FR2522042A1 - Procede d'assemblage d'elements de charpente particulierement en beton arme ou precontraint et dispositifs permettant cet assemblage - Google Patents

Abstract

PROCEDE ET DISPOSITIF D'ASSEMBLAGE D'ELEMENTS DE CHARPENTE EN BETON ARME OU PRECONTRAINT. DANS LES COFFRAGES SONT DISPOSES DES ENSEMBLES METALLIQUES 12, 13 PREASSEMBLES POSITIONNANT LES BROCHES ET LES FOURREAUX DES ASSEMBLAGES AVEC UNE PRECISION PARFAITE QUANT A LEUR POSITION RECIPROQUE ET A LEUR POSITION PAR RAPPORT A L'ELEMENT EN BETON, ET TOUTES LES ARMATURES OU PROFILES 15, 16 NECESSAIRES A LA STABILITE MECANIQUE DE LA ZONE D'ASSEMBLAGE SONT FIXES SUR L'UN DES ENSEMBLES METALLIQUES 12.

Description

On sait que les assemblages des divers éléments d'une charpente préfabriquée en béton armé ou précontraint s'effectuent généralement par clavetage ou brochage des pannes ou poutres secondaires sur les poutres principales et des poutres principales sur les poteaux.

Le clavetage consiste à réaliser entre les éléments une liaison par du béton coulé en place solidarisant les éléments grâce à des armatures en attente. Le brochage consiste à relier les éléments préfabriqués par des broches qui sortent en attente d'un des éléments à assembler; un ou plusieurs fourreaux cylindriques de dimensions adaptées à la taille des broches et à leurs tolérances de position sont ménagés par des moyens divers dans le deuxième élément à assembler. A la pose des éléments, les broches sont enfi lées dans les fourreaux et la liaison provisoire ou définitive des éléments est assurée par boulons et écrous ou injection dans les fourreaux de mortier de ciment.

Le clavetage des poutres principales sur les poteaux et des pannes sur les poutres principales présente plusieurs inconvénients, C'est ainsi que la pose de la charpente est souvent retardée puisqu'il faut attendre que les clavetages coulés sur place aient durci, et il y a parfois des fissurations inesthétiques, en particulier dans le cas des poutres de grandes dimensions. I1 faut aussi utiliser des poteaux de dimensions importantes afin de recevoir les poutres.

C'est pourquoi le procédé de brochage est généralement préféré, r-tåis il présente aussi plusieurs inconvénients. C'est ainsi que les fourreaux sont assez encombrants et nécessitent parfois l'épaississement des âmes des poutres. De plus, dans certains cas la rotation des poutres assemblées autour de leurs points d'appui conduit à une ouverture inadmissible de leur assemblage, Enfin le brochage des pannes est peu pratiqué, les dimensions réduites des pannes en particulier quand leurs appuis sont surbaissés ne permettant pas souvent d'y introduire les fourreaux et les autres armatures nécessaires à leur résistance.

Dans le même ordre d'idées, d'autres éléments incorporés dans les charpentes en béton nécessitent un assemblage in situ qui présente des difficultés. I1 s'agit des contreventements nécessaires pour raidir les poutres et pannes de façade sur lesquelles sont appliqués les efforts horizontaux dus au vent. Dans ce cas la mise en place et la fixation de tous les éléments de contreventement nécessaires en certains endroits exigeait de nombreuses opérations.

Le but de la présente invention est de remédier à toutes ces difficultés grâce à un procédé d'assemblage et à des dispositifs nouveaux permettant d'obtenir une précision plus grande, un assemblage plus rapide, et une qualité plus certaine.

A cet effet l'invention a pour objet un procédé d'assemblage d'éléments de charpente caractérisé en ce que on monte sur les éléments de charpente ou on incorpore à ceux-ci un dispositif de raccordement préfabriqué comportant une pluralité de pièces nécessaires à l'assemblage ainsi que des armatures nécessaires à la stabilité de la zone d'assemblage, et on termine l'assemblage par une opération de vissage ou analogue, solidarisant les éléments de charpente au moyen du dispositif de raccordement.

Plus particulièrement l'invention a pour objet un procédé d'assemblage d'éléments de charpente en béton armé précontraint caractérisé en ce que on dispose dans les coffrages des ensembles métalliques préassemblés positionnant les broches et les fourreaux de l'assemblage avec une précision parfaite quant à leur position réciproque et à leur position par rapport à l'élément en béton correspondant, et on fixe sur l'un de ces ensembles métalliques toutes les armatures ou profilés nécessaires à la stabilité mécanique de la zone d'assemblage.

Suivant une caractéristique que peut présenter ce procédé, les armatures ou profilés sont fixés par soudage sur l'ensemble métallique.

L'invention a aussi pour objet un dispositif pour mettre en oeuvre .ce procédé comprenant une ou plusieurs des caractéristiques suivantes:
a) les broches sont incorporées dans un poteau et deux cornières métalliques de longueur égale à la largeur d'un poteau sont reliées à des plats par soudage et coiffent le poteau;
b) dans une poutre une cornière à ailes inégales de largeur égale à celle de la poutre, ou une platine, forment appui et frettage de l'appui, et des fourreaux sont fixés à la cornière ou à la platine, et des armatures faisant le tour des fourreaux sont repliées vers le haut;
c) les armatures suivant b) faisant le tour des fourreaux sont remplacées par des plats soudés à la partie de la cornière formant appui;;
d) les fourreaux sont compris entre deux platines et l'ensemble est logé entièrement dans le talon inférieur d'une poutre en I afin d'éviter l'élargissement de la poutre à l'endroit de l'appui;
e) les fourreaux et les platines sont logés dans le talon inférieur d'une poutre en I en un ou plusieurs endroits différents de l'extrémité;
f) un système de platine et de broches est incorporé dans une poutre et un système de platine et de fourreaux est incorporé dans une panne ou dans le talon supérieur d'une panne;
g) pour empêcher l'ouverture du joint entre les deux parties supérieures de deux poutres sur un poteau, une surépaisseur de caoutchouc est placée aux appuis de chaque poutre et une liaison est constituée entre les deux poutres à leur partie supérieure;;
h) dans le cas d'un contreventement celui-ci est constitué par une pluralité d'ensembles préfabriqués, chacun desquels est monté entre deux pannes au moyen de dispositifs de raccordement.

Afin de mieux faire comprendre l'invention on en décrira ci-dessous quelques modes de réalisation en se référant aux dessins annexés, dans lesquels:
. la figure 1 représente un brochage conventionnel d'une poutre sur un poteau;
la figure 2 représente un inconvénient du brochage conventionnel d'une poutre sur un poteau;
la figure 3 représente un autre inconvénient du brochage conventionnel d'une poutre sur un poteau;
. la figure 4 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de l'invention;
. la figure 5 est une vue analogue d'un autre mode de réalisation de l'invention;
La figure 6 est une vue très schématique en perspective du dispositif de la figure 5 logé dans le talon d'une poutre en I;;
. la figure 7 est une vue de côté en coupe partielle d'un dispositif analogue dans le cas d'un talon étroit;
. la figure 8 en est une vue analogue de face;
. la figure 9 est une vue analogue dans le cas d'un talon plus large;
. la figure 10 montre l'utilisation du dispositif précédent pour des poutres ayant des appuis intermédiaires et une partie en console;
. la figure 11 montre l'utilisation du dispositif précédent pour une poutre continue;
. la figure 12 est une vue schématique de côté avec coupe partielle d'un dispositif suivant l'invention incorporé dans le talon supérieur d'une panne;
. la figure 13 en est une vue de face; ;
. la figure 14 est une vue analogue à celle de la figure 12 dans le cas d'une panne en I;
. la figure 15 est une vue schématique montrant l'action d'un élastomère dans le cas de la jonction de deux poutres sur un poteau;
. la figure 16 est une vue analogue montrant l'application d'un dispositif suivant l'invention;
la figure 17 est une vue analogue d'une variante du dispositif de la figure 16;
. la figure 18 est une vue schématique d'ensemble du contreventement d'une charpente suivant l'invention;
. la figure 19 est une vue de dessus d'un élément du contreventement suivant l'invention; et
. la figure 20 est une vue partielle en perspective du même élément.

La figure 1 représente un assemblage conventionnel par brochage d'une poutre en I 1 sur un poteau 2 pourvu de broches 3. On voit qu'il a fallu épaissir considérablement l'extrémité de la poutre en I pour loger les fourreaux 4. On sait en effet que la dimension intérieure des fourreaux doit permettre de rattraper les divers "jeux" qui résultent des erreurs sur la longueur de la poutre, sur la position des broches et qui proviennent d'autres erreurs éventuelles. I1 faut aussi pouvoir disposer autour des fourreaux les armatures telles que 5, par exemple, nécessaires pour compenser les efforts transmis par la liaison (contreventement, opposition au basculement, et autres).

Enfin, il faut des dimensions minimales d'appui si l'on veut éviter tous risques dus aux imperfections dans les dimensions des pièces assemblées et aux imperfections de la position des armatures nécessaires à la transmission correcte des charges.

Comme on le voit sur la figure 2, l'assemblage par brochage de deux poutres 6 sur un poteau 7 n'est guère possible quand la rotation des poutres sous les charges appliquées conduit à une ouverture inadmissible du joint AB entre les deux poutres. C'est par exemple le cas de poutres hautes supportant par l'intermédiaire de pannes une toiture constituée d'un matériau peu déformable tel que le béton cellulaire.

De même la figure 3 montre d'autres inconvénients habituels qui surviennent lors du brochage conventionnel de deux poutres 6 sur un poteau 7. On voit qu'il peut se produire une rupture d'une zone d'appui selon a - a' et/ou un fendage longitudinal du poteau en b - b'. C'est pourquoi l'on doit utiliser des profilés ou armatures p pour éviter les ruptures telles que a-a' et b-b'.

Le dispositif représenté à la figure 4, qui est un bloc de tête de poteau, permet de remédier à ce dernier inconvénient. I1 est constitué de deux cornières métalliques 8 de longueur égale à la largeur du poteau 7, reliées par des plats 9 soudés à ces cornières. Sur cet ensemble sont disposées à l'avance des broches 10 ou les douilles 11 dans lesquelles on fixera les broches.

Cet ensemble précis supprime les tolérances de positionnement des broches dans les coffrages et remplace les diverses armatures nécessaires pour éviter les ruptu resta la zone d'appui telles que a-a' et b-b'. I1 ne reste plus qu'à disposer dans le coffrage les armatures courantes du poteau.

Le dispositif représenté à la figure 5, qui est un bloc d'appui de poutre comporte tous les éléments nécessaires à l'équilibre mécanique de la zone d'appui et permet d'avoir une position exacte des fourreaux entre eux et par rapport à l'extrémité de la poutre. Dans ce dispositif une cornière 12 à ailes inégales de largeur égale à celle de la poutre constitue le frettage de l'appui. La profondeur d'appui égale à la longueur de l'autre aile peut être réduite au minimum avec précision. Sur cette aile sont soudés des fourreaux métalliques 13 pour permettre le passage des broches. Ces fourreaux peuvent être reliés entre eux à leur partie supérieure par une plaque 14.Les armatures nécessaires à l'équilibre horizontal de la bielle d'effort tranchant sont soit des armatures à haute adhérence 15 faisant le tour des fourreaux ou repliées vers le haut, fixées par des points de soudure à l'ensemble, soit des plats métalliques 16 soudés à l'aile 12.

On voit que le bloc d'appui de poutre de la figure 5 peut être monté sur le bloc de tête de poteau de la figure 4 à la droite de celui-ci d'après la figure 4 en enfilant les fourreaux 14 sur les broches 10 qui sont à droite.

Dans le cas depoutres en I à âme mince, le bloc d'appui précédent peut être logé facilement dans le talon inférieur de la poutre, comme le montre la vue très schématique en perspective de la figure 6, représentant une poutre en I 17 fixée sur un poteau 18. Les deux fourreaux 19 sont situés de part et d'autre de l'rame 20 et une platine supérieure 21 leur est soudée.

Les figures 7, 8, 9 montrent ce bloc d'appui avec avec plus de détails, la figure 9 représentant le cas d'un talon plus large que le talon étroit de la figure 8. L'ensemble est relié à l'amie par des étriers verticaux 22 en acier doux soudés à la platine supérieure 21 et les aciers nécessaires à l'équilibre de la bielle d'effort tranchant sont fixés par points de soudure à l'ensemble (23,24,25). Dans le cas de la figure 9, l'acier 24 peut faire avantageusement le tour des fourreaux.

Cet ensemble a les mêmes avantages que ceux précédemment décrits, mais il permet en outre d'éviter l'épaississement de la poutre pour loger les fourreaux.

Il permet aussi de réaliser avec un coffrage de section en I constante non seulement des appuis d'extrémité de poutre, mais aussi des appuis intermédiaires. La figure 10 montre ainsi une poutre 26 ayant une partie en console et un appui intermédiaire 27 sur un poteau 28. Si la poutre 26 est une poutre continue, comme le montre la figure 11, elle peut présenter une pluralité d'appuis 27 sur des poteaux 28.

Le bloc d'appui de panne sur des poutres peut, de manière analogue, être logé dans le talon supérieur des pannes, comme le montrent les figures 12,13,14.

Sur une poutre 29 reposent des pannes 30, qui peuvent être des pannes en I (figure 14). Une platine 31 est disposée sur la poutre 29, les broches de liaison 32 étant soudées à la platine. Des plats 33 matérialisent avec précision la zone a'appui des pannes. On obtient ainsi une position correcte des broches et des appuis.

Dans les pannes deux platines 34, comme précédemment, relient les fourreaux 35, constituant le frettage de l'appui et permettant de tenir en position exacte par soudage, les diverses armatures de l'about de la panne, ce qui est particulièrement important lorsque l'appui 36 de la panne est surbaissé pour gagner de la hauteur, comme le montrent les figures 13 et 14. On peut ainsi réduire de 50% la hauteur des appuis par rapport aux méthodes connues.

Comme on l'a expliqué plus haut dans certains cas la rotation de deux poutres 6 assemblées sur un poteau autour de leurs points d'appui (voir figure 2) conduit à une ouverture inadmissible du joint entre les deux parties supérieures des deux poutres. Dans ce cas, en complément des éléments précédents, qui ne sont alors pas tous indispensables, on dispose sous les poutres des appareils d'appui 37 en élastomère suffisamment épais pour permettre les déplacements CC' et DD' des arêtes inférieures lors de la rotation des poutres. Les points A et B sont de plus reliés soit par un clavetage mince et très armé 38 à la partie supérieure des poutres (figure 16), soit par soudage de deux platines 39 scellées aux deux poutres (figure 17), soit par tout autre élément assurant la constance de l'écartement AB. La rotation très faible des deux poutres s'effectue alors autour des points A ou B.

Comme on l'a dit plus haut, d'autres éléments que les éléments en béton incorporés dans les charpentes en béton nécessitent un assemblage sur place qui présente des difficultés. C'est le cas du contreventement et la présente invention remédie également à ces difficultés grâce au dispositif représenté sur les figures 18 à 20.

On voit sur la figure 18 une vue d'ensemble très schématique d'une charpente en béton constituée par des poutres 40 reposant sur des poteaux 41, les pannes 42 s'appuyant sur les poutres. Les poutres et pannes de façade sont raidies contre les efforts horizontaux dus à l'effet du vent sur le bardage au moyen des éléments de contreventement 43.

Ces éléments, préfabriqués totalement ou partiellement, sont constitués par des profilés métalliques comportant deux montants 44 et des diagonales 45, 46 assemblés soit par des écrous 47, soit par soudage.

Les éléments 43 sont ensuite assemblés aisément sur- les pannes 42 par des écrous 48 appliquant des cornières 49 contre les pannes.

Le procédé et les dispositifs suivant l'invention présentent des avantages importants.

Les assemblages suivant l'invention, brochés ou boulonnés, sont effectués plus rapidement et avec plus de précision, la pose étant très simplifiée. Les zones d'appui, ainsi que les armatures correspondantes, sont notablement réduites, grâce à l'assemblage préalable des armatures aux plaques et aux fourreaux et le degré de sécurité obtenue est supérieur.

Les procédés actuels de fabrication de poteaux, généralement en usine et avec des bétons plus performants que ceux utilisés in situ, permettent d'obtenir des sections de poteaux plus minces et les extrémités de poutres suivant l'invention s'y assemblent aisément. En effet, comme on l'a vu, il devient possible, avec le procédé et les dispositifs suivant l'invention, de supprimer les épaississement d'extrémité des poutres qui sont nécessaires pour le logement des broches conventionnelles.

Dans le même ordre d'idées, on tend actuellement à réaliser des appuis de pannes sur les poutres de plus en plus surbaissés afin de réduire la consommation de matériaux de bardage à la construction et le volume à chauffer lors de l'exploitation. La présente invention permet de réduire les hauteurs d'appui d'environ 50% par rapport aux'hauteurs possibles avec les méthodes actuelles, les hauteurs d'appui pouvant être de 9 cm ou moins, alors que 15 cm est un minimum en utilisant les procédés conventionnels.

Enfin il faut noter que si les dispositifs suivant l'invention sont réalisés généralement en préfabrication, ils peuvent néanmoins être réalisés en pièces coulées sur place, en conservant une partie des avantages précisés plus haut.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé d'assemblage d'éléments de charpente, caractérisé en ce que on monte sur les éléments de charpente ou on incorpore à ceux-ci un dispositif de raccordement préfabriqué comportant une pluralité de pièces nécessaires à l'assemblage ainsi que des armatures nécessaires à la stabilité de la zone d'assemblage, et on termine l'assemblage par une opération de vissage ou analogue, solidarisant les éléments de charpente au moyen du dispositif de raccordement.

2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que on dispose dans les coffrages d'éléments de charpente en béton armé ou précontraint des ensembles métalliques pré-assemblés positionnant les broches et les fourreaux de l'assemblage avec une précision parfaite quant à leur position réciproque et à leur position par rapport à l'élément en béton correspondant, et on fixe sur l'un de ces ensembles métalliques toutes les armatures ou profilés nécessaires à la stabilité mécanique de la zone d'assemblage.

3. Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les armatures ou profilés sont fixés par soudage sur l'ensemble métallique.

4. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que dans les coffrages des deux éléments de charpente à assembler sont disposes des ensembles métalliques préassemblés positionnant les broches et les fourreaux des assemblages avec une précision parfaite quant à leur position réciproque et à leur position par rapport à l'élément en béton, et toutes les armatures ou profilés nécessaires à la stabilité mécanique de la zone d'assemblage sont fixés sur l'un des ensembles métalliques.

5. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les broches sont incorporées dans un poteau et deux cornières métalliques de longueur égale à la largeur du poteau sont reliées à des plats par soudage et coiffent le poteau.

6. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que dans une poutre une cornière à ailes inégales de largeur égale à celle de la poutre, ou une platine, forment appui et frettage de l'appui, et des fourreaux sont fixés à la cornière ou à la platine, et des armatures faisant le tour des fourreaux sont repliées vers le haut.

7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les armatures faisant le tour des fourreaux sont remplacées par des plats soudés à la partie de la cornière formant appui.

8. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les fourreaux sont compris entre deux platines et l'ensemble est logé entièrement dans le talon inférieur d'une poutre en I afin d'éviter l'élargissement de la poutre à l'endroit de l'appui.

9. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les fourreaux et les platines sont logés dans le talon inférieur d'une poutre en I en un ou plusieurs endroits différents de l'extrémité.

10. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que un système de platine et de broches est incorporé dans une poutre et un système de platine et de fourreaux est incorporé dans une panne ou dans le talon supérieur d'une panne.

11. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que pour empêcher l'ouverture du joint entre les deux parties supérieures de deux poutres sur un poteau, une surépaisseur de caoutchouc est placée aux appuis de chaque poutre et une liaison est constituée entre les deux poutres à leur partie supérieure.

12. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans le cas d'un contreventement, celui-ci est constitué par une pluralité d'ensembles préfabriqués, chacun desquels est monté entre deux pannes au moyen de dispositifs de raccordement.