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Jo LEEMANS et E. BREDAT. résidant à BRUXEHLES.
Quand il y a lieu de franchir des obstacles ou certaines distances avec des éléments de construction (ponts, toitures, etc..) sans possibilité de réaliser des appuis intermédiaires ou lorsque les appuis intermédiaires doivent, pour satisfaire à des conditions locales ou particulières, être fortement rapprochés des appuis d'extrémité ét qu'en conséquence, il y a impossibilité de créer des joints de dilatation sans perdre tous les avantages de continuités, le problème posé par les dilatations et les contractions d'ordre thermique et par le retrait est parfois pratiquement impossible à résoudre, tout au moins d'une fagon économique et rationnelle.
Les conditions d'appui imposées ou nécessaires pour assurer les continuités ne permettent pas la liberté de ces dilatations ou de ces contractions ni le réglage après coup de la concordance de certains éléments.
De plus, jusqu'à ce jour, il n'était pas possible de faire varier à volonté et dans les proportions voulues le dègré d'encastrement des extrémités d'un élément de construction.
La présente invention a pour but d'apporter une solution à ces problèmes et est relative à un système dont l'ensemble comprend des bielles d'appui articulées, des moyens pour la mise sous tension préalable de l'élément porteur et des dispositifs de réglage des niveaux et des inclinaisons.
En principe, suivant l'invention, l'élément de construction à réaliser, (en béton armé, béton précontraint, poutre métallique précomprimée ou en tout autre matériau dur quelconque) repose sur des appuis constitués de. bielles articulées à chacune de leurs deux extrémités. Les bielles intérieures reposent sur un support ou fût inférieur dont l'inclinaison, éventuellement désirable, est réglable dans une certaine mesure et les bielles extérieures sont constituées par des câbles, des fils ou des barres en acier, de préférence à haute limite élastique, dont la tension peut être réglée, par tous moyens connus et usuels utilisés pour la mise en tension des câbles, fils et
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barres des constructions précomprimées.
Le cas échéant, le support inférieur et la bielle articulée de l'appui intérieur peuvent être remplacés par une bielle unique prolongée jusqu'au socle d'appui dont l'inclinaison par rapport au dit socle d'appui sur une fondation directe ou profonde, peut être modifiée.
Des formes d'exécution, données à titre d'exemple non limitatif, sont représentées aux dessins annexés qui illustrent le principe de l'invention et dans lesquels :
La fig. 1 est une vue schématique en élévation de la moitié d'un élément de construction (poutre métallique précomprimée) porté à chacune de ses extrémités par deux appuis sur bielles réglables, suivant l'invention.
La fig. 2 est une vue en élévation d'une variante d'exécution du support de la bielle intérieure.
Les figs. 4 et 5 sont des vues partielles en élévation à 90 l'u- ne par rapport à l'autre d'une seconde variante d'exécution du support de la bielle intérieure.
Dans la fig. 1 , l'élément de construction 1, constitué par une poutre métallique précomprimée, est porté à chacune de ses extrémités (dont une seule est représentée aux dessins) par deux appuis sur bielles réglables : l'appui intérieur comprend la bielle articulée 3 d'un type classique portée par un support incliné 4 en béton armé muni de la semelle 5, tandis que l'appui extérieur est constitué par les câbles en acier 6 dont la tension est réglable, soit au droit de dispositifs d'attache, soit par l'actionnement de verins intercalés en 10 entre la bielle 3 et le fût 4.
L'inclinaison des bielles assure la stabilité de la poutre 1, tout en procurant une certaine liberté aux déformations provoquées par les variations de longueur d'origine thermique.
Tout effort longitudinal qui est appliqué sur les dites bielles, développe des moments de flexion d'un signe tel qu'ils s'opposent au déplacement provoqué par cet effort', et ces moments sont d'autant plus élevés que l'angle entre les deux bielles d'une même extrémité est plus grand.
Au contraire, les contraintes produites par les variations de température ou par des petits tassements du sol, qu'il s'agisse de fondations directes ou de fondations profondes, doivent être relativement faibles, ce qui limite la valeur de cet angle.
Les réactions de la poutre 1 sont dirigées suivant les axes des bielles 3-4 et 6. La poussée qui représente la somme des projections horizontales des dites réactions, est fonction de l'obliquité des bielles. Cette poussée précomprime la poutre et réduit d'autant les précontraintes qu'il faudrait éventuellement créer au moyen de câbles en acier 7 à haute limite élastique qui sont amarrés en 9.
Dans ces conditions, la poutre 1 peut être considérée comme une poutre continue sur quatre appuis (deux à chaque extrémité) et par conséquent les moments hyperstatiques peuvent être calculés en exprimant l'égalité des rotations des sections de part et d'autre de chaque appui intermédiaire (équation des trois moments).
L'élément porteur, constitué par l'élément horizontal de construc- tion, les bielles et les fondations, peut encore être considéré comme un arc soumis à des charges verticales (poids propre + surcharges) et à des charges horizontales (vent ou freinage). En effet, la résultante des réactions de l'élément passe par le point de concours des axes des deux bielles et ce point ne subit que des déplacements négligeables en première approximation du fait des rotations des bielles que produit l'application des surcharges. Ce point se comporte comme une rotule fictive.
Cette représentation montre l'intérêt d'incliner des bielles intérieures et d'incurver l'intrados de l'élément, de telle façon que la ligne des pressions, du moins sous les charges permanentes, se rapproche le plus possible de la ligne moyenne de l'élément.
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Elle justifie la forme des appuis et la position des rotules fic- tives dans le voisinage de l'appui sur fondations.
Elle facilite l'adaptation de ce type de constructions aux sug- gestions diverses qui déterminent son choix.
Pour mesurer les réactions hyperstatiques produites par le poids- mort et les précontraintes auxquelles il serait éventuellement fait appel, des verins spéciaux, par exemple des verins-sacs Freyssinet, peuvent être placés sous les bielles intérieures. Il est possible d'éviter de cette façon les risques qui découleraient d'une indétermination inévitable dans la poutre simplement encastrée. ,
En outre, une surpression du liquide injecté dans ces verins développe des moments permanents sur appui et le choix de la valeur de ces derniers permet de réduire si nécessaire la hauteur de la partie centrale de la poutre à une valeur relative très faible.
Ces moments réalisés artificiellement, soit, par une action des verins disposés sous les bielles intérieures, soit, par une augmentation de l'effort développé par les câbles constituant les bielles extérieures, soulagent les moments en travée et permettent même de les annuler dans certains cas.
Le réglage de la pression dans ces verins peut être retouché, repris ou refait à tout moment et peut compenser, le cas échéant, les effets d'un certain tassement des fondations.
L'action sur le sol (fondations directes ou profondes) peut avoir une inclinaison assez faible pour ne pas devoir lui demander d'autres efforts que ceux des réactions sensiblement normales à la base de la semelle de la bielle intérieure. Cette semelle est elle-même inclinée sur l'horizontale d'un angle optimum alpha (voir fig. 2) à déterminer dans chaque cas. Le système d'appui, décrit ci-dessus, peut être appliqué indifféremment à l'une ou à l'autre extrémité ou aux deux extrémités de l'élément de construction, il peut être également appliqué à des appuis intermédiaires éventuels.
Pour des raisons diverses inhérentes à l'imprécision relative des mesures ou à l'exécution d'éléments de grande longueur, il est impossible de réaliser la coïncidence relative entre l'axe de la bielle intérieure articulée et l'axe de son support inférieur incliné, ou de ramener l'angle, éventuellement formé par ces deux axes, à une valeur acceptable. N'oublions pas, en effet, que la concordance des axes n'est en somme qu'une position moyenne recherchée au mieux pour un cas bien particulier de surcharges.
Pour corriger les imperfections qui pourraient, dans le temps et pour d'autres raisons (tassements inégaux des fondations, déformations permanentes de l'élément porteur dues à des glissements d'assemblages ou à des pertes par fluage, etc..) être aggravées et devenir trop importantes, il est proposé, suivant l'invention, d'adopter le dispositif représenté par les figs. 3 et 4.
Dans ce dispositif, le socle de fondation est scindé en deux blocs 50 et 50' superposés, le premier 50', supérieur,porte le fût ou support inférieur incliné 40 de la bielle intérieure et repose sur le second bloc 50, inférieur, par l'intermédiaire d'une galette d'articulation 52. Ce bloc qui constitue la semelle de la fondation peut reposer directement.sur le sol (fondation directe) ou reposer sur la tête de pieux 54 enfoncés dans le sol (fondations profondes). De part et d'autre de cette galette d'articulation 52, subsiste entre les blocs 50 et 50', une fente ou espace libre 51.
Le bloc 50' est muni à sa partie inférieure et à proximité de ses deux petites faces latérales opposées d'encoches ou d'alvéoles 53, par exemple de deux alvéoles sur chaque face,qui permettent la mise en place de verins plats spéciaux à encombrement réduit qui peuvent réagir sur les faces opposées des deux blocs, c'est-à-dire, sur la face inférieure du bloc 50' et sur la face, supérieure du bloc 50.
Par exemple, en faisant agir les verins disposés dans les alvéoles vues à droite de la fig. 3, le bloc 50' est soulevé de ce côté et bascule vers la gauche sur la galette d'articulation 52 de manière à modifier l'in-
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clinaison du support 40. Un réglage précis de la pression appliquée aux verins permet de définir exactement l'inclinaison du dit support. Le même réglage, mais dans le sens opposé, peut être effectué en agissant sur les verins placés de l'autre côté des socles.
Les dits verins peuvent être maintenus en permanence ou n'être placés que- lorsqu'il est nécessaire de procéder à un réglage.
Dans ce dernier cas, avant leur enlèvement, il est indispensable de procéder au calage définitif de l'ensemble des deux blocs dans la nouvelle position donnée.
REVENDICATIONS.
1.- Appuis sur bielles articulées réglables pour éléments de constructions à précomprimer ou non, caractérisés en ce qu'ils sont constitués par des bielles intérieures et des bielles extérieures dont les axes se croi- sent au voisinage du socle de fondation, la bielle intérieure étant constituée d'une bielle articulée d'un type classique portée par un support à inclinaison réglable et la bielle extérieure étant constituée de câbles, barres ou autre système dont la tension est réglable et en ce que la bielle intérieure peut être inclinée pour des raisons de stabilité et pour, en outre, provoquer des contraintes préalables dans l'élément à porter.
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Jo LEEMANS and E. BREDAT. residing in BRUXEHLES.
When it is necessary to cross obstacles or certain distances with construction elements (bridges, roofs, etc.) without the possibility of making intermediate supports or when the intermediate supports must, to satisfy local or particular conditions, be very close to the end supports and that consequently, it is impossible to create expansion joints without losing all the advantages of continuities, the problem posed by thermal expansion and contractions and by shrinkage is sometimes practically impossible to solve, at least in an economical and rational way.
The support conditions imposed or necessary to ensure continuities do not allow the freedom of these expansions or these contractions or the adjustment after the fact of the concordance of certain elements.
In addition, until now, it was not possible to vary at will and in the desired proportions the degree of embedding of the ends of a construction element.
The object of the present invention is to provide a solution to these problems and relates to a system the assembly of which comprises articulated support rods, means for pre-tensioning the carrier element and adjustment devices. levels and slopes.
In principle, according to the invention, the construction element to be produced (in reinforced concrete, prestressed concrete, precompressed metal beam or in any other hard material of any kind) rests on supports consisting of. connecting rods articulated at each of their two ends. The inner connecting rods rest on a support or lower shaft whose inclination, possibly desirable, is adjustable to a certain extent and the outer connecting rods are made of cables, wires or steel bars, preferably with high elastic limit, of which the tension can be adjusted by any known and usual means used for tensioning cables, wires and
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bars of precompressed constructions.
If necessary, the lower support and the articulated connecting rod of the internal support can be replaced by a single connecting rod extended to the support base, the inclination of which with respect to said support base on a direct or deep foundation, can be changed.
Embodiments, given by way of non-limiting example, are shown in the accompanying drawings which illustrate the principle of the invention and in which:
Fig. 1 is a schematic elevational view of half of a construction element (precompressed metal beam) carried at each of its ends by two supports on adjustable connecting rods, according to the invention.
Fig. 2 is an elevational view of an alternative embodiment of the support of the inner connecting rod.
Figs. 4 and 5 are partial views in elevation 90 ° with respect to the other of a second variant embodiment of the support for the inner connecting rod.
In fig. 1, the construction element 1, consisting of a precompressed metal beam, is carried at each of its ends (only one of which is shown in the drawings) by two supports on adjustable connecting rods: the internal support comprises the articulated connecting rod 3 of a conventional type carried by an inclined support 4 made of reinforced concrete provided with the sole 5, while the external support consists of steel cables 6, the tension of which is adjustable, either to the right of attachment devices, or by the 'actuation of jacks inserted at 10 between the connecting rod 3 and the barrel 4.
The inclination of the connecting rods ensures the stability of the beam 1, while providing a certain freedom to the deformations caused by the variations in length of thermal origin.
Any longitudinal force which is applied to said connecting rods develops bending moments of a sign such that they oppose the displacement caused by this force ', and these moments are all the greater as the angle between the two connecting rods from the same end is larger.
On the contrary, the stresses produced by temperature variations or by small settlements in the soil, whether direct foundations or deep foundations, must be relatively low, which limits the value of this angle.
The reactions of the beam 1 are directed along the axes of the connecting rods 3-4 and 6. The thrust, which represents the sum of the horizontal projections of said reactions, is a function of the obliquity of the connecting rods. This thrust precompresses the beam and reduces by as much the pre-stresses that it would eventually be necessary to create by means of steel cables 7 with high elastic limit which are moored at 9.
Under these conditions, the beam 1 can be considered as a continuous beam on four supports (two at each end) and consequently the hyperstatic moments can be calculated by expressing the equality of the rotations of the sections on either side of each support. intermediate (equation of the three moments).
The load-bearing element, made up of the horizontal construction element, the connecting rods and the foundations, can also be considered as an arc subjected to vertical loads (own weight + overloads) and to horizontal loads (wind or braking). . Indeed, the resultant of the reactions of the element passes through the point of intersection of the axes of the two connecting rods and this point undergoes only negligible displacements in first approximation because of the rotations of the connecting rods produced by the application of the overloads. This point behaves like a fictitious ball joint.
This representation shows the advantage of inclining the internal connecting rods and of curving the lower surface of the element, so that the pressure line, at least under permanent loads, comes as close as possible to the mean line of element.
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It justifies the shape of the supports and the position of the ball joints in the vicinity of the support on the foundations.
It facilitates the adaptation of this type of construction to the various suggestions which determine its choice.
To measure the hyperstatic reactions produced by the deadweight and the pre-stresses that may be used, special jacks, for example Freyssinet bag jacks, can be placed under the inner connecting rods. It is possible in this way to avoid the risks which would arise from an inevitable indeterminacy in the simply embedded beam. ,
In addition, an overpressure of the liquid injected into these jacks develops permanent moments on support and the choice of the value of the latter makes it possible to reduce, if necessary, the height of the central part of the beam to a very low relative value.
These moments produced artificially, either, by an action of the jacks placed under the inner connecting rods, or, by an increase in the force developed by the cables constituting the outer connecting rods, relieve the bay moments and even allow them to be canceled in certain cases. .
The pressure adjustment in these jacks can be reworked, taken over or redone at any time and can compensate, if necessary, for the effects of a certain settlement of the foundations.
The action on the ground (direct or deep foundations) can have a sufficiently low inclination so as not to have to require of it other efforts than those of the appreciably normal reactions at the base of the sole of the inner connecting rod. This sole is itself inclined to the horizontal at an optimum angle alpha (see fig. 2) to be determined in each case. The support system, described above, can be applied indifferently to one or the other end or to both ends of the construction element, it can also be applied to any intermediate supports.
For various reasons inherent in the relative imprecision of the measurements or in the execution of elements of great length, it is impossible to achieve the relative coincidence between the axis of the articulated inner connecting rod and the axis of its inclined lower support. , or to reduce the angle, possibly formed by these two axes, to an acceptable value. Let us not forget, in fact, that the concordance of the axes is in short only an average position sought at best for a very particular case of overloads.
To correct imperfections which could, over time and for other reasons (uneven settlements of the foundations, permanent deformation of the load-bearing element due to slippage of assemblies or losses by creep, etc.), and become too large, it is proposed, according to the invention, to adopt the device shown in FIGS. 3 and 4.
In this device, the foundation plinth is split into two blocks 50 and 50 'superimposed, the first 50', upper, carries the lower shaft or inclined support 40 of the inner connecting rod and rests on the second block 50, lower, by the 'Intermediate of an articulation plate 52. This block which constitutes the sole of the foundation can rest directly.sur the ground (direct foundation) or rest on the head of piles 54 driven into the ground (deep foundations). On either side of this hinge plate 52, there remains between the blocks 50 and 50 ', a slot or free space 51.
The block 50 'is provided at its lower part and near its two small opposite side faces with notches or cells 53, for example two cells on each side, which allow the installation of special flat jacks with space requirement. reduced which can react on the opposite faces of the two blocks, that is to say, on the lower face of the block 50 'and on the upper face of the block 50.
For example, by causing the jacks arranged in the cells seen to the right of FIG. 3, the block 50 'is lifted on this side and tilts to the left on the hinge plate 52 so as to modify the in-
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Clinaison of the support 40. Precise adjustment of the pressure applied to the jacks makes it possible to define exactly the inclination of said support. The same adjustment, but in the opposite direction, can be made by acting on the jacks placed on the other side of the bases.
Said jacks can be maintained permanently or be placed only when it is necessary to make an adjustment.
In the latter case, before their removal, it is essential to proceed with the final setting of all the two blocks in the new given position.
CLAIMS.
1.- Supports on adjustable articulated connecting rods for elements of constructions to be precompressed or not, characterized in that they are constituted by internal connecting rods and external connecting rods the axes of which cross in the vicinity of the foundation plinth, the internal connecting rod consisting of an articulated connecting rod of a conventional type carried by a support with adjustable inclination and the outer connecting rod consisting of cables, bars or other system the tension of which is adjustable and in that the inner connecting rod can be inclined for reasons stability and, in addition, to cause prior stresses in the element to be worn.