LU86442A1 - Procede de fabrication de poutrelles precontraintes en acier - Google Patents

Procede de fabrication de poutrelles precontraintes en acier Download PDF

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Description

; » - 1 -
Procédé de fabrication de poutrelles précontraintes en acier.
L'invention concerne un procédé de fabrication de poutrelles précontraintes en acier.
5
Le but poursuivi dans la conception de poutrelles précontraintes est évident: Il s'agit d'augmenter la capacité de charge lorsque la poutrelle est sollicitée à la flexion.
10 Le brevet belge no 495.318 enseigne de fabriquer une poutrelle en béton armé précontraint, en soumettant d'abord l'armature métallique non-enrobée à une flexion, en enrobant ensuite de béton au moins une fraction de la partie de l'armature soumise à traction par suite de la flexion, en maintenant fléchie l'armature enrobée de béton pen-15 dant le durcissement de celui-ci et de supprimer enfin la force de flexion après durcissement du béton. L'armature est constituée par une poutrelle laminée en acier. La flexion est effectuée soit par l'application d'une force en un point de l'armature compris entre les extrémités qui sont maintenues fixes, soit par l'application de 20 forces aux extrémités de la poutrelle dont un point intermédiaire est maintenu fixe.
On obtient de cette manière des poutrelles précontraintes où la précontrainte est réalisée à l'aide d'un enrobage partiel en béton. De 25 telles poutrelles sont connues sous l'appelation PREFLEX dans les milieux de la construction lourde, de ponts ou de viaducs.
Un premier désavantage inhérent à de telles réalisations est le surplus en poids attribuable au béton; un deuxième désavantage est dû - 2 - ; » au fait que le béton d'enrobage doit lui-même être armé et que les armatures en acier doivent être fixées par soudage à l'armature i principale, c.à d. à la poutrelle en acier, ce qui comporte un tra vail d'aménagement et de soudage fastidieux et impossible à réaliser 5 de manière automatique. Enfin, un troisième désavantage provient du fait que l'enrobage recouvre l'acier, si bien qu'il est difficile de procéder à ces endroits de la poutrelle à des opérations de forage et impossible d'effectuer des travaux de soudage.
10 Le but de l'invention était de proposer un procédé de fabrication de poutrelles précontraintes, exemptes des désavantages décrits.
On pourrait imaginer de constituer une poutrelle précontrainte en acier à partir de deux sections distinctes et exempte de béton, dans 15 laquelle on induirait la précontrainte en agissant sur l'une des deux sections en vue de lui conférer une dilatation temporaire dans le sens de la longueur, en réunissant les deux sections et en éliminant la cause de la dite dilatation.
20 Ainsi on pourrait exercer sur l'une des sections une force de traction, avant de la réunir avec l'autre section.
On pourrait également chauffer l'une des sections pour l'allonger temporairement.
25
Dans les deux cas il est imaginable de constituer une poutrelle précontrainte, mais il serait nécessaire de mettre en oeuvre des moyens énormes de traction, resp. de chauffage, si l'on veut constituer des poutrelles précontraintes d'envergure dépassant les mini-profilés.
30
Ainsi le but de l'invention est atteint par le procédé suivant l'invention qui est caractérisé par les mesures suivantes: a) On prépare deux sections distinctes qui sont susceptibles d'être 35 assemblées pour constituer la poutrelle désirée; , r - 3 - b) On appose resp. superpose les deux sections, de manière à ce que la poutrelle soit virtuellement constituée; c) On soumet les deux sections, en un même temps, à une force de 5 flexion, de manière à obtenir une poutrelle fléchie, vir tuellement constituée; d) On réunit les deux sections par leurs aires adjacentes.
10 D’autres caractéristiques de l'invention sont décrites dans les sous-revendications.
Les deux sections suivant la mesure a) peuvent être deux sections en forme de T qui, après assemblage, donnent une section en forme de I. 15 L'assemblage en question se fait suivant la mesure b), en encadrant les deux sections en T à l'aide de plusieurs cadres en acier, comme on l'expliquera plus loin.
La préparation des deux sections dont il est question sous a) peut 20 consister p.ex. en ce que l'on découpe une poutrelle en forme de I pour obtenir deux sections en forme de T.
La mesure c) prévoit que l'on applique à l'ensemble comprenant les deux sections apposées l'une à l'autre et encadrées, une force de 25 flexion. Ceci peut être réalisé en appliquant deux forces égales et dans le même sens aux extrémités de l'une des sections, tandis que des appuis sont prévus aux quarts ou aux tiers de portée à l'autre section. Il est indispensable que les cadres soient dimensionnés de manière à ce que l'ensemble constitué par les deux sections en forme 30 de T, apposées pour former un I, soit immobilisé en ce sens que lors de l'application des forces de flexion, les deux sections se comportent dans la mesure du possible comme une poutrelle entière, c.à d. que seules les aires adjacentes peuvent se déplacer l'une vis-à-vis de l'autre en glissant l'une sur l'autre.
35
La mesure d) est réalisée avantageusement en mettant en oeuvre un appareil de soudage électrique mobile et automatisé.
- 4 - , »
Suivant l'invention il est possible de préparer deux sections en forme de T où chacune présente une composition resp. une qualité de l'acier différente l'une de l'autre, p. ex. en découpant différentes sortes de poutrelles en forme de I.
5
Il peut tout aussi bien être prévu d'utiliser au départ deux sections en forme de poutrelles en I et de réunir ces sections qui se prêtent fort bien à la flexion, par leurs semelles, soit par soudage, soit par boulonnage, ou par un quelconque autre moyen 10 approprié.
L'invention sera illustrée à l'aide des dessins schématisés qui représentent de manière non-limitative une des formes d'exécution possibles du procédé.
15
La fig. 1 montre une vue latérale de deux sections en forme de T, encadrées pour former une poutrelle virtuelle qui est sollicitée par des forces de flexion appliquées aux extrémités; 20 La fig. IA montre une coupe à travers l'ensemble comportant la poutrelle virtuellement constituée et un cadre de fixation, à l'endroit d'application de la force de flexion;
La fig. IB montre une coupe à travers 1'ensemble comportant la pou-25 trelle virtuellement constituée et un cadre de fixation, à l'endroit de l'appui;
La fig. 2 représente une coupe des deux sections destinées à former la poutrelle, l'accent étant mis sur les aires adjacentes et les 30 fig. 2A et fig 2B montrent l'exécution de chanfreins aux extrémités des aires adjacentes, avant le soudage.
La fig. 3 représente une coupe à travers une poutrelle, dont les deux sections qui la constituent sont réunies par collage.
35
La fig. 4 représente une des applications possibles des poutrelles suivant l'invention.
t 1 - 5 -
En fig· 1 on distingue les deux sections (1) et (2) en forme de T. Ces sections sont maintenues en position telle que les aires (11) resp. (21) sont adjacentes. En pratique ces aires pourront s'effleurer resp. se situer à une distance de l'ordre de 2 à 5 mm l'une de 5 l'autre, pour éviter des difficultés lors du soudage subséquent. Le maintien des sections est assuré par des cadres; dans le cas de quatre cadres par exemple, les deux cadres (3,4) sont disposés aux extrémités des sections, tandis que les deux cadres (5,6) sont disposés aux quarts de portée.
10
La section inférieure (2) est plus courte que la section supérieure (1), pour tenir compte des changements de longueur intervenant lors de la flexion; l'aspect de l'ensemble fléchi est indiqué par les lignes pointillées.
15
Comme on le voit à titre d'exemple en fig. 1 et en fig. IA resp. fig. IB, les forces de flexion (F) sont appliquées aux cadres (3,4); elles sont reprises aux appuis (A) par le cadres (5,6). Les cadres (3,4,5,6) sont identiques du point de vue de leur construction, leur 20 disposition toutefois varie en fonction de leur rôle. Ainsi les cadres (3,4) sont disposés de manière à ce que l'ouverture soit dirigée vers le bas, tandis que les cadres (5,6) sont disposés à l'envers; on a représenté l'application des forces resp. des réactions aux appuis par des flèches pour illustrer à quels endroits les 25 cadres sont sollicités.
Grâce au concept des cadres, le soudage est facilement réalisable à l'aide d'un soudeuse automatique. Comme on le voit en fig. IA et IB la soudeuse (S) se déplace sur un profilé un U (7) qui s'appuie à 30 l'endroit correspondant à la fig. IA sur la partie inférieure du cadre et à l'endroit correspondant à la fig. IB sur la semelle de la section (2), par l'intermédiaire d'une barre (hachurée) qui compense la différence de niveau.
35 II reste à remarquer que l'on disposera avantageusement des plaques (8) resp. (9) entre les cadres et les vérins non-représentés resp. entre les cadres et les appuis, pour éviter des endommagements.
- 6 -
Pour conditionner les aires destinées à être réunies par soudage (voir fig. 2), il est prévu des chanfreins, de préférence à l'ex-, trémité de la section supérieure. En fig. 2A il est représenté un chanfrein approprié dans le cas de poutrelles à âmes épaisses. Dans 5 le cas de poutrelles à âmes minces on préférera le chanfrein repré senté en fig. 2B.
Au lieu de réunir les sections, constituant la poutrelle, par soudage, on peut également réunir les sections par collage (voir 10 fig. 3). Dans le cas représenté, on a avantageusement recours à des plats d'acier (33) collés sur les âmes des sections (31, 32) et ceci sur toute leur longueur.
Bien qu'on a expliqué l'invention en décrivant l'emploi de sections 15 en forme de T, il est bien entendu qu'on peut également fabriquer des poutrelles à l'aide de sections mixtes, de profilés creux ainsi que de leur combinaison.
Au terme de la fabrication on obtient une poutrelle précontrainte en 20 acier, dont une partie se trouve en traction et l'autre en compression. Une telle poutrelle peut supporter une charge maximale plus importante qu'une poutrelle laminée de même dimension, étant donné que la partie de la poutrelle en traction prend en charge les efforts de compression et la partie en compression prend en charge 25 les efforts de traction.
Une des applications possibles est représentée en fig.4 où on distingue une poutrelle précontrainte et soudée (40) supportant une dalle (41) en béton armé. La liaison dalle-poutrelle est réalisée à 30 l'aide de boulons (42). Les sections en T employées pour constituer la poutrelle ont des dimensions transversales différentes, la section la plus petite se trouvant au contact avec la dalle.

Claims (11)

1. Procédé de fabrication de poutrelles précontraintes en acier, caractérisé en ce que l'on prépare deux sections (1,2), suscepti- 5 blés d'être assemblées pour constituer la poutrelle désirée, que l'on assemble ces sections en les apposant l'une à l'autre , que l'on soumet l'ensemble ainsi constitué en un même temps à une flexion, de manière à obtenir une poutrelle fléchie, virtuellement constituée, que l'on réunit les deux sections par leurs 10 aires adjacentes et que l'on supprime les efforts de flexion extérieurs au terme de l'opération de réunion.
2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prépare deux sections (1,2) identiques du point de vue de la for- 15 me géométrique.
3. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'on prépare deux sections (1,2) de forme géométrique différente.
4. Procédé suivant une des revendications 1 â 3, caractérisé en ce que l'on prépare deux sections (1,2) en forme de T en découpant une poutrelle en forme de I.
5. Procédé suivant une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce 25 que l'on prépare deux sections (1,2) identiques du point de vue de la qualité de l'acier.
6. Procédé suivant une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on prépare deux sections (1,2) de qualité différente et que 30 l'on appose ces sections en fonction du sens de la flexion à opérer resp. en fonction des caractéristiques mécaniques visées dans la poutrelle assemblée.
7. Procédé suivant une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce 35 que l'on fixe la position des deux sections (1,2) opposées l'une par rapport â l'autre par l'intermédiaire de cadres (3,4,5,6) qui ont sensiblement la forme d'un rectangle, l'un des côtés présen- - 2 - « » tant une ouverture centrale pour recevoir et guider l'âme d'une des sections (1,2), son aile s'appuyant sur l'extérieur du cadre, - alors que le côté opposé du cadre, destiné à soutenir l'aile de la deuxième section (2,1), a une longueur intérieure sensiblement 5 égale à la largeur de l'aile de cette section, les deux côtés restants du cadre ayant des longueurs telles qu'une fois les sections (1,2) en place, les parties en regard de leurs âmes soient distantes de quelques millimètres.
8. Procédé suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'on applique les forces de flexion (F) à au moins deux cadres (3,4) disposés aux extrémités des sections (1,2) et que l'on reprend les réactions aux appuis (A) par l'intermédiaire d'au moins un cadre (5,6) situé entre les dits cadres (3,4) disposés aux extrémités 15 des sections.
9. Procédé selon une des revendications 1-8, caractérisé en ce qu'on réunit les deux sections par soudage.
10. Procédé selon une des revendications 1-8, caractérisé en ce qu'on réunit les deux sections par boulonnage.
11. Procédé selon une des revendications 1-8, caractérisé en ce qu'on réunit les deux sections par collage.
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