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Poutre en béton armé à armature "prétendue " .
Pour les poutres en béton armé à armature reotiligne "prétendue" , o'est-à-dire à tension préalable ,il n'est pas possible comme pour les poutres en béton armé ordinaires,d'ab- sorber les tensions de cisaillement,ou les tensions de traction psincipales obliques qui y oorrespondent , par des flexions des fers d'armature , En conséquence on est obligé de disposer de très grandes quantités d'étriers perpendiculairement aux fers porteurs principaux et de les "prétendre" également fortement, lorsqu'une transmission sure des efforts de cisaillement doit être assurée . Cette prétension des étriérs rend toutefois là réalisation des poutres beaucoup plus difficile.
Or, l'invention indique pour les poutres en béton armé du type susmentionné une voie à suivre pour empêcher toutes. tensions de cisaillement quelles qu'elles soient de se produire dans la poutre-et elle est fondée sur le nouveau principe son- sistant à compenser les efforts transversaux par une composante correspondante des efforts longitudinaux eux-mêmes .
Selon l'in- vention, on obtient ce résultat en donnant à la face supérieu- re de la poutre par rapport aux fers d'armature rectilignes une inclinaison correspondant à l'effort transversal à envisa- ger , de façon que la résultante de toutes les tensions de compression dans la-section transversale de la poutre soit inoli-
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née par rapport à l'effort de traction qui s'exerce dans les fers d'armature . L'élément de construction formé de cette manière ne doit pas nécessairement être exécuté sous là forme d'une poutre complète, mais peut aussi, au contraire, être réalisé sous la forme d'un appareil porteur décomposé , par consti- tution d'une membrure ou semelle supérieure et d'une membrure ou semelle inférieure , La condition, conforme à l'invention,
selon laquelle il faut donner à la face supérieure de la poutre une inolinaison, correspondant à l'effort transversal à envisager dans chaque cas, par rapport aux fers d'armature rectilignes signifie dans le oas mentionné en dernier lieu, que l'appareil porteur consistant seulement dans les deux membrures-et évidement dans d'éventuelles tringles ou tiges de suspension - constitue, même sans âme, une poutre stable pour la charge donnée.
La réalisation de la poutre sous la forme d'un appareil porteur décomposé, qui peut présenter, par exemple, la forme d'un appareil suspendu simple ou double ou d'un arc avec tirant (ou '.'arc à barres avec poutres raidisseuses), ressemble,quand on la considère extérieurement, aux éléments ou corps de construction de type correspondant. Ce qui est toutefois nouveau dans ces systèmes porteurs, c'est l'emploi de l'armature prétendue noyée dans la membrure inférieure rectiligne ou à peu près reotiligne, armature qui présente des avantages considérables par rapport'aux dispositions connues.
Certes, il est déjà connu de prétendre d'une façon générale les tirants des poutres en béton, et en particulier celles des ponts en arc en béton armé en même temps que l'on équipe le pont ; dans le cas de ces dispositions connues, il s'agit toutefois uniquement de compenser l'allongement du tirant sous l'influenoe de la charge continue et éventuellement aussi la compression correspondante de l'arc par le raccourcissement correspondant du tirant.
Visa-vis de cela, on vise selon l'invention à réaliser'la membrure inférieure (membrure de traction) comme une véritable poutre en béton prétendu, o'est-à-dire à la réaliser de façon que son béton se trouve en permanence sous l'influence d'une prétension par oompression, qui , même dans les conditions les plus défavorables , en particulier même sous l'influence de la charge exercée par le trafic, n'est pas épuisée, mais subsiste toujours avec une certaine valeur minimum. La prétension par .compression peut en outre être choisie d'une grandeur telle que laX membrure inférieure soit à même d'absorber des efforts de flexion additionnels, sans que des tensions de traction y soient.. engendrées.
L'avantage de cette disposition réside dans ce que, d'une part, tout danger de la formation de crevasses ou fissu-
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res est exolu et que, d'autre part, les changements de forme , du système sont tout particulièrement faibles, puisque même chois encore pour des efforts (sollicitations/aussi élevées de l'armature prétendue toute la section transversale du béton de la membrure inférieure reste toujours active .
L'invention va être expliquée ci-après, au moyen d'exem- ples, à l'aide des dessins schématiques ci-annexés.
La f ig. 1 représente une poutre simple 'selon l'invention, munie d'une armature prétendue, qui est sollicitée par une char- ge isolée P. L'armature prétendue est désignée par a; elle s'é- tend en ligne droite d'un appui à l'autre et transmet son effort de traction au'béton de la poutre par l'intermédiaire de pla- ques ou d'éléments analogues - éventuellement aussi par sim- ple adhérence, pour autant que celle-ci suffise - prévus à l'emplacement ou près des appuis. Dans'la section transversale au droit de chaque appuie ltarmature peut attaquer au milieu, de sorte que là l'effort de compression agissant sur/le béton produit une sollicitation uniforme comme le montre le dia- gramme des tensions indiqué sur la fig. 1.
La face inférieure c de la poutre s'étent parallèlement ou presque parallèlement à l'armature, la face supérieure d de la poutre s'étend au contraire suivant une inolinaison choisie convenablement par rapport à la direction de l'armature . Dans la section trans- versale médiane de la poutre, l'effort de traction de l'ar- mature attaque alors d'une façon fortement décentrée . La sec- tion transversale médiane reçoit d'ailleurs des dimensions tel- les qu'en cas de pleine charge @l règne dans le béton à l'em- placement de la face inférieure de la poutre, par exemple la tension zéro: et à l'emplacement de la face supérieure, la tension 62; le diagramme des tensions est donc représenté par la triangle de la fige 1 .
La résultante de toutes les ten- sions de compression clans la section transversale médiane attaque donc -si l'on suppose, pour la simplicité, que la sec- tion transversale de la poutre est un'rectangle-*- au centre de gravité de ce reotangle : dono au 2/3 de la hauteur de la pou- tre, et l'effort de compression du béton prend dans toute la poutre l'allure,. représentée en trait interrompu sur la fig.l, également inclinée par rapport à l'armature de traction. sa composante verticale est alors, comme les essais l'indiquent, toujours égale et de sens opposé à l'effort transversal P/2, et neutralise donc celui-ci. Par'conséquent, il ne se produit aucune espèce de tensions de cisaillement dans le béton de la poutre.
Lorsque la poutre est sollicitée par deux charges isolées égales P1 et P2, elle reçoit une configuration judicieuse, indiquée sur la fig. 2. La surface (délimitation) supérieure
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de la poutre doit donc être adaptée dans chaque oas à la façon dont la poutre est chargée. En particulier, lorsque la charge est répartie uniformément, la surface supérieure est une parabole, comme le montre la fig. 3.
Les figures 4-6 sont d'autres exemples de la oonfiguration des poutres déjà représentées sur les fig. 1-3, sous la forme d'appareils porteurs décomposés. Sur ces figures 4-6, a désigne également les fers d'armature rectilignes prétendues, qui, par des-plaques d'ancrage b ou des éléments analogues, aux extrémités de la poutre, transmettent leur effort de prétension au béton; c, la membrune inférieure ou de traction ; et d, la membrure supérieure ou de compression de la poutre. La membrure supérieure ou de compression présente dans son ensemble une inclinaison correspondant à l'effort transversal à envisager, par rapport à l'armature rectiligne prétendue avec la membrure inférieure ou de traction.
Pour une charge isolée P au milieu de la poutre, comme on l'a représenté sur la fig. 4, on obtient d'après cela la forme d'appareil porteur de la fig. 4. Si la charge isolée attaque non pas la membrure supérieure, mais la membrure inférieure , il faut encore ajouter la tige de suspension e, indiquée en pointilléµ, pour la transmission de cette charge.
La f ig. 5 représente une poutre correspondant à la fig. 2 avec deux charges isolées égales. Ici de nouveau, si les charges attaquent en totalité ou en partie la membrure inférieure,des tiges de suspension ou montants f peuvent être ajoutés, sans que le système porteur proprement dit en soit influencé . On peut encore ajouter aussi des diagonales g dans le champ rectangulai- re médian, soit sous la forme d'une barre unique résistante à la traction et à la compression, soit sous forme de diagonales lâches oroisées, si l'on veut que, même en cas d'inégalité aooidentelle des charges P1 et P2 (par exemple en cas de charges dues au trafic), l'appareil porteur reste exempt de sollicitations à la flexion dans les membrures supérieure et inférieure.
Pour le cas d'une charge uniformément répartie conformément à la fig. 3, l'appareil porteur est réalisé selon la fig. 6.
Tant dans le béton de la membrure supérieure que dans celui de la membrure inférieure, il se produit exclusivement des efforts de compression. Si la charge uniformément¯répartie ne repose pas sur la membrure supérieure, mais sur la membrure inférieure, il faut de nouveau a jouter,à des intervalles convenables, des tiges de suspension e, entre lesquelles la membrure inférieure doit alors transmettre la charge comme corps en béton prétendu résistant à la flexion.
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La rigidité à la flexion des membrures inférieure et supérieure peut aussi être mise à contribution, si ,à côté de la répartition uniforme, il faut aussi absorber des répartitions de charge différentes. En outre, on est libre de prévoir dans ce cas, entre les tiges de suspension, des diagonales, comme celles désignées par/la notation de référence g à la fig. 5.
Il est encore à remarquer que l'on peut aussi, évidemment, exécuter d'après les mêmes principes des poutres des types les plus divers, si l'on fait permuter la membrure supérieure et la membrure inférieure, de façon que la membrure supérieure devienne la membrure de traction rectiligne,renfermant les fers d'armature prétendus ,et la membrure inférieure, au contraire,
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devien# la membrure de oompression, qui reçoit, conformément à l'invention, une inclinaison correspondant à l'effort transversal à envisager, .
REVENDICATIONS.
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1. Poutre en béton armé à armature reotiligne prétendue mise (c'est-à-dire mise sous tension préalable) caractérisée en ce que sa face supérieure présente , par rapport aux fers d'armature rectilignes,' une inclinaison correspondant à l'effort trans- versal à envisager.
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Reinforced concrete beam with "pretended" reinforcement.
For reinforced concrete beams with "pretensioned" reotilinear reinforcement, that is to say pre-tensioned, it is not possible, as for ordinary reinforced concrete beams, to absorb the shear stresses, or the corresponding oblique psincipal tensile stresses, by bending of the reinforcing bars, Consequently one is obliged to have very large quantities of stirrups perpendicular to the main supporting bars and to "pretend" them also strongly, when a safe transmission of shear forces must be ensured. This pretension of the stirrups however makes the realization of the beams much more difficult.
However, the invention indicates for the reinforced concrete beams of the aforementioned type a way forward to prevent all. whatever shear stresses occur in the beam-and it is based on the new principle of compensating the transverse forces by a corresponding component of the longitudinal forces themselves.
According to the invention, this result is obtained by giving the upper face of the beam with respect to the rectilinear reinforcing bars an inclination corresponding to the transverse force to be considered, so that the resultant of all the compressive stresses in the cross-section of the beam is inoli-
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born in relation to the tensile force exerted in the reinforcing bars. The structural element formed in this way need not necessarily be executed as a complete beam, but can also, on the contrary, be produced as a decomposed load-bearing device, by constituting a upper chord or flange and a lower chord or flange, The condition, according to the invention,
according to which it is necessary to give to the upper face of the beam a slope, corresponding to the transverse force to be considered in each case, with respect to the rectilinear reinforcing bars means in the last mentioned oas, that the supporting device consisting only in the two frames - and recess in any rods or suspension rods - constitutes, even without web, a stable beam for the given load.
The realization of the beam in the form of a decomposed load-bearing device, which can have, for example, the form of a single or double suspended device or of an arch with tie rod (or '.' Bar arch with stiffening beams ), looks, when viewed externally, to elements or construction bodies of the corresponding type. What is new in these load-bearing systems, however, is the use of the so-called reinforcement embedded in the rectilinear or more or less reotilinear lower chord, reinforcement which has considerable advantages over known arrangements.
Admittedly, it is already known to claim generally the tie-rods of concrete beams, and in particular those of reinforced concrete arch bridges at the same time that the bridge is fitted; in the case of these known arrangements, however, it is only a matter of compensating for the elongation of the tie rod under the influence of the continuous load and possibly also the corresponding compression of the arc by the corresponding shortening of the tie rod.
Vis-à-vis this, according to the invention, the aim is to achieve the lower chord (tension chord) as a real pretensioned concrete beam, that is to say to achieve it so that its concrete is permanently under the influence of a pre-tension by oompression, which even under the most unfavorable conditions, especially even under the influence of the load exerted by the traffic, is not exhausted, but always remains with a certain minimum value . The pre-tension by .compression can moreover be chosen of a magnitude such that the lower chord is able to absorb additional bending stresses, without causing tensile stresses therein.
The advantage of this arrangement lies in that, on the one hand, any danger of the formation of crevices or fissures
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res is exolu and that, on the other hand, the changes of shape, of the system are quite particularly low, since even still chosen for forces (stresses / as high of the pretended reinforcement all the cross section of the concrete of the lower chord always remains active.
The invention will be explained below, by way of examples, with the aid of the accompanying schematic drawings.
The f ig. 1 shows a simple beam 'according to the invention, provided with a pretensioned reinforcement, which is requested by an isolated load P. The pretended reinforcement is designated by a; it extends in a straight line from one support to another and transmits its tensile force to the concrete of the beam by means of plates or the like - possibly also by simple adhesion , as long as this is sufficient - provided at the location or near the supports. In the cross section to the right of each support the reinforcement can attack in the middle, so that there the compressive force acting on the concrete produces a uniform stress as shown in the diagram of the tensions shown in fig. 1.
The lower face c of the beam extends parallel or almost parallel to the reinforcement, the upper face d of the beam, on the contrary, extends in a suitably chosen angle with respect to the direction of the reinforcement. In the median transverse section of the beam, the tensile force of the frame then attacks in a strongly off-center manner. The median transverse section also receives dimensions such that in the event of a full load @l prevails in the concrete at the location of the lower face of the beam, for example zero tension: and at the location of the upper face, the tension 62; the voltage diagram is therefore represented by the triangle in fig 1.
The resultant of all the compressive stresses in the median cross section therefore attacks - if we assume, for simplicity, that the cross section of the beam is a 'rectangle - * - at the center of gravity of this reotangle: dono to 2/3 of the height of the beam, and the compressive force of the concrete takes on the appearance throughout the beam ,. shown in broken lines in Fig.l, also inclined relative to the tensile reinforcement. its vertical component is then, as the tests indicate it, always equal and of direction opposite to the transverse force P / 2, and thus neutralizes this one. Therefore, no kind of shear stress occurs in the concrete of the beam.
When the beam is requested by two equal isolated loads P1 and P2, it receives a judicious configuration, shown in fig. 2. The upper surface (delimitation)
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of the beam must therefore be adapted in each oas to the way in which the beam is loaded. In particular, when the load is evenly distributed, the upper surface is a parabola, as shown in fig. 3.
Figures 4-6 are other examples of the oonfiguration of the beams already shown in Figs. 1-3, in the form of decomposed load-bearing devices. In these FIGS. 4-6, a also designates the alleged rectilinear reinforcing bars, which, by anchoring plates b or similar elements, at the ends of the beam, transmit their pretensioning force to the concrete; c, the lower or tensile member; and d, the top or compression chord of the beam. The upper or compression chord as a whole has an inclination corresponding to the transverse force to be considered, with respect to the rectilinear reinforcement pretended with the lower chord or tension.
For an isolated load P in the middle of the beam, as shown in fig. 4, this gives the form of the carrier device of FIG. 4. If the isolated load attacks not the upper chord, but the lower chord, it is also necessary to add the suspension rod e, indicated in dotted lines, for the transmission of this load.
The f ig. 5 shows a beam corresponding to FIG. 2 with two equal isolated loads. Here again, if the loads attack the bottom chord in whole or in part, suspension rods or f-posts can be added, without affecting the load-bearing system itself. We can also add diagonals g in the median rectangular field as well, either in the form of a single bar resistant to tension and compression, or in the form of loose oroised diagonals, if we want that, even in the event of an accidental inequality of the loads P1 and P2 (for example in the event of loads due to traffic), the supporting device remains free from bending stresses in the upper and lower chords.
For the case of a uniformly distributed load according to fig. 3, the carrier device is produced according to FIG. 6.
Both in the concrete of the upper chord and in that of the lower chord, only compressive forces occur. If the uniformly distributed load does not rest on the upper chord, but on the lower chord, it is again necessary to add, at suitable intervals, suspension rods e, between which the lower chord must then transmit the load as a body. made of pretensioned flex-resistant concrete.
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The bending stiffness of the lower and upper chords can also be used, if, besides the uniform distribution, it is also necessary to absorb different load distributions. In addition, one is free to provide in this case, between the suspension rods, diagonals, such as those designated by / the reference notation g in FIG. 5.
It is also to be noted that one can also, obviously, carry out according to the same principles of the beams of the most diverse types, if one makes swap the upper chord and the lower chord, so that the upper chord becomes the rectilinear tension chord, containing the pretended reinforcing bars, and the lower chord, on the contrary,
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become # the oompression chord, which receives, according to the invention, an inclination corresponding to the transverse force to be considered,.
CLAIMS.
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1. Reinforced concrete beam with reotilinear reinforcement pretended setting (that is to say prior tensioning) characterized in that its upper face has, with respect to the rectilinear reinforcing bars, an inclination corresponding to the force transversal to consider.