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"FLANCHER D'UNE CONCEPTION NOUVELLE EN BETON OU AUTRE
MATERIAU"
La présente invention a pour objet un nouveau type de plancher à tensions initiales.
Le plancher selon l'invention est essentiellement caractérisé par le fait qu'il comporte des poutrelles cons- tituées par un nombre approprié d'éléments indépendants, en
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forme de vnussoirs circulaires ou de coins, qui sont juxta- posés et assembles par l'intermédiaire de'tirants et entre lesquelles viennent s'adapter des voûtains transversaux qui ont pour but de transmettre aux poutrelles les charges et les surcharges appliquées sur les surfaces correspondant aux vides entre poutrelles.
D'autres caractéristiques et avantages de la pré- sente invention ressortiront au cours de la description qui en sera donnée ci-après en regard des dessins annexés qui représentent, schématiquement et simplement à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'invention.
Sur ces dessins :
La Fig. 1 est une vue encoupe transversale d'une partie d'un plancher conforme à l'invention.
La Fig. 2 est une vue en perspective d'une poutrelle selon l'invention.
La Fig. 3 est une vue également en perspective, mais à plus grande échelle, représentant l'une des plaques d'ancrage d'une poutrelle.
La Fig. 4 représente, schématiquement, différentes sections de voussoirs ou de coins.
Le plancher que l'on a représenté sur les dessins se compose de deux parties distinctes :
1 ) de POUTRELLES 1 (figure 1) représentant l'élé- ment principal ; 2 ) de VOUTAINS 2 (figure 1) formant/les éléments complémentaires destinés à transmettre aux poutrelles les charges et surcharges appliquées sur les surfaces correspon- dant aux vides entre poutrelles.
POUTRELLES (figures 2 et 3)- Elles sont constituées par assemblage de voussoirs circulaires 5 en béton fabriqués à l'avance. Ces voussoirs qui mesurent 10 cm de longueur à la
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fibre moyenne de l'arc, sont réunis, au moyen de deux tirants inférieurs 4 et d'un tirant supérieur 5.
Au moment du montage des poutrelles, leurs tirants inférieurs 4 sont mis en tension permanente d'intensité va- riant -de 2.200 à 2.700 Kgs par cm2, ce qui correspond à une valeur dont les limites restent comprises entre la moitié et les deux tiers de la limite élastique-des aciers durs employés que l'on trouve ordinairement sur le marché.
Sous l'influence de cette mise en tension, la section droite des voussoirs, qui se trouve comprimée dans la région de l'intrados de la poutrelle, a tendance à s'ouvrir dans la région de l'extrados, suivant les joints de ces vous- soirs. La présence du tirant supérieur n'a pour but que de s'opposer à ce phénomène afin de rendre stable l'ensemble des vous soirs constitutifs de la poutrelle.
La mise en tension des tirants 4 est faite au moyen d'un vérin dynamométrique (non représenté) prenant appui sur un des abouts de la poutrelle. Ces abouts sont formés de plaques métalliques 6, dites plaques d'ancrage. La tension développée dans ces tirants est rendue permanente par un dispositif d'arrêt relativement simple (écrous 7 et contre-écrous 8) à chaque extrémité.
La portée des écrous est de forme sphérique, elle s'engage dans une niche d'empreinte également sphérique, dont le rayon de la sphère est légèrement supérieur à celui de la partie sphérique de l'écrou, l'ensemble forme rotule et permet aux réactions de tension de s'exercer suivant la ligne d'action des tirants inférieurs (corde de 11-arc).
Le tirant supérieur 2 est ancré suivant le même principe que ceux inférieurs 4. Les écrous 10 et contre-écrous
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11, sont toutefois de forme normale, aucune tension importante n'existant dans ce tirant. En outre, sa ligne d'action qui agit suivant la courbure de la poutrelle,se compose de réac- tions tangentielles et normales à l'arc de cercle. Un logement 12 est prévu à la partie supérieure des voussoirs pour assu- rer leur maintien dans une position fixe. On rappelera que la présence du tirant supérieur 2 dans son logement 12, n'a d'au- tre rôle que de permettre de manipuler les poutrelles sans risques de dislocation des voussoirs les constituant.
Les voussoirs 3, dessinés en élévation de profil, (figure 4) qui peuvent être en verre coulé, céramique ou en tout autre matériau présentant les qualités requises à leur destination, sont généralement en béton de ciment. Ils sont fabriqués en grande série et ne sont utilisés au mon- tage des poutrelles qu'après trois mois d'âge. Leur forme, ainsi que leurs dimensions, sont étudiées pour obtenir des poutrelles en forme d'arcs dont les flèche's sont les sui- vantes : 2 m/m pour 1 mètre de .longueur, 8 m/m pour 2 mètres de longueur, 18 m/m pour 3 mètres de longueur, 32 m/m pour 4 mètres de longueur, 50 m/m pour 5 mètres de longueur, 72 m/m pour 6 mètres de longueur, etc...
Les voussoirs circulaires que l'on a décrits ci- dessus peuvent êtreremplacés par des éléments rectilignes, en forme de coin 13, dont les parements d'assemblage à double direction (efforts tranchants positifs et négatifs) font un angle Dc avec la verticale (figure 4) un élément spécial com- portant un axe de symétrie 14 est prévu dans l'axe de la pou- trelle. Ces éléments offrent, sur les précédents, l'avantage de présenter des poutrelles vec contreflèche moins marquées pour les portées au-dessus de 4 mètres - la contref lèche par mètre linéaire = 5g Ó - ; leur exécution est également
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plus facile que celle des voussoirs circulaires où une très grande précision est nécessaire quant aux contrefLèches à obtenir.
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LES AVHTa#SS TECHNIQUES DES J?OUTR2LLES SOTiJT
1 ) Elimination intégrale du retrait hygroscopi- que inhérent à la prise du béton (élément de petites di- mensions, fabriqués à l'avance et mis en oeuvre/qu'après plusieurs mois d'âges).
2 ) Suppression totale des dangers corrélatifs au phénomène de déformation différée lente du béton (qualité exceptionnelle du béton des éléments préfabriqués et forme en voussoirs ou coins de ces éléments. )
En effet, même dans l'éventualité improbable, où pour une cause complexe, l'équilibre du couple élasti- que de la poutrelle se trouverait modifié (chute de tension dans les aciers) la stabilité de cette dernière n'en serait pas compromise. La qualité exceptionnelle du béton permet une tolérance de déplacement de la fibre neutre dans la section jusqu'à une réduction des 2/3 de la zone comprimée, et ce, avec une sécurité encore équivalente à celle prescrite par les règlements Ministériels en vigueur pour le béton armé classique. Il en est de même pour les efforts tranchants.
Dans le cas où les efforts tranchants réduits tendraient vers des efforts tranchants simples, la section des poutrel- les est telle que le taux de cisaillement unitaire dans cet- te hypothèse conserve un coefficient de sécurité encore su- périeur à celui prescrit par les règlements Ministériels en vigueur. Comme dans le cas de la flexion, la forme des élé- ments en voussoirs ou coins assure la transmission des ef- forts de proche en proche d'une section à l'autre (ce qui ne peut se concevoir dans une poutre classique); en outre,
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la résistance intrinsèque du béton permet, dans tous les cas, à la section de la poutrelle, d'équilibrer, sans le concours d'étriers, les efforts développés dans cette dernière.
De ce qui précède, on peut dire sans crainte, que la poutrelle selon l'invention présente, au point de vue stabilité, des avantages sur les procédés actuels de précon- traint pour lesquels la sécurité dépend exclusivement de l'immuabilité des tensions initiales de précontraintes, nécessairement très élevées, créés à l'origine dans les matériaux acier, béton.
LES AVANTAGES ECONOMIQUES ET TECHNOLOGIE DE FABRICATION
DES POUTRELLES SELON L'INVENTION sont :
Fabrication en série des éléments, voussoirs ou coins dont l'assemblage constitue les poutrelles.
La fabrication de ces éléments se fait en deux opérations distinctes la première consiste à vibrer les matières inertes (avec un minimum d'eau de gâchage), la seconde à comprimer fortement dans le moule, au moyen d'un piston, le mélange déjà vibré.
Le piston est actionné au moyen d'une presse hydraulique spécialement conçue à cet effet. Le béton ainsi obtenu est d'une très haute compacité et, par conséquent, d'une très grande résistance Son coefficient d'élasticité est nettement supérieur à celui des bétons classiques dits à haute résistance.
Le montage des poutrelles se fait par assemblage à la chaîne des éléments voussoirs nu coins. La mise en tension préalable des tirants est réalisée par l'utilisation de vérins dynamométriques dont la manipulation est extrême- ment simplifiée du fait des tensions nécessaires originelles peu élevées.
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-En résumé, la fabrication des poutrelles selon l'invention ne nécessitant pas un matériel important, leur prix de revient est réduit au maximum ; à cette économie de fabrication s'ajoute naturellement celle constatée déjà pour tous les systèmes précontraints par rapport au béton armé classique, à savoir : réduction sensible de matière première mise en oeuvre pour une égale résistance.
Il va de soi que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et qu'on pourra y apporter toute modification de détail conforme à son esprit, sans sortir de son cadre.
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"FLANCHING OF A NEW CONCEPT IN CONCRETE OR OTHER
MATERIAL"
The present invention relates to a new type of floor with initial tensions.
The floor according to the invention is essentially characterized by the fact that it comprises joists constituted by an appropriate number of independent elements, in
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form of circular vnussoirs or corners, which are juxtaposed and assembled by means of tie-rods and between which are adapted transverse vaults which aim to transmit to the beams the loads and overloads applied to the corresponding surfaces voids between joists.
Other characteristics and advantages of the present invention will emerge during the description which will be given hereinafter with reference to the appended drawings which represent, diagrammatically and simply by way of example, one embodiment of the invention. .
On these drawings:
Fig. 1 is a cross sectional view of part of a floor according to the invention.
Fig. 2 is a perspective view of a beam according to the invention.
Fig. 3 is a perspective view also, but on a larger scale, showing one of the anchor plates of a beam.
Fig. 4 shows, schematically, different sections of voussoirs or corners.
The floor shown in the drawings consists of two distinct parts:
1) of BEAMS 1 (figure 1) representing the main element; 2) of VOUTAINS 2 (figure 1) forming / the complementary elements intended to transmit to the beams the loads and overloads applied to the surfaces corresponding to the voids between the beams.
BEAMS (Figures 2 and 3) - They are formed by assembling circular segments 5 made of concrete made in advance. These voussoirs which measure 10 cm in length at the
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middle fiber of the arc, are joined by means of two lower tie-rods 4 and one upper tie-rod 5.
When the beams are being assembled, their lower tie rods 4 are permanently tensioned with an intensity ranging from 2,200 to 2,700 kg per cm2, which corresponds to a value whose limits remain between half and two thirds of the elastic limit of the hard steels used which are usually found on the market.
Under the influence of this tensioning, the cross section of the segments, which is compressed in the region of the lower surface of the beam, tends to open in the upper surface region, following the joints of these you- evenings. The presence of the upper tie-rod is only intended to oppose this phenomenon in order to make the set of you evenings constituting the beam stable.
Tensioning of the tie rods 4 is carried out by means of a dynamometric jack (not shown) bearing on one of the ends of the beam. These ends are formed of metal plates 6, called anchor plates. The tension developed in these tie rods is made permanent by a relatively simple stop device (nuts 7 and locknuts 8) at each end.
The bearing surface of the nuts is spherical in shape, it engages in a recess which is also spherical, the radius of the sphere of which is slightly greater than that of the spherical part of the nut, the assembly forms a ball joint and allows tension reactions from exercising along the line of action of the lower tie rods (11-bow chord).
The upper tie rod 2 is anchored according to the same principle as the lower ones 4. The nuts 10 and locknuts
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11, are however of normal shape, no significant tension existing in this tie rod. In addition, its line of action, which acts according to the curvature of the beam, consists of reactions tangential and normal to the arc of a circle. A housing 12 is provided at the top of the segments to ensure that they are held in a fixed position. It will be recalled that the presence of the upper tie rod 2 in its housing 12 has no other role than to allow the joists to be handled without risk of dislocation of the segments constituting them.
The segments 3, drawn in profile elevation (figure 4) which can be made of cast glass, ceramic or any other material having the qualities required for their destination, are generally made of cement concrete. They are mass-produced and are only used for the assembly of joists after three months of age. Their shape, as well as their dimensions, are studied to obtain beams in the form of arches whose arrows are as follows: 2 m / m for 1 meter of length, 8 m / m for 2 meters of length, 18 m / m for 3 meters in length, 32 m / m for 4 meters in length, 50 m / m for 5 meters in length, 72 m / m for 6 meters in length, etc ...
The circular voussoirs described above can be replaced by rectilinear, wedge-shaped elements 13, the assembly faces of which in two directions (positive and negative shearing forces) form an angle Dc with the vertical (figure 4) a special element comprising an axis of symmetry 14 is provided in the axis of the bin. These elements offer, over the previous ones, the advantage of presenting beams with less marked struts for spans over 4 meters - the struts per linear meter = 5g Ó -; their execution is also
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easier than that of circular voussoirs where very high precision is required as to the struts to be obtained.
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THE TECHNICAL AVHTa # SS OF THE SOTiJT J? OUTR2LLES
1) Complete elimination of the hygroscopic shrinkage inherent in the setting of the concrete (element of small dimensions, manufactured in advance and implemented / only after several months of age).
2) Total elimination of the dangers associated with the phenomenon of slow deferred deformation of the concrete (exceptional quality of the concrete of the prefabricated elements and the shape of segments or corners of these elements.)
Indeed, even in the unlikely event that, for a complex cause, the balance of the elastic torque of the beam would be modified (drop in tension in the steels) the stability of the latter would not be compromised. The exceptional quality of the concrete allows a tolerance of displacement of the neutral fiber in the section up to a reduction of 2/3 of the compressed zone, and this, with a safety still equivalent to that prescribed by the Ministerial regulations in force for the classic reinforced concrete. The same is true for shearing forces.
In the event that the reduced shearing forces tend towards simple shearing forces, the cross section of the beams is such that the unit shear rate in this case retains a safety coefficient even higher than that prescribed by the Ministerial regulations. in force. As in the case of bending, the shape of the segments or wedge elements ensures the transmission of forces from one section to another (which cannot be conceived in a conventional beam); in addition,
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the intrinsic strength of the concrete allows, in all cases, the section of the joist to balance, without the aid of stirrups, the forces developed in the latter.
From the foregoing, it can be said without fear that the beam according to the invention has, from the point of view of stability, advantages over the current pre-tensioning methods for which the safety depends exclusively on the immutability of the initial stresses of prestressing, necessarily very high, originally created in steel and concrete materials.
ECONOMIC ADVANTAGES AND MANUFACTURING TECHNOLOGY
BEAMS ACCORDING TO THE INVENTION are:
Mass production of elements, segments or corners, the assembly of which constitutes the joists.
The manufacture of these elements is done in two distinct operations the first consists in vibrating the inert materials (with a minimum of mixing water), the second in strongly compressing in the mold, by means of a piston, the mixture already vibrated .
The piston is actuated by means of a hydraulic press specially designed for this purpose. The concrete thus obtained is of very high compactness and, consequently, of very high resistance. Its coefficient of elasticity is markedly higher than that of conventional so-called high-resistance concretes.
The beams are assembled by assembling the segmented segments with the corners. The tie-rods are pre-tensioned by using dynamometric jacks, the handling of which is extremely simplified owing to the low original tensions required.
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In summary, since the manufacture of the beams according to the invention does not require significant equipment, their cost price is reduced as much as possible; to this manufacturing economy is naturally added that already observed for all the prestressed systems compared to conventional reinforced concrete, namely: significant reduction in raw material used for equal strength.
It goes without saying that the invention has been described and shown for purely explanatory and in no way limiting and that any modification of detail in accordance with its spirit can be made to it, without departing from its scope.