CA2097660A1 - Dispositif pour la fabrication d'elements de cages d'armatures pour beton arme, et element de cage d'armature obtenu par la mise en oeuvre de ce dispositif - Google Patents

Abstract

Ce dispositif comporte: - un cadre de forme rectangulaire dont les longueur, largeur et hauteur correspondent respectivement aux longueur, largeur et hauteur de l'élément de cage à réaliser, et dans les faces intérieures duquel débouchent des encoches orientées dans le sens de la hauteur, - des ronds à béton disposés selon plusieurs nappes superposées et croisées, dont une extrémités au moins de chacun est engagé dans une encoche du cadre, - des plaques orientées dans le sens de la longueur et/ou de la largeur du cadre, chacune étant disposée dans un plan orienté dans le sens de la hauteur, ayant au moins une de ses extrémités engagée dans une encoche du cadre, et comportant des évidements débouchant dans ses bords longitudinaux, à un écartement les uns des autres correspondant à l'écartement entre les encoches du cadre, servant au positionnement et l'entretoisement des nappes de ronds à béton, et - des éléments de ligature des nappes de ronds à béton et des plaques. Application b l'équipement d'ouvrage en béton nécessitant une haute densité d'armature métallique.

Description

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La présente invention a pour objet un riispositif pour la fabrication d'éléments de cages d'armatures pour béton armé, et un élément de cage d'arma~ure obtenu par la mise en oeuvre de ce dispositif.
Une cage d'armature pour béton armé est constituée par un ensemble de ronds à béton, coupés à la longueur requise, façonnés ou non, superposés et croisés sur plusieurs nappes, soit en contact les uns avec les autres, soit sans contact.
Pour réaliser das arma~ures d'ouvrages en bé~on arm~ de grande hauteur, il est connu d'utiliser la technique dite "du coffrage glissant". Cettelo technique peut être utilisée lorsque:
- la quantité d'armatures (passives et actives) ~ mettre en place est compatible avec la vitesse de glissement du coffrage, et - les caract~ristiques des armatures autorisent une mise en place compatible avec la manutention humaine et la place disponible sur les plateformes de travail fixées au coffrage.
Lorsque ces conditions ne sont pas remplies, il faut adopter la technique du b~tonnage par étapes successives. Dans ce cas, I'armature est:
- soit pos~e directement sur le lo~ de l'ouvrage à bétonner, avant mise en place des coffrages, - soit préfabriquée par morceaux, puis mise en place de la même façon.
Les techniques utilisées pour l'assemblage des pièces d'armatures entre elles, sont:
- la soudure par apport de metal, - la soudure par résistanoe, et - la ligature au fil de fer recuit.
La soudure est utilisée, de façon préférentielle, lorsqu'il y a préfabrication, car elle perme~ d'assurer une parfaite solidarisation des ;i/ différents constituants de l'armature les uns par rapport aux autres en période de transport.
La ligature est utilisée généralement iorsque l'armature est assemblée directement sur l'ouvrage, et lorsqu'il faut prévoir une possibiiité
d'ajustement de la position d'une pièce par rapport à la cage d'armature préexistan~e.
~' 2~7~

Dans le cas de certains ouvrages sévèrement sollicités pendant leur p~riode d'exploitation, il est impératif de proc~der à des essais de fatigue sur l'armature du béton. Ces essais de fatigue sont incompatibles aves l'utilisation de la soudure pour l~assemblage des armatures. Dans ce cas, il 5 faut recourir à la liga~ure.
Dans le cas de très gros ouvrages en bé~on armé et préeontraints ~; destinés à des exploitations dans des conditions sévères, par exemple à
I'explnitation du pétrole en mer dans des zones exposées aux icebergs, la densité d'armature dans le béton doit être extramernent élev~e, supérieure à
40û kg au m3 de béton. Dans un tel cas, la maille de la cage d'arrnature est de l'ordre de 20 centim~tres.
La densité des arma~ures, la longueur e~ le poids de chaque élémen~ de cage d'arrnature excluent alors la technique du coffrage glissant.
Les connaissances actuelles de l'état de la technique ne permettent pas de réaliser des cages préfabriquées susceptibles d'être stockées, transportées puis mises en place sur le lieu de construc~ion, avec des tolérances de fabrication de l'ordre de 5 millimètres, avec des tailles de plusieurs mètres, par exemple, 5 mètres de hauteur, 7 mètres de lar~eur et un mètre d'épaisseur, avec des poids de plusieurs tonnes, de l'ordre de 5 à
15 tonnes, avec des liaisons sans soudure entre les ronds à béton, et avec un -~ maillage très serré de l'ordre de 20 centimètres.
En effet, le seul sys~ème de ligature n'est pas capable de tenir une cage d'armature avec autant de contraintes, et devant être manipulée à
` plusieurs reprises.
, 25 Le but de l'invention est de remédier aux inconvénients et insuffisances de la technique existante en fournissant un dispositif pour la fabrication d'éléments de cages d'armatures pour béton armé, et un élément de cage d'armature obtenu par la rnise en oeuvre de ce dispositif, répondant aux différen~s critères énoncés pr~cédemment.
A cet effet, le dispositif ~u'elle concerne, comporte:
- un c~dre de forme rec~angulaire dont les longueur, largeur et hauteur corresponden~, respectivement, aux longueur, largeur et hauteur de I'élément de cage à réaliser, et dans les faces intérieures duquel débouchent des encoches orientées dans le sens de la hauteur, ;' :

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- des ronds ~ b~ton disposés selon plusieurs nappes superposées et croisées, dont une extrémité au moins de chacun est engagée dans une encoche du cadre, - des plaques orientées dans le sens de la longueur et/ou de la largeur du cadre, chacune étant disposée dans un plan orienté dans le sens de la hauteur, ayant au moins une de ses extrémi~és engagée dans une encoche du cadre, et comportant des évidements débouchant dans ses bords longitudinaux, à un ~cartement les uns des autres correspondant à
l'écartement entre les encoches du cadre, servant au positionnement e~ à
I'entretoisemen~ des nappes de ronds à béton, et - des éléments de ligature des nappes de ronds à béton et des plaques.
Les différentes nappes de ronds à béton sont disposées, successivement, à l'intérieur du cadre, avec rnise en place des plaques assuran~ leur positionnement et leur entre~oisemen$. Lorsque cette mise en place est terminée, les éléments de ligature enserrent fermement les ronds à
béton et les plaques, de façon à obtenir un ~lément de cage d'armature pour b~ton armé tr~s rigide, possédant des dimensions très précises, sans soudure, et susceptible d'être manutentionné sans perdre ses qualités de précision de réalisation.
Apr~s ligaturage des ronds à béton et des plaques, I'ensemble est retiré du cadre formant gabarit, qui peut être réutilisé pour l'obtention d'un autre élément de cage.
Les plaques peuvent posséder une longueur correspondant à l'une des dimensions, longueur ou lar~eur, de l'élément de cage d'armature, ou au contraire posséder une longueur inférieure à ces deux dimensions. De rnême, chaque plaque possédant une hauteur correspondant à celle du cadre, peut comporter des évidernents de profondeurs différentes débouchant dans l'un et l'autre de ses bords longitudinaux.
Les plaques peuvent être mises en oeuvre sous forme de deux séries montées avec une orientation, dans le sens de la hauteur, décal~e de 180 entre les plaques de la première série et les plaques de la seconde série.
Cela perrnet de n'utiliser qu'un seul type de plaques pour la réalisation de l'élément de cage d'armature, alors que des plaques de différentes natures .. . .
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seraien~ néGessaires cians la mesure où ~outes Iss plaques seraient mont~es dans le meme sens.
11 est égalernent possible de disposer côte à côte deux plaques de façon juxtaposée et logées dans les mêmes encoches du cadre pour améliorer 5les qualités de résistance m~canique des plaques, ou au contraire pour permettre un montage tête-bêche de celles-ci de la fason indiquée précédemment.
Selon une autre possibilité, les plaques de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton possèdent chacune une longueur inférieure 10à une dimension, longueur ou largeur du cadre, et sont juxtaposées dans leur zone centrale de recouvrernent.
Ces plaques sont mises en piace à l'intérieur du cadre au fur e~ à
mesure de la mise en place des nappes de ronds à b~ton, en fonction des carac~ristiques des plaques et des nappes qu'elles son~ destinées à
15entretoiser et à positionner.
Avantageusement, les plaques de posi~ionnement e~
d'entretoisement de ronds à béton sont métalliques. Cela permet de réaliser la fixation, par soudure à l'aide d'entretoises, de deux éléments de cages d'armatures l'un à l'autre, ou encore d'équiper chaque ~lément de cage 20d'armature de plats métalliques ou de profilés métalliques soudés sur les ~plaques de positionnement et d'entretoisement, afin de réaliser la - manutention de l'~lémen1: de cage, ou de permettre le montage ou l'appui de moyens d'ajustage de cet élément de cage par rapport à d'autres éléments.
En effet, si les exigences requises interdisent les soudures au 25niveau des ronds à béton, ces soudures sont autorisées au niveau des plaques qui ne sont pas prises en compte dans le calcul de résistance de I'ouvrage en béton armé.
Il est ainsi possible de préfabriquer des él~ments de cages d'armatures, d'assembler éventuellement ces éléments de cages les uns aux 30autres, de les manuten~ionner en vue de leur stockage, puis de leur transport `~et de leur mise en place sur le chantier, tout en sa~isfaisant aux critères très sévères définis préeédemment.
;sDe toute façon, I'invention sera bien comprise à l'aide de la description qui suit, en réf~rence au dessin schématique annexé représentant, ,' .~

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à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de ce dispositif, ainsi qu'une cage d'armature obtenue par la mise en oeuvre de ce dispositif:
Figure 1 est une vue en perspective, partielle, de ce dispositif au cours de la réalisation d'un él~ment de cage d'armature;
Figure 2 est une vue en perspective d'une plaque de positionnemen~ et d'entretoisement de nappes de ronds à béton;
Figure 3 est une vue en perspective, partielle, de I'élément de cage d'armature obtenu à l'aide du dispositif de figure 1;
Figures 4 à 9 sont des vues de cô~é représentant une partie de I'~lément de cage d'armature de figure 3 au cours de ses différentes phases d ' obtention;
Figure 10 est une vue de deux élémen~s de cages d'armatures assemblés l'un à l'autre;
Figure 11 est une vue représentant l'intégration de l'ensemble de fi~ure 10 ~ un ouvrage en cours de réalisation.
La figure 1 représente un dispositif comportan~ un cadre rectangulaire 2 dont une partie d'une paroi longitudinale 3 et une partie d'une - paroi transversaie 4 sont représentées.
' Ce cadre pnssède une longueur, une largeur et une hauteur 20 correspondant, respectivement, aux longueur, largeur et hauteur de l'élément de cage d'armature à réaliser. Dans les faces intérieures des parois 3 et 4, débouchent des encoches 5 orientées dans le sens de la hauteur.
Ce dispositif comprend des ronds à béton 6 traditionnels, ainsi que des plaques métalliques 7 qui, dans la forme d'exécution représentée au dessin, sont disposées longitudinalement au cadre 2, c'est-à-dire orientees dans le sens de la hauteur de l'élément de cage d'arrnature tel qu'ii se présente en position d'utilisa~ion.
Comme montré à la figure 2, chaque plaque 7 comprend, débouchant dans ses deux bords longitudinaux, des évidernents respectivement 8 et 9 en vis-à-vis, la profondeur des évidements 9 étant inférieure à celle des évidements 8. L'espacement entre deux évidements 8 ou 9 adjacents es1: égal à l'espacernent entre deux encoches 5 adjacentes. La largeur des évidemen~s 8, 9 est adaptée au nombre de ronds à béton qu'elles sont destin~es à contenir sur un même plan, et la forme des évidements es~

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tronconique afin de faciliter l'entr~e des ronds ~ b~ton lors de leur positionnement.
Les figures 4 à 9 repr~sen~ent différentes s~quences de r~alisation d'un élément de ca~e d'armature.
5A la figure 4, plusieurs ronds à béton 6 orientés dans le sens de la largeur du cadre, sont en~agés dans des encoches 5 de celui-ci.
Comme montré à la figure 5, une plaque 7 est ensuite positionnée sur la première couche d'armature, parallèlement aux parois longitudinales 3 du cadre, de telle façon que les évidements 9 de la plaque 7 viennent 10recouvrir les ronds à béton 6 de la première couche. Une deuxième couche de ronds à béton est disposée alnrs, comme montré à la figure 6, parallèlement aux plaques 7 qui viennent d'être mises en place, en appui contre la première couche d'armature.
11 est procédé ensuite, et comme montré à la figure 7, à la rnise en 5place d'une eouche d'armature croisés, en appui sur la seconde couche d'armature, avec positionnement dans les encoches 5 du cadre 2, et dans les évidements 8 des plaques 7.
11 est ensuite procéd~, comme montré à la figure 8, à la mise en place d'une deuxieme série de plaques 7, dispos~es ~ête-bêche vis-à-vis des 20plaques 7 déjà en place, s'étendant sur une partie de la longueur de ces dernières, les plaques de la seconde série venant coiffer les ronds disposés dans le sens de la largeur du cadre, appartenant aux couches déjà
positionnées.
Comme montré à la figure 9, il est enfin procédé à la mise 0n 25place d'une autre couche de ronds à béton, les extrémités de ces ronds étant positionnées dans les encoches du cadre, et guidées dans les évidements 9 des plaques de la seconde série.
Après positionnement des différents ronds à béton 6 et des diff~rentes plaques 7 qui peuvent, selon les besoins, s'étendre chacun sur 30une partie seulernent de l'une des dimensions du cadre 2, il est procédé à
I'assemblage des ronds et des plaques à l'aide de liens 10 formant des éléments de ligature. L'ensemble constitué par les ronds à béton et les plaques formant un ensernble solidaire, I'élément de cage d'armature ainsi ,, :

, 2~976~0 obtenu est retiré du cadre 2 qui peut être utilisé pour la r~alisation d'un nouvel élément.
C:omme mon~ré à la fi~ure 10, il est possible de réaliser l'ass~mbla~e de deux élémen~s 12 tels que celui représenté à la figure 3 par exemple, en reliant ces éiéments par des entretoises 13 metalliques, qui sont soud~es sur les plaques 7. Il est ~galement possible de souder des plats métalliques ou des profil~s sur les plaques 7, afin de réaliser la rnanuten~ion des él~ments de cages d'armatures.
La ~igure 11 montre un ouvra~e dont la cage d'armatur~ est lC consti~uée ~ partir d'ensembles superpos~s, tels que celui représenté à la figure 10. Le niveau 14 représente le niveau d'une premi~re coulée de béton d'où dépasse l'extrémité supérieure d'un premier ensemble. Un ensemble 15, tel que celui représenté à la figure 10, est amené jusqu'au niveau de la coulée 14 de béton, en position décalée latéralement par rapport à l'ensemble noyé
pour partie dans le béton, puis déplacé latéralement afin que sa partie inférieure vienne s'encastrer dans la partie émergen~e du premier ensemble.
Il peut ~tre ensuite procédé à la coulée de béton jusqu'à un niveau portant la référence 16 ~ la figure 11, avant mise en place d'un nouvel ensemble 15.
Comme il ressort de ce qui précède, I'invention apporte une grande amélioration à la technique existante en fournissant un dispositif pour la fabrication d'~éléments de cages d'armatures pour béton armé, permettant I'assemblage avec une maille très réduite de ronds à béton, tout en disposant de toléranees de fabrica~ion très serrées, sans assemblage des ronds à béton par souciage, avec possibilité de fabrication en usine, manutention, stockage, transport et mise en place sur le lieu de construction sans perte des qualit~s requises.
Comme il va de soi, I'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de ce dispositif de r~alisation d'un élément de cage, ni au seul élément de cage, décrits ci-dessus à titre d'exemples; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation.
C'est ainsi notamment que le nombre et la répartition des ronds à
; béton pourraient ~tre différents, ou encore que le nombre et la forme des plaques de renforcement et d'entretoisement pourraient etre différen~s, ou ., .

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remplacées par des systèmes ou structures rernplissant les mêrnes fonctions, sans que l'on sorte pour autant du cadre de l'inventiom , ,, , .

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Claims (8)

1. Dispositif pour la fabrication d'éléments de cages d'armatures pour béton armé, caractérisé en ce qu'il comporte :
- un cadre de forme rectangulaire dont les longueur, largeur et hauteur correspondent respectivement aux longueur, largeur et hauteur de l'élément de cage à réaliser, et dans les faces intérieures duquel débouchent des encoches orientées dans le sens de la hauteur, - des ronds à béton disposés selon plusieurs nappes superposées et croisées, dont une extrémité au moins de chacun est engagée dans une encoche du cadre, - des plaques orientées dans le sens de la longueur et/ou de la largeur du cadre, chacune étant disposée dans un plan orienté dans le sens de la hauteur, ayant au moins une de ses extrémités engagée dans une encoche du cadre, et comportant des évidements débouchant dans ses bords longitudinaux, à un écartement les uns des autres correspondant à
l'écartement entre les encoches du cadre, servant au positionnement et à
l'entretoisement des nappes de ronds à béton, et - des éléments de ligature des nappes de ronds à béton et des plaques.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque plaque possède une hauteur correspondant à celle du cadre et comporte des évidements de profondeurs différentes débouchant dans l'un et l'autre de ses bords longitudinaux, et en ce que les plaques se présentent sous forme de deux séries de plaques montées avec une orientation, dans le sens de la hauteur, des plaques de la seconde série, décalée de 180° par rapport à
l'orientation des plaques de la première série.

3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que deux plaques de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton sont juxtaposées et logées dans les mêmes encoches du cadre.

4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que deux plaques de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton possédant chacune une longueur inférieure à une dimension, longueur ou largeur du cadre, sont juxtaposées dans leur zone centrale de recouvrement.

5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les plaques de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton sont métalliques.

6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que deux éléments dz cages d'armatures sont solidarisés l'un à l'autre par des entretoises métalliques soudées sur les plaques de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton.

7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque élément de cage d'armatures est équipé de plats métalliques ou de profilés métalliques soudés sur les plaques de positionnement et d'entretoisement de ronds à béton, et servant à la fixation ou à l'appui de moyens d'ajustage de cet élément de cage par rapport à d'autres éléments, ou à la manutention de l'élément.

8. Elément de cage d'armatures pour béton armé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend:
- des ronds à béton, disposés selon plusieurs nappes superposées et croisées, - des plaques orientées dans le sens de la longueur d'au moins une série de ronds à béton, et comportant des évidements débouchant clans ses bords longitudinaux, servant au positionnement et à l'entretoisement des ronds à béton, et - des éléments de ligature des nappes de ronds à béton et des plaques.