement des éléments de base, du champ de contre-contrainte et des éléments additionnels, permettant d'optimaliser le rendement, ne font pas partie de la   presente   requête.

Claims

REVENDICATIONS L'invention a pour objet un type de poutre pour lequel les éléments risquant l'instabilité sont soumis ä un champ de contraintes maintenu par des elements additionnels qui participent, lors de l'utilisation, au travail d'ensemble de la poutre, ainsi qu'un procédé pour la réalisation de ce champ.

1. La revendication n* 1 porte sur un type de poutres pour lesquelles les parties risquant l'instabilité sont le siège, avant l'usage, d'un champ de contraintes lineairement variable prédéterminé pour être adapté à son utilisation.

La particulatité de ce champ est qu'il n'est pas nécessairement uniforme (traction, compression) ou antisymétrique (flexion) mais peut présenter une combinaison de ces actions, suivant les nécessités de l'utilisation.

2. La revendication n* 2 porte sur un procédé pour la réalisation dans un élément d'une poutre, d'un champ de contraintes tel que défini en 1 ci-dessus. Le procédé en question est caractérisé par l'utilisation d'un banc special comportant une extrémité maintenue fixe et une autre coulissante.

Le maintien de l'element ä precontraindre entre ces extrémités et l'action de verins disposds, d'une part, entre l'element et les extrémités et agissant d'autre part sur l'extremité mobile permet d'établir, dans l'element en question, n'importe quel diagramme lineaire de contraintes predetermine.

Ce procédé laisse libres les parties superieures et inférieures de l'élément ä précontraindre de manière ä permettre la fixation d'éléments additionnels complétant la poutre et maintenant partiellement le champ de contraintes préétabli.

Les deux extremites du banc peuvent être pourvues de <Desc/Clms Page number 8> parties pivotant autour d'un axe longitudinal de manière ä faciliter la dernière operation.