EP0004998A2 - Ossature de construction - Google Patents

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EP0004998A2
EP0004998A2 EP79200197A EP79200197A EP0004998A2 EP 0004998 A2 EP0004998 A2 EP 0004998A2 EP 79200197 A EP79200197 A EP 79200197A EP 79200197 A EP79200197 A EP 79200197A EP 0004998 A2 EP0004998 A2 EP 0004998A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
elements
bars
angle
columns
construction
Prior art date
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Granted
Application number
EP79200197A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0004998A3 (en
EP0004998B1 (fr
Inventor
Johannes Antonius Bonink
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Copreal Bv Te Nederhorst Den Berg
Original Assignee
COPREAL SA
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Filing date
Publication date
Priority claimed from NL7804196A external-priority patent/NL174666B/xx
Application filed by COPREAL SA filed Critical COPREAL SA
Publication of EP0004998A2 publication Critical patent/EP0004998A2/fr
Publication of EP0004998A3 publication Critical patent/EP0004998A3/xx
Application granted granted Critical
Publication of EP0004998B1 publication Critical patent/EP0004998B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/18—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons
    • E04B1/20—Structures comprising elongated load-supporting parts, e.g. columns, girders, skeletons the supporting parts consisting of concrete, e.g. reinforced concrete, or other stonelike material
    • E04B1/21—Connections specially adapted therefor

Definitions

  • the present invention relates to a building frame, the skeleton of which is made up of prefabricated parts or parts and is made up of a number of plate-shaped elements (floor or roof elements) located one above the other and connects them by support or support columns at the angles of the elements in tubular profiles which transmit both the weight of the elements to the columns and the forces of the columns extending in the extension of one another.
  • the floor or roof elements in the form of plates or floor or roof plates are designated, in the remainder of this specification, by the term "element”.
  • the tubular profile can be of round or rectangular section.
  • the invention also relates to a steel construction to be used for the purposes of the abovementioned construction framework.
  • a building frame, in which the latter drawback is avoided and in which 4 angles of 4 concurrent plate-shaped elements are supported each time on a single column is described in Dutch patent application No. 6903098.
  • the elements surfaces of floor
  • the elements are formed of a plate (20) which, as in the predetermined framework, is formed of beams (22) which form, in the angular parts of the plate in question, props projecting two by two (23 ). These props thus ensure the installation of the elements on the columns.
  • the props are provided with bores (24) in which can extend the ends of wires (17) which are mounted at one head end, during the prefabrication of the columns and which are engaged in corresponding cavities (18) at the lower part of the next column.
  • U.S. Patent No. 2,587,724 describes a frame comprising two concrete beams mounted on the head of a concrete column.
  • the frame of the column projects at the head end thereof and is surrounded by tubes mounted at angles in the ends of the beams and anchored therein. In this way, it is possible to take up the horizontal tensile forces between the beams, by means of the anchored tubes and projecting reinforcing bars.
  • French patent 1,311,931 shows that reinforcements can be taken up in tubes and can be fixed there by introducing into them a mass which can solidify.
  • the subject of the invention is a construction framework of the type mentioned above, in which are provided, at the corners of the elements and at the ends of the columns, simple means for being able to take up or absorb safely the forces that manifest themselves, so that the general purpose can be met.
  • the European Commission FIP / CEB made recommendations on uniform international requirements for reinforced and prestressed concrete in the "Guides to good practice" of June 1975. For a fireproofing time of 60 minutes, the dimensions of columns of at least 20 times 20 cm is recommended and for the floor plates a table thickness of 8 cm. It is expected that these recommendations will be imposed in a few years in the Netherlands and other European countries, as conditions to be observed for concrete structures.
  • the concrete columns are provided, during installation, with four corners having steel head plates having, for example, 160 x 160 x 10 mm with four holes with a diameter of 20 mm. In these holes are inserted bars with a diameter of 20 mm and a length of 300 mm. These bars are tapered at their ends to make the positioning of the elements easier.
  • the steel head plates slide along the bars and thus remain supported on the upper surface of the concrete column. Thanks to the presence of the bars, the head plates lying square thereon can be inserted, so as to have invariable dimensions, at the factory, by insertion of the projecting ends of the bars in the formwork. In this way, concrete columns can be obtained having very stable dimensions with a length tolerance of plus or minus 2 mm.
  • the thickness of the floor between the head plates of the columns is determined only and precisely by the invariable length of the steel corners, so that the shape tolerance at the level of the floors remains limited to plus or minus 2 mm, which is comparable to tolerances of steel constructions. According to an examination of the variations in dimensions of precast concrete elements (Cement, 28 (1976), pages 9 to 12 inclusive), the tolerances are normally, for a 90% probability domain, 20 mm in height, 40 mm in the horizontal plane and 10 mm with regard to the thickness of the floor plates.
  • the structure according to the invention can spatially remain within these tolerances; the deviations in height will not exceed more than 2 mm, while the deviations in the direction of the thickness of the floor plates are not notable in the structure according to the invention. An accumulation of dimensional variations does not occur. Thus, the laying reactions at the four corners of an element are substantially the same, which constitutes a great advantage of the frame according to the invention compared to another concrete frame.
  • the tube has, for example, an inside diameter of 21 mm and an outside diameter of 25 mm.
  • the columns of the next floor can be put in place, so as to have constant dimensions, by sliding the pegs projecting downwards into the aforementioned tubes.
  • the tubes will therefore have a length approximately equal to the maximum of that of the angle tubes.
  • an auxiliary part provided with a desired number of projecting bars with plates, which are fixed to an adjustable lower plate, can be used on pile foundations or the like.
  • the upper part of a mounted and fixed auxiliary part corresponds to one end of the column.
  • At least two columns of bracing are preferably arranged to form a stabilizing wall in two directions, filling the gap between the two columns. Bars with plates ' on the upper and lower sides (future) will protrude at the required distances corresponding to the distances between columns. Such a plate can thus serve as a wall (intermediate).
  • the columns can in principle carry four elements, this will not be the case especially along the exterior facades and at the corners. Bars or pegs and parts of free retaining plates can advantageously be used to suspend parts of the facade.
  • the principle lies in the fact that the front parts are provided on the upper side (future) with lateral projecting parts in which are provided fixing openings, the distance from axis to axis corresponds at the distance between the corresponding fixing profiles in the joined plate-shaped elements. In other words, when the columns and the plates resting on them are mounted, the facade parts can simply be suspended, while respecting the constancy of the dimensions.
  • Concrete elements can be executed in any suitable manner with regard to their details.
  • the floor is, in known manner, a ribbed or cassette floor having ribs at its lower part with a prestressed reinforcement. Acoustic insulation can be provided below the floor between the ribs.
  • the concrete column 11 is provided at one end with a head plate 12 carrying pins 13a and 13b.
  • Figure 2 also shows pins 13c and. 13d.
  • tubular fixing profiles 15a, 15b and 15c, 15d are inserted. These sections are anchored using welded bars 16a, 16b and 17a, 17b.
  • the tubular fixing profiles 15a 15d only protrude a few millimeters from the surface of the elements.
  • FIGS 3 and 4 show, respectively in section and in elevation, additional details of the preferred embodiment of the invention.
  • the tubular profiles 15 according to Figure 1 are, in this case, constituted by a heavy angle 20 which forms one of the corners of the element 21 and extends inside the imaginary extensions of the edges 22 and 23.
  • a second angle iron. 24 a little lighter is welded to the first angle 20 inside thereof.
  • the two angles 20 and 24 are welded to a square base plate 25, the size of which corresponds substantially to that of the flange of the angle 20.
  • a hole 26 formed in the base plate 25 corresponds with the circle inscribed in the interval between the two angles 20 and 24.
  • Prestressed lateral reinforcing bars 27a, 27b, 27c, 27d and 28a, 28b, and 28c are fixed using nuts 29, in the prestressed state, to the flanges the angle iron 20.
  • the curved reinforcing bars 30 and 30a, which are welded to the flanges of the angle iron 20 take up with the bars 27 and 28 the horizontal external forces. These two bars can form an arc together.
  • Figure 5 is a section corresponding to Figure-1.
  • the head plate 31 is crossed by the inserted pins 32a and 32b which are partially inserted in the column 33.
  • the same arrangement is found for the next column 34 provided with a plate 35 and pins 36a and 36b.
  • the reference notations 20, 21 and 24 correspond to the elements shown in Figures 3 and 4.
  • the tubes 37a and 37b which are used to center the column 34 relative to the column 35, which tubes are strung on the ends bars 32a, 32b and 36a, 36b.
  • the interval between the tubes 37 and the angles, as well as all the intervals between the elements 21, are filled with a mortar of sand and cement 50 or other curable material.
  • the heads of the tubes 37 are covered during this treatment and the tubes are at the same time fixed relative to each other.
  • Figure 6 is a horizontal section of the preferred embodiment of the invention along line B-B of Figure 5. The corresponding parts are designated by the same reference numerals.
  • FIG. 7 represents the connection to a pile or foundation block 51.
  • An anchor 42 is embedded in a head or cap 40 and a sole 41 to be applied later.
  • On this assembly is mounted an adjustable plate 43 with the plate 31 above, the bars 32 passing through them.
  • the elements 21 and the column 44 are mounted in the usual way (shown only schematically).
  • the tubular profiles may have a lifting hole at their free side (that is to say not covered with concrete). Additional lifting holes should therefore not be provided.
  • Figures 8 and 9 finally shows, by way of example, that the construction frame according to the invention is well suited for hanging facade elements there.
  • the columns 33 and 34 are, in this case, connected in the manner shown in FIG. 5, to form a rigid assembly, with two elements 21a and 21b (these elements are only shown in FIG. 9).
  • the free parts of the bars 32a, 32b and 35a, 35b, are now used to carry, by means of threaded tubes, connected to each other 45a and 45b to which are welded bars 46a and 46b, the elements front 47a and 47b by means of bars 48a and 48b provided laterally in the vicinity of their upper side.
  • the corresponding bars are fixed to each other using bolts.
  • the elements 47a and 47b preferably embrace the columns; seal 49 can be closed at using an appropriate means.
  • the elements consisted of 2.40 x 7.20 m concrete slabs, 8 cm thick with ribs 12 cm high, spaced from axis to axis, 60 cm, these elements being provided with prestressed reinforcements.
  • the trays consisted of 160 x 160 x 10 mm plates with four bars of a 20 mm section inserted into them. The corners of the elements included a first angle of 80 x 80 x 10 mm and a second angle of 40 x 40 x 4 mm.
  • the welded base plate measured 85 x 85 x 10 mm; the hole formed by the circle inscribed between the angles had a diameter of 36 mm.
  • the short side of the element was provided with three prestressed bars anchored to the angle iron 20, while the long side of the element was provided with four bars of this type.
  • the first angle iron (20) has, at the end of the flanges extending outside the second angle iron (24), holes to allow bars to pass through. frame (27, 28).
  • the thickness of the flanges of the first angle (20) and the plates (12, 31, 25) is at least 6 mm.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Structural Engineering (AREA)
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  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)

Abstract

Ossature de construction, dont le squelette composé de parties ou pièces préfabriquées est constitué d'un certain nombre d'éléments en forme de plaques (éléments de plancher ou de toit) se trouvant l'un au-dessus de l'autre et reliés entre eux par des colonnes de support ou d'appui aux angles des éléments dans des profilés tubulaires qui transmettent aussi bien le poids des éléments aux colonnes que les forces des colonnes s'étendant dans le prolongement l'une de l'autre, ainsi que construction en acier à utiliser pour les besoins d'une telle ossature de construction.

Description

  • La présente invention est relative à une ossature de construction, dont le squelette composé de parties ou pièces préfabriquées est constitué d'un certain nombre d'éléments en forme de plaques(élémentsde plancher ou de toit) se trouvant l'un au-dessus de l'autre et reliésentre eux par des colonnes de support ou d'appui
    aux angles des éléments dans des profilés tubulaires qui transmettent aussi bien le poids des éléments aux colonnes que les forces des colonnes s'étendant dans le prolongement l'une de l'autre. Les éléments de plancher ou de toit en forme de plaque ou plaques de plancher ou de toit sont désignés, dans la suite du présent mémoire, par le terme "élément". Le profilé tubulaire peut être de section ronde ou rectangulaire. L'invention a également trait à une construction en acier à utiliser pour les besoins de l'ossature de construction précitée.
  • Le principe d'une ossature de construction du type précité- est- décrit dans la demande de brevet néerlandais n° 7209390. Un inconvénient de l'ossature décrite dans cette demande réside dans le fait que toutes les forces sont transmises par l'intermédiaire de profilés de fixation montés à l'extérieur des éléments. Pour obtenir une ossature porteuse acceptable, les angles sont reliés entre eux par un châssis-support constitué d'une plaque d'acier profilée en U. Bien que la réalisation montrée puisse présenter de bonnes particularités en ce qui concerne la constance de ses dimensions, elle ne convient pas pour être exécutée totalement en béton. Un autre inconvénient réside dans le fait que l'ossature décrite convient peu pour être utilisée en combinaison avec des colonnes plus résistantes au feu que des colonnes en acier. Au surplus, l'ossature décrite a l'inconvénient que, à l'endroit où plusieurs éléments sont contigus, il.est nécessaire de disposer de colonnes plus ou moins compliquées et, en tout cas, composées (voir en particulier-les figures 3 à 8 inclusivement de la demande de brevet précitée).
  • Une ossature de bâtiment, dans laquelle ce dernier inconvénient est évité et dans laquelle 4 angles de 4 éléments en forme de plaque concourants prennent chaque fois appui sur une seule colonne est décrite dans la demande de brevet néerlandais n° 6903098. Les éléments (surfaces de plancher) sont formés d'une plaque (20) qui, tout comme dans l'ossature prédécrite, est formée de poutres (22) qui forment, dans les parties angulaires de la plaque en question, des étançons faisant saillie deux à deux (23). Ces étançons assurent ainsi la pose des éléments sur les colonnes. Les étançons sont pourvus d'alésages (24) dans lesquels peuvent s'étendre des extrémités de fils (17) qui sont montés à une extrémité de tête, pendant la préfabrication des colonnes et qui sont engagés dans des cavités correspondantes (18) à la partie inférieure de la colonne suivante. Il est clair que le poids des éléments est transmis selon un contact "béton sur béton" aux colonnes et que les forces de la colonne suivante sont transmises par l'intermédiaire de cette liaison. Lorsque la constructior de pose représentée est utilisée pour poser des éléments relativement grands (par exemple de 2,40 x 7,20 mètres) sur des colonnes relativement minces (par exemple de 20 x 20 cm de section), ce montage s'affaisse sous l'effet d'un certain nombre de forces. Ces forces ne peuvent, pour le moins, pas être dépassées avec un facteur de sécurité suffisamment grand.
  • Les forces qui se manifestent sont :
    • a) une force transversale due au poids propre, à la contrainte permanente, à la contrainte variable et à la réaction de pose, par suite des tolérances se présentant aux niveaux de'pose ; ce dernier élément se manifeste surtout de manière défavorable dans l'ossature selon la demande néerlandaise 6903098 ;
    • b) la force de traction horizontale à prévoir, qui est due à la contrainte du vent, la position oblique et des déplacements de second ordre ;
    • c) l'influence de la grandeur du moment d'encastrement par suite des contraintes verticales appliqùées aux colonnes qui portent les étages inférieurs.
  • L'institut TNO pour matériaux de construction et construction de bâtiments indique que la construction de pose ne sera satisfaisante que si les forces qui viennent d'être décrites peuvent être dépassées d'un facteur de 1,7, avant que la liaison cède. Enfin, la constance des dimensions de la construction représentée ne sera pas considérable, du fait de la'cumulation des variations de dimensions de la longueur des colonnes et de l'épaisseur des planchers.
  • Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n° 2.587.724 décrit une ossature comportant deux poutres en béton montées sur la tête d'une colonne en béton. L'armature de la colonne fait saillie à l'extrémité de tête de celle-ci et est entourée de tubes montés d'équerres dans les extrémités des poutres et ancrés dans celles-ci. De cette manière, il est possible de reprendre les forces de traction horizontales entre les poutres, par l'intermédiaire des tubes ancrés et des barres d'armature saillantes. Le brevet français 1.311.931 montre que des armatures peuvent être reprises dans des tubes et peuvent y être fixées par introduction dans ceux-ci d'une masse pouvant se solidifier.
  • De manière générale, la présente invention a pour objet une ossature de construction formée de parties en béton dans laquelle :
    • 1) les parties conviennent pour être préfabriquées et rapidement montées,en contribuant à l'humanisation du travail par une édification rapide d'une construction étanché à l'eau et au vent ;
    • 2) les parties présentent néanmoins un niveau élevé sur le plan qualitatif et convenant ainsi pour être appliquées dans des travaux de construction de grande envergure;
    • 3)l'ossature fait usage de colonnes en béton, dont la section transversale n'est pas supérieure à celle qui est nécessaire pour satisfaire aux normes de sécurité en matière d'incendie ;
    • 4)elle présente une constance de dimension correspondant à celle d'une construction en acier ;
    • 5)elle permet l'édification d'un grand nombre de travaux de construction à l'aide de pièces en béton normalisées et
    • 6)elle est de surcroit démontable et remontable.
  • Plus particulièrement, l'invention a pour objet une ossature de construction du type mentionné plus haut, dans laquelle sont prévus, aux coins des éléments et aux extrémités des colonnes, des moyens simples pour pouvoir reprendre 'ou absorber, de manière sûre, les forces qui se manifestent, et ce de manière que le but général puisse être rencontré.
  • La présente invention est donc relative à une ossature de construction, dont le squelette composé de pièces ou parties préfabriquées est constitué d'un certain nombre d'éléments en forme de plaques se trouvant l'un au-dessus de l'autre, qui sont reliés par des colonnes de support fixées aux coins des éléments dans des profilés tubulaires reprenant,d'une part,le poids des éléments sur les colonnes et transmettant, d'autre part, les forces des colonnes s'étendant dans le prolongement l'une de l'autre. Par rapport à cet état de la technique, tel qu'il est décrit dans la demande de brevet néerlandais n° 7209390, conformément à la présente invention :
    • a) les colonnes de support sont des colonnes en béton qui sont munies à leurs extrémités de tête d'une plaque de tête ou de revêtement et d'au moins une barre qui fait axialement saillie à l'extérieur de l'extrémité correspondante ;
    • b) les profilés tubulaires sont chaque fois insérés aux coins des éléments et les barres saillantes sont placées sur l'extrémité des colonnes de façon que, à l'état monté, un coin d'un élément recouvre environ un quadrant de la tête d'une colonne, tandis que les profilés tubulaires s'étendent au moins jusqu'aux surfaces supérieures et inférieures des éléments ;
    • c) le rapport du diamètre intérieur du ou des tubes au diamètre de la ou des barres est compris entre 3:2 et 5:2.
  • Plus particulièrement :
    • a) les colonnes en béton sont pourvues à chacune de leurs extrémités de plaques de tête en acier présentant des trous qui enserrent les barres saillantes enfoncées dans la colonne ;
    • b) les profilés tubulaires prévus aux coins des éléments sont constitués de :
      • (i) une première cornière qui forme le coin et ne s'étend pas au-delà du prolongement imaginaire du bord de l'élément ;
      • (ii) une seconde cornière qui est soudée à l'intérieur de la première, de façon à obtenir une ouverture tubulaire, dont le diamètre du cercle inscrit est dans un rapport avec le diamètre de la barre correspondante, compris entre 3:2 et 5:2 ;
    • c) les bords des éléments armés à l'aide de barres précontraintes sont fixés au moyen d'une liaison à écrou aux brides ou branches de la première cornière.
  • Pour reprendre les forces transversales à la suite des contraintes verticales, on prévoit, au surplus, que :
    • a) le profilé tubulaire ou les deux cornières qui forment, sur le côté, le bord inférieur de l'élément est ou sont pourvus d'une plaque de base soudée, qui présente des dimensions au moins égales aux brides ou branches de la première cornière et qui présente une ouverture correspondant à l'ouverture entre la première cornière et la seconde cornière ;
    • b) la hauteur totale du profilé tubulaire ou des cornières avec plaque de base est égale à l' épaisseur des éléments aux coins correspondants.
  • Une motivation plus précise de l'ossature selon l'invention est la suivante.
  • La Commission Européenne FIP/CEB a fait des recommandations au sujet de prescriptions internationales uniformes pour du béton armé et précontraint dans les "Guides to good practice" de juin 1975. Pour un temps d'ignifugation de 60 minutes, des dimensions de colonnes d'au moins 20 fois 20 cm sont conseillées et pour les plaques formant plancher une épaisseur de table de 8 cm. On prévoit que ces recommandations seront imposées dans quelques années aux Pays-Bas et dans d'autres pays européens, comme conditions à respecter pour les ouvrages en béton.
  • Les dimensions précitées sont, par conséquent, choisies comme minimum possible pour les dimensions des éléments.
  • Le montage de quatre coins contigus d'éléments doit être réalisé sur une seule colonne en béton ayant seulement 20 x 20 cm, pour que dans le cas de colonnes distinctes, on ait, par coin, des colonnes composées ayant de préférence seulement 42 x 42 cm. Lors du montage d'une colonne en béton on ne dispose, par coin d'élément, que d'une surface de pose de 10 x 10 cm seulement, en sorte que des moyens auxiliaires en acier sont nécessaires pour la transmission des forces de pose. Etant donné que des moyens auxiliaires en acier sont tout de même nécessaires, on s'efforce d'obtenir, avec la même quantité d'acier, plusieurs avantages, ce qui a conduit à 1.'ossature décrite plus haut. De plus, il est à présent possible de fixer déjà .au cours du montage les éléments en béton sur la colonne en béton, en munissant les moyens auxiliaires en acier de goujons et de trous de goujons, en manière telle qu'il reste entre le goujon et le trou pour le goujon un espace suffisant pour absorber la tolérance des éléments en béton en direction longitudinale et en largeur, en sorte que l'on obtient finalement une constance de dimension analogue à celle de constructions ou ossatures en acier.
  • Lors du montage de plaques en béton aux coins il est nécessaire de renforcer les bords à l'aide de profilés continus en acier, comme cela est également décrit dans le brevet néerlandais 7209390. La combinaison de barres précontraintes de grande valeur dans un élément avec des profilés en acier doux conduit à une utilisation d'une quantité économiquement inacceptable d'acier, en sorte que l'on recherche une solution constructive, dans laquelle les barres précontraintes coûteuses servent en même temps de renforcement des bords. Une condition pour atteindre ce but réside dans une liaison complète de ces barres précontraintes à la structure de pose en acier aux coins des éléments. Grâce précisément à l'utilisation de cornières, il est devenu possible de faire passer les barres précontraintes à travers les brides de la cornière et d'assurer ces dernières après l'application de la contrainte par le vissage d'écrous sur les extrémités filetées des barres précontraintes. La construction à. cornières et l'armature des bords forment ainsi un tout fonctionnel.
  • Etant donné que la force de traction dans les barres précontraintes est excentrée par rapport à la force horizontale extérieure s'exerçant à travers le milieu de l'espace creux entre les cornières, il est nécessaire de compenser cette excentricité à l'aide de deux barres d' armature sensiblement circulaires qui sont chacune soudées à une bride de la première cornière. Ces deux barres peuvent former une boucle.
  • Les colonnes en béton sont pourvues, lors de la pose, de quatre coins présentant des plaques de tête en acier ayant, par exemple, 160 x 160 x 10 mm avec quatre trous d'un diamètre de 20 mm. Dans ces trous sont enfoncées des barres d'un diamètre de 20 mm et d'une longueur de 300 mm. Ces barres sont effilées à leurs extrémités pour rendre la mise en place des éléments plus facile. Lors de la contraction de la colonne en béton en direction longitudinale, les plaques de tête en acier glissent le long des barres et restent ainsi appuyées sur la surface supérieure de la colonne en béton. Grâce à la présence des barres, les plaques de tête se trouvant d'équerre sur celles-ci peuvent être insérées, de manière à présenter des dimensions invariables, à l'usine, par insertion des extrémités saillantes des barres dans le coffrage. De cette manière, on peut obtenir des colonnes en béton ayant des dimensions très stables avec unetolérance en longueur de plus ou moins 2 mm.
  • La pression de pose de la plaque en béton est reportée sur la colonne en béton, en raison du fait que les plaques inférieures mises en place et fixées aux cornières prennent directement appui sur les plaques de tête en acier. Bien que la construction soit constituée d'éléments en béton, on obtient ainsi des poses du type "acier sur acier" avec la constance de dimension qui leur est propre.
  • L'épaisseur de plancher entre les plaques de tête des colonnes est déterminée uniquement et de manière précise par la longueur invariable des coins en acier, en sorte que la tolérance forme au niveau des étages reste limitée à plus ou moins 2 mm, ce qui est comparable aux tolérances des constructions en acier. Selon un examen des variations de dimensions d'éléments en béton préfabriqué (Cement, 28 (1976), pages 9 à 12 inclusivement), les tolérances sont normalement, pour un domaine de probabilité de 90%, de 20 mm en hauteur, de 40 mm dans le plan horizontal et de 10 mm en ce qui concerne l'épaisseur des plaques formant plancher.
  • La structure suivant l'invention peut spacia- lement rester dans ces tolérances ; les déviations en hauteur ne dépasseront pas plus de 2 mm, tandis que les déviations dans le sens de l'épaisseur des plaques de plancher ne sont pas notables dans la structure suivant l'invention. Une accumulation de variations de dimensions ne se produit pas. Ainsi, les réactions de pose aux quatre coins d'un élément sont sensiblement les mêmes, ce qui constitue un grand avantage de l'ossature suivant l'invention par rapport à une autre ossature en béton.
  • Pour fixer les axes sur plusieurs niveaux de construction, on fait glisser avantageusement encore, après le montage des plaques de plancher, des tubes en acier sur les chevilles saillantes des colonnes sousjacentes, une tolérance suffisante dans le sens de la longueur et de la largeur de, par exemple, plus-où moins 5 mm, étant permise. Dans le cas d'une épaisseur de barre de 20 mm et d'une ouverture du profil de fixation de 36 mm, le tube a, par exemple, un diamètre intérieur de 21 mm et un diamètre extérieur de 25 mm. Ces tubes sont momentanément fermés et fixés l'un à l'autre à l'aide de bouchons de fermeture pendant le montage.
  • Après la mise en place d'un mortier de ciment et de sable dans les joints entre les plaques de plancher et dans l'espace creux entre les cornières et le tube précité et après solidification de ce mortier, les colonnes de l' étage suivant peuvent être mises en place, de manière à présenter des dimensions constantes, en faisant glisser les chevilles faisant saillie vers le bas dans les tubes précités. Les tubes auront donc environ une longueur égale au maximum à celle des tubes des cornières.
  • Lors de la pose des éléments sur les colonnes, des contraintes ponctuelles s'appliquent sur la fondation et des contraintes linéaires ne se produisent pas. Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir des poutres de fondation et le premier plancher peut être directement placé sur des têtes de pieux ou analogues. Dans ce cas, on peut utiliser sur les fondations de pieux ou analogues une pièce auxiliaire pourvue d'un nombre voulu de barres saillantes avec plaques, qui sont fixées à une plaque inférieure réglable. En fait, la partie supérieure d'une pièce auxiliaire montée et fixée correspond à une extrémité de colonne. Grâce à la pose des éléments sur des colonnes et à l'utilisation dl éléments rigides, on peut se passer de poutres de fondation étant donné que les éléments sont uniquement supportés à leurs coins.
  • Pour pouvoir supporter notamment les forces dues au vent , il est nécessaire de pourvoir au moins deux colonnes d'un contreventement. A cette fin, au moins deux colonnes sont, de préférence, agencées pour former une paroi stabilisante dans deux directions, en remplissant l'intervalle entre les deux colonnes. Des barres avec des plaques 'aux côtés supérieur et inférieur (futurs) feront saillie aux distances requises correspondant aux distances entre colonnes. Une telle plaque peut ainsi servir de paroi (intermédiaire).
  • Bien que les colonnes puissent porter en principe quatre éléments, ceci ne sera pas le cas notamment le long des façades extérieurès et aux coins. Les barres ou chevilles et parties de plaques de soutènement libres peuvent avantageusement être utilisées pour y suspendre des parties de façade. Bien que diverses réalisations de détails soient possibles, le principe réside dans le fait que les parties de façade sont pourvues au côté supérieur (futur) de parties saillantes latérales dans lesquelles sont ménagées des ouvertures de fixation, dont la distance d'axe en axe correspond à la distance entre les profilés de fixation correspondants dans les éléments en forme de plaque jointifs. En d'autres termes, lorsque les colonnes et les plaques prenant appui sur elles sont montées, les parties de façade peuvent simplement être suspendues, en respectant la constance des dimensions.
  • Les éléments en béton (éléments de plancher ainsi qu'éléments de toit) peuvent être exécutés de toute manière appropriée en ce qui concerne leurs détails. De préférence, le plancher est, de manière 'connue, un plancher à nervure ou cassette présentant à sa partie inférieure des nervures avec une armature précontrainte. Une isolation acoustique peut être prévue en dessous du plancher entre les nervures.
  • L'invention est illustrée en référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels :
    • - la figure 1 est une coupe de deux colonnes se trouvant dans le prolongement l'une de l'autre et de deux éléments en béton adjacents:;
    • - la figure 2 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 1, à l'endroit où quatre éléments sont adjacents ;
    • - la figure 3 est une vue en plan de détails de la réalisation tubulaire de coins selon une forme de réalisation préférée ;
    • - la figure 4 est une vue de détails semblable en élévation latérale ;
    • - la figure 5 est une coupe de deux colonnes et de deux éléments adjacents selon une forme de réalisation préférée ;
    • - la figure 6 est une coupe suivant la ligne B-B de la figure 5 ;
    • - la figure 7 est une coupe du plancher inférieur et de la fondation ;
    • - la figure 8 montre en élévation le mode de suspension d'éléments de façade et
    • - la figure 9 est une vue de détail de la figure 8 en plan.
  • Selon la forme d'exécution de l'invention montrée aux figures 1 et 2, la colonne en béton 11 est pourvue à une extrémité d'une plaque de tête 12 portant des broches 13a et 13b. La figure 2 montre également les broches 13c et. 13d. Au voisinage des coins des éléments 14a, 14b et 14c, 14d, sont insérés des profilés de fixation tubulaires 15a, 15b et 15c, 15d. Ces profilés sont ancrés à l'aide de barres soudées 16a, 16b et 17a , 17b. Les profilés de fixation tubulaires 15a 15d ne dépassent que de quelques millimètres la surface des éléments. Lorsque les éléments 14a, 14b et 14c, 14d sont placés sur la tête de la colonne 11, les extrémités des profilés 15a à 15d prennent donc appui sur la plaque 12. De même, une colonne suivante 18 qui porte un élément suivant (non représenté) prend appui par la plaque 19 sur l'autre extrémité des profilés 15a à 15d, qui transmettent les contraintes. Lorsque les colonnes et les éléments sont en place, le creux ménagé dans les profilés de fixation est rempli d'un mortier de ciment et de sable ou d'une autre matière analogue. Ce mortier présente une signification constructive telle que les parties montées de'manière fixe l'une par rapport à l' autre ne peuvent pas glisser l'une par rapport à l'autre. Dans cette forme de réalisation, on peut également ajouter les tubes de centrage décrits en référence aux figures suivantes.
  • Les figures 3 et 4 montrent, respectivement en coupe et en élévation, des détails supplémentaires de la forme de réalisation préférée de l'invention. Les profilés tubulaires 15 selon la figure 1 sont, dans ce cas, constitués d'une cornière lourde 20 qui forme un des coins de l' élément 21 et s'étend à l'intérieur des prolongements imaginaires des bords 22 et 23. Une deuxième cornière. 24 un peu plus légère est soudée à la première cornière 20 à l' intérieur de celle-ci. Les deux cornières 20 et 24 sont soudées sur une plaque de base carrée 25, dont la grandeur correspond sensiblement à celle'de la bride de la cornière 20. Un trou 26 ménagé dans la plaque de base 25 correspond avec le cercle inscrit dans l'intervalle entre les deux cornières 20 et 24. Des barres d'armature latérale précontraintes 27a, 27b, 27c, 27d et 28a, 28b, et 28c sont fixées à l'aide d'écrous 29, à l'état précontraint, aux brides de la cornière 20. Les barres d'armature courbées 30 et 30a, qui sont soudées aux brides de la cornière 20 reprennent avec les barres 27 et 28 les forces extérieures horizontales. Ces deux barres peuvent former ensemble un arc.
  • La figure 5 est une coupe correspondant à la figure-1. La plaque de tête 31 est traversée par les chevilles insérées 32a et 32b qui sont partiellement insérées dans la colonne 33. On retrouve la même disposition pour la colonne suivante 34 munie d'une plaque 35 et de chevilles 36a et 36b. Les notations de référence 20, 21 et 24 correspondent aux éléments montrés aux figures 3 et 4. A la figure 5 sont également représentés les tubes 37a et 37b qui sont utilisés pour bien centrer la colonne 34 par rapport à la colonne 35, lesquels tubes sont enfilés sur les extrémités des barres 32a, 32b et 36a, 36b. L'intervalle entre les tubes 37 et les cornières, de même que tous les intervalles entre les éléments 21, sont remplis d'un mortier de sable et de ciment 50 ou d'un autre matériau durcissable. Les têtes des tubes 37 sont recouvertes pendant ce traitement et les tubes sont en même temps fixés l'un par rapport à l'autre.
  • La figure 6 est une coupe horizontale de la forme de réalisation préférée de l'invention suivant la ligne B-B de la figure 5. Les parties correspondantes sont désignées par les mêmes notations de référence.
  • La figure 7 représente la liaison à un pieu ou bloc de fondation 51. Dans une tête ou chapeau 40 et une semelle 41 à appliquer ultérieurement sont noyés des ancrages 42. Sur cet ensemble est montée une plaque réglable 43 avec dessus la plaque 31, les barres 32 les traversant. Les éléments 21 et la colonne 44 sont montés de la manière habituelle (représenté seulement de manière schématique).
  • Les profilés tubulaires peuvent présenter à leur côté libre (c'est-à-dire non recouvert de béton), un trou de levage. Des trous de levage supplémentaires ne doivent donc pas être prévus.
  • Les figures 8 et 9 montre finalement, à titre d'exemple, que l'ossature de construction suivant l'invention convient bien pour y suspendre des éléments de façade. Les colonnes 33 et 34 sont, dans ce cas, reliées de la manière montrée à la figure 5, pour former un ensemble rigide, à deux éléments 21a et 21b (ces éléments ne sont montrés qu' à la figure 9). Les parties libres des barres 32a, 32b et 35a, 35b, sont à présent utilisées pour porter, par l'intermédiaire de tubes enfilés, reliés l'un à l'autre 45a et 45b auxquels sont soudées des barrettes 46a et 46b, les éléments de façade 47a et 47b par l'entremise de barrettes 48a et 48b prévues latéralement au voisinage de leur côté supérieur. Les barrettes correspondantes sont fixées l'une à l'autre à l' aide de boulons. Les éléments 47a et 47b embrassent, de préférence, les colonnes ; le joint 49 peut être fermé à l'aide d'un moyen approprié.
  • Une forme de réalisation a été soumise à des essais. Les éléments étaient constitués de plaques de béton de 2,40 x 7,20 m, d'une épaisseur de 8 cm avec des nervures d'une hauteur de 12 cm, à distance,d'axe en axe,de 60 cm, ces éléments étant pourvus d'armatures précontraintes. Les plateaux étaient constitués de plaques de 160 x 160 x 10 mm comportant quatre barres d'une section de 20 mm y insérées. Les coins des éléments comportaient une première cornière de 80 x 80 x 10 mm et une seconde cornière de 40 x 40 x 4 mm. La plaque de base soudée mesurait 85 x 85 x 10 mm ; le trou formé par le cercle inscrit entre les cornières avait un diamètre de 36 mm. Le tube de centrage avait un diamètre intérieur de 21 mm et s'adaptait donc sur les barres, son diamètre extérieur étant de 25 mm, en sorte qu'il restait un jeu de (36 - 25) / 2 = 5,5mmpour pouvoir corriger les variations de dimensions. Le côté court de l'élément était pourvu de trois barres précontraintes ancrées à la cornière 20, tandis que le coté long de l'élément était pourvu.de quatre barres de ce type.
  • Cette ossature , telle que représentée aux figures 3 à 6 inclusivement, a été soumise aux forces et contraintes caractéristiques intervenant dans la pratique, par l'institut TNO pour matériaux de construction et constructions. Les résultats des essais selon le procès verbal n° B-78-426/62.6.0101 du 11 décembre 1978 ont permis de conclure que l'ossature satisfaisait aux normes imposées.
  • Il est évident que lors de l'édification d'un bâtiment, des variations de détails sont nécessaires. Dans la mesure où des variations interviennent dans ces détails de construction sans sortir du cadre de l'invention, ils doivent être considérés comme appartenant au domaine de celle-ci.
  • L'invention est également relative à une construction en acier destinée à être utilisée dans une construction suivant l'invention. Cette construction en acier se compose de :
    • a) une première cornière (20) et une seconde cornière (24) soudée sur le côté intérieur des brides de la première cornière ;
    • b) une plaque supérieure en acier (31) avec au moins une barre (32) fixée d'équerre sur celle-ci, de façon que, lors du placement des cornières (20 et 24) reliées entre elles sur la barre (32), la première cornière (20) occupe au maximum un quadrant de la plaque supérieure (31).
  • Plus particulièrement, la construction en acier est composée de :
    • a) une première cornière (20) et une seconde cornière (24) soudée sur la face intérieure des brides de la première cornière ;
    • b) une plaque de base (25) sur laquelle sont fixées d'équerre les cornières (20 et 24), laquelle plaque de base présente une ouverture qui correspond au cercle (26) inscrit entre les cornières (20 et 24) ;
    • c) une plaque supérieure en acier (31) avec au moins une barre (32) montée d'équerre sur elle, de façon que lorsque la plaque de base (25) est posée à plat sur la plaque supérieure (31), la plaque de base (25) occupe au maximum un quadrant de la plaque supérieure (31).
  • Pour l'ancrage de l'armature précontrainte à la construction en acier,la première cornière (20) présente, à l'extrémité des brides s'étendant en dehors de la seconde cornière (24) des trous pour laisser passer des barres d'armature (27, 28).
  • Au surplus,àla première cornière (20) est reliée rigidement à ses deux brides une barre d'armature formant une boucle (30, 30a). Enfin, les barres (32) sont insérées dans une ouverture des plaques supérieures (31).
  • Dans la construction en acier, l'épaisseur des brides de la première cornière (20) et des plaques (12, 31, 25), est d'au moins 6 mm.

Claims (20)

1. Ossature de construction, dont le squelette composé de parties préfabriquées est constitué d'un certain nombre d'éléments en forme de plaques (éléments de plancher ou de toit) s'étendant l'un au-dessus de l'autre, qui sont reliés par des colonnes de support fixées aux coins des éléments dans des profilés tubulaires qui reprennent le poids des éléments sur les colonnes et transmettent aussi les forces des colonnes s'étendant dans le prolongement l' une de l'autre, caractérisée en ce que :
a) les colonnes de support sont des colonnes en béton qui présentent à leurs extrémités supérieures une plaque de revêtement (12, 19) et qui sont munies d'au moins une barre faisant axialement saillie vers l'extérieur à ladite extrémité ;
b) les profilés tubulaires sont insérés aux coins des éléments et les barres insérées sont placées à l' extrémité des colonnes de façon qu'à l'état monté, un coin d'un élément recouvre environ un quadrant de la tête d'une colonne, tandis que les profilés tubulaires s'étendent au moins jusqu'aux faces supérieure et inférieure des éléments;
c) le rapport du diamètre intérieur du ou des tubes au diamètre de la ou des barres est compris entre 3:2 et 5:2.
2. Ossature de construction suivant la revendication 1, caractérisée en ce que :
a) les plaques en acier (31, 35) prévues aux extrémités de tête des colonnes en béton présentent des trous qui enserrent les barres saillantes (32, 36), lesquelles barres (32, 36) sont insérées dans les colonnes (33, 34) ;
b) les profilés tubulaires prévus aux coins des éléments (21) sont constitués de :
(i) une première cornière (20) qui forme le coin et ne s'étend pas en dehors des prolongements imaginaires des bords (22, 23) de l'élément (21) ;
(ii) une seconde cornière (24) qui est soudée à la première cornière à l'intérieur de celle-ci, de façon à former une ouverture tubulaire, dont le cercle inscrit (26) a un diamètre dont le rapport au diamètre de la barre correspondante (32, 36) est compris entre 3:2 et 5:2 ;
c) les bords des éléments armés à l'aide de barres précontraintes (27, 28) sont fixés à l'aide d'éléments de fixation à écrous (29) aux brides de la première cornière (20).
3. Ossature de construction suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que :
a) le profilé tubulaire (15) ou les deux cornières (20, 24) sont pourvues, du côté formant le bord inférieur de l'élément, d'une plaque de base rectangulaire soudée (25) qui présente des dimensions au moins égales aux brides de la première cornière (20), ainsi qu'une ouverture qui correspond au cercle inscrit (26) entre la première cornière et la seconde cornière ;
b) la hauteur totale du profilé tubulaire (15) des cornières (20 et 24) et de la plaque de base (25) est au moins égale à l'épaisseur des éléments (14 ou 21) aux coins correspondants.
4. Ossature' de construction selon la revendica- tinn 2 ou 3, caractérisée en ce que les premières cornières (20) sont reliées l'une à l'autre par des barres précontraintes (27 et 28) assujetties à ces cornières (20).
5. Ossature de construction suivant l'une ou l' autre des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les premières cornières (20) coopèrent avec des barres d'armature cintrées (30 et 30a) qui y sont reliées.
6. Ossature: de construction suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les barres d'armature (30 et 30a) forment une boucle.
7. Ossature de construction suivant l'une ou 1' autre des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que un tube (37) est monté dans le profilé tubulaire (15 ou 20 et 24) avec un certain jeu par rapport à ce profilé, ce tube (37) entourant les barres (13 ou 32 et 36).
8..Ossature de construction suivant l'une ou l' autre des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que 1' élément inférieur (21) ou les éléments inférieurs sont posés sur des têtes de pieux ou blocs de fondation, sur lesquels est prévue une pièce auxiliaire réglable pourvue d'un nombre voulu de barres saillantes (32) avec plaque (31), qui sont fixées sur une plaque de réglage (43).
9. Ossature de construction suivant l'une ou l' autre des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que au moins deux colonnes sont remplacées par une plaque, auquel cas des barres ou chevilles avec des plaques d'appui pour les parties supérieure et inférieure, (futures) font saillie sur les distances requises correspondant aux distances entre colonnes.
10. Ossature de construction suivant l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les espaces creux ménagés dans les profilés de fixation et les espaces ménagés entre les éléments contigus sont remplis, après leur montage, d'une masse capable de durcir (50).
11. Ossature de construction suivant la revendication 10, caractérisée en ce que les profilés tubulaires présentent, à leur côté libre, un trou de levage.
12. Ossature de construction suivant l'une ou l'autre des revendications 1 à 11, caractérisée en ce que des éléments de façade (47) sont suspendus, grâce à l'utilisation de barres (32) libres des colonnes de façade et de la partie correspondante de la plaque supérieure (31).
13. Ossature de construction suivant la revendication 12, caractérisée en ce que les barres libres (32a, 32b et 35a et 35b) portent les éléments de façade (47a et 47b) par l'intermédiaire de tubes (45a et 45b) enfilés dessus, reliés l'un à l'autre et portant des barrettes soudées (46a et 46b), par l'intermédiaire de barrettes (48a et 48b) montées latéralement à leur bord supérieur ou au voisinage de leur bord supérieur (futur), lesquelles barrettes correspondantes étant reliées rigidement.
14. Ossature de construction suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 13, caractérisée en ce que les colonnes de support en béton ont une section d'au moins environ 20 x 20 cm.
15. Construction en acier destinée` à être utilisée dans l'ossature de construction suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 14, caractérisée en ce qu'elle se compose de :
a) une première cornière (20) et une seconde cornière (24) soudée sur le côté intérieur des brides de la première cornière ;
b) une plaque supérieure en acier (31) avec au moins une barre (32) fixée d'équerre sur celle-ci, de façon que, lors du placement des cornières (20 et 24) reliées entre elles sur la barre (32), la première cornière (20) occupe au maximum un quadrant de la plaque supérieure (31).
16. Construction en'acier destinée à être utilisée dans une ossature de construction suivant l'une ou l'autre des revendications 2 à 14, caractérisée en ce qu'elle est constituée de :
a) une première cornière (20) et une seconde cornière (24) soudée sur la face intérieure des brides de la première cornière ;
b) une plaque de base (25) sur laquelle sont fixées d'équerre les cornières (20 et 24), laquelle plaque de base présente une ouverture qui correspond au cercle inscrit (26) entre les cornières (20 et 24) ;
c) une plaque supérieure en acier (31) avec au moins une barre (32) montée d'équerre sur elle, de façon que lorsque la plaque de base (25) est posée à plat sur la plaque supérieure (31), la plaque de base (25) occupe au maximum un quadrant de la plaque supérieure (31).
17. Construction en acier suivant la revendication 15 ou 16, caractérisée en ce que la première cornière (20) présente,aux extrémités des brides s'étendant en-dehors de la seconde cornière (24),des trous pour livrer passage à des barres d'armature (27,28).
18. Construction d'acier suivent l'une ou l'autre des revendications 15 à 17, caractérisée en ce que la première cornière (20) est fixée à ses deux brides à une barre d'armature en forme de boucle (30, 30a).
19. Construction en acier suivant l'une ou l'autre des revendications 15 à 18, caractérisée en ce qu'au moins une barre (32) s'étend, en y étant serrée, dans des ouvertures ménagées dans les plaques supérieures (31).
20. Construction en acier suivant l'une ou l'autre des revendications 14 à 18, caractérisée en ce que l'épaisseur des brides de la première cornière (20) et des plaques (12, 31, 25) est d'au moins 6 mm.
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