Domaine de l'invention

La présente invention concerne le domaine des coffrages destinés à la construction d'ouvrages ou de parties d'ouvrage en béton armé, (murs, dalle, plancher, poteaux poutres) et de tout ouvrage en béton nécessitant l'usage des coffrages. Plus précisément, elle se rapporte aux parois coffrantes ou panneaux de coffrage qui constituent le coffrage proprement dit.

Arrière-plan technique

Les documents EP0883719A1 et WO02/38878A1 décrivent un coffrage comprenant une paroi extérieure et une paroi intérieure, ces parois, appelées parois coffrantes, comportent des raidisseurs verticaux constitués par des barres profilées en général en forme de U . Les parois coffrantes sont reliées par des dispositifs de liaison constitués chacun par une barre pliée sensiblement en zigzag et articulée au niveau raidisseurs. Ces dispositifs maintiennent un espace déterminé entre les parois coffrantes dans lequel le béton est coulé.

Le document WO03/010397A1 décrit le coffrage des documents cités ci-dessus où des éléments d'armature sont introduits entre les côtés latéraux des profilés en U de deux raidisseurs placés en vis-à-vis sur chacune des parois. Chaque élément d'armature comprend au moins une barre verticale et au moins deux traverses horizontales ajustées pour glisser à l'intérieur du profil des raidisseurs. Cet élément d'armature est ajouté après le déploiement des parois coffrantes par glissement dans les raidisseurs qui font office de rails de guidage. La forme en U de ces raidisseurs assure le maintien et la stabilité de cet élément d'armature tout en facilitant son insertion. Le document WO2005/042864A1 décrit un coffrage de résistance élevée pour mur en béton comportant deux parois coffrantes parallèles placées l'une en face de l'autre munies de barres profilées formant des raidisseurs verticaux. Les parois sont connectées par un dispositif de liaison articulé permettant de maintenir les parois coffrantes à un écartement définissant un espace destiné à recevoir un matériau de remplissage tel que le béton. L'articulation du dispositif de liaison permet de replier le coffrage pour le stockage et le transport. Le dispositif de liaison comprend une paire de barres rectilignes horizontales parallèles aux parois coffrantes. Les barres placées l'une en regard de l'autre traversent les raidisseurs des parois respectives. Le dispositif de liaison comprend également une pluralité de barres de liaison reliant perpendiculairement les deux barres horizontales autour desquelles elles s'articulent.

Dans le cas d 'u n m u r, le coffrag e est formé par des pa n nea ux d isposés verticalement et parallèlement l'un en face de l'autre. Ils peuvent être reliés par un dispositif de liaison créant un espace destiné à être rempli d'un matériau tel que le béton. Un panneau peut être disposé verticalement contre un mur pour constituer un coffrage simple. Il peut également servir de base pour la construction d'une dalle.

Un panneau comprend une feuille métallique grillagée s'étendant sur des barres verticales profilées généralement en U solidaires au grillage. Ces barres appelées raidisseurs sont espacées à intervalles prédéfinis sur la feuille. Un tel système de coffrage est utilisé en général en tant que coffrage perdu ou intégré c'est-à-dire qu'il subsiste comme faisant partie intégrante du mur après avoir coulé le béton dans l'espace séparant les deux panneaux.

Le coffrage avec ses deux parois coffrantes munies des raidisseurs et assemblées avec les dispositifs de liaison sont préfabriqués en usine. Il est transporté sur le chantier de construction sous forme pliée grâce aux articulations des éléments de liaisons sur les raidisseurs. L'avantage d'un tel coffrage est sa maniabilité et sa rapidité de montage sur le chantier avec un minimum d'outillage et de main d'œuvre. Afin de minimiser les coûts globaux de construction et d'assurer une qualité élevée des murs érigés, chaque étape de la fabrication du coffrage doit être optimisée tant en rapidité d'exécution qu'en fiabilité des composants ou du produit fini. Un composant important est ici la paroi coffrante ou le panneau de coffrage conçu pour résister aux déformations dues à la pression et au poids du béton coulé dans le coffrage formé par ces panneaux.

Le document WO2007/079989A1 décrit un panneau pour coffrage de murs ou de dalles en béton comprenant une feuille métallique grillagée renforcée d'une part par une pluralité de raidisseurs formés de barres métalliques rigides profilées solidaires à une face de ladite feuille disposées parallèlement les unes par rapport aux autres et espacée à intervalles prédéfinis, et d'autre part par des nervures intégrées au grillage de la feuille espacées à intervalles prédéfinis et croisant les raidisseurs. La feuille métallique grillagée est fixée sur les raidisseurs, au moyen d'un sertissage effectué au niveau d'au moins une intersection entre les nervures et les raidisseurs. Le panneau est caractérisé en ce que le sertissage est réalisé de sorte qu'au moins une portion de métal de la nervure maintienne le raidisseur en passant par un orifice correspondant dudit raidisseur. Le sertissage nécessite un découpage d'orifices réalisé par étampage du métal, en général galvanisé, du raidisseur et de la nervure de la feuille métallique grillagée. Ce découpage enlève la protection anti-corrosion de la galvanisation sur les tranches des orifices et des portions de métal du raidisseur et de la nervure, ce qui peut engendrer des points de rouille indésirables sur le béton une fois coulé dans le coffrage.

Afin de résoudre, le problème de corrosion au niveau des fixations des raidisseurs sur les nervures de la feuille métallique grillagée, une techn ique de fixation alternative devient nécessaire.

Description sommaire de l'invention Le but de la présente invention est de résoudre le problème de corrosion susmentionné, de réduire les coûts de production et de rationaliser la fabrication en grande série des panneaux de coffrage en usine tout en garantissant une résistance maximale aux murs construits avec ce type de coffrage.

Ce but est atteint par un panneau pour coffrage d'ouvrages ou de parties d'ouvrages en béton armé (murs, dalles, plancher, poteaux, poutres) en béton selon la revendication 1 .

Dans la pratique, lors de la construction d'un mur, le coffrage est posé sur une surface sensiblement horizontale (sol ou dalle de plancher) de manière à ce que les raidisseurs des panneaux soient disposés dans le sens vertical. Les nervures de la feuille métallique grillagée croisent perpendiculairement les raidisseurs et sont donc disposées horizontalement et de préférence à intervalles réguliers sur toute la hauteur du panneau . Les notions de vertical et d'horizontal sont relatives car l'ensemble du coffrage peut être tourné selon un angle de 90°. Ainsi les éléments verticaux à l'origine deviennent horizontaux et vice versa. Un panneau peut être utilisé comme paroi simple et placée soit verticalement contre un mur pour constituer un coffrage simple, soit horizontalement pour la réalisation de dalles.

Les nervures sont des parties profilées longilignes en métal plein intégrées au grillage de la feuille servant à le rigidifier à la façon de raidisseurs. La feuille métallique grillagée est fixée à chaque intersection d'une nervure avec un raidisseur afin de minimiser les déformations causées par le poids du béton coulé dans le coffrage utilisant ces panneaux. Cette fixation est effectuée par un assemblage dans lequel au moins une portion du métal de la nervure est emboutie dans le métal du raidisseur ou au moins une portion du métal du raidisseur est emboutie dans le métal de la nervure.

Cet emboutissage d'une portion d'un métal dans un autre métal est appelé clinchage.

Le clinchage est une technique d'assemblage mécanique d'au moins deux tôles métalliques. Le principe de base est de connecter deux tôles métalliques par emboutissage entre un poinçon guidé par une presse et une matrice, et éjectées par un doigt. Les tôles subissent localement une déformation plastique à froid, formant u n po i nt de con nexion . Le form ag e à froid est uti l isé com me tech n iq u e d'assemblage. Le clinchage présente certains avantages, à savoir:

- il ne nécessite pas d'apport de matière comme avec la soudure ou le brasage; - il ne nécessite pas de pièces complémentaires comme le rivetage;

- il permet d'assembler des tôles d'épaisseurs différentes;

- il permet l'utilisation de tôles de matières différentes, par exemple une tôle en acier peut être assemblée sur une tôle en aluminium; - il permet l'utilisation de tôles déjà peintes, thermolaquées, galvanisées ou traitées par une substance anti-corrosion.

Le dinchage ne nécessite aucun découpage ou perçage d'orifices dans les métaux à assembler contrairement au sertissage qui peut engendrer, en milieu humide, une corrosion locale des métaux au niveau de leur fixation.

De plus, dans un sertissage, les orifices laissés sur les nervures par le rabattage des portions de métal des nervures et des raidisseurs forment des discontinuités le long des raidisseurs qui ne sont pas admises par les bureaux d'études. Le dinchage, par son absence d'orifices, présente sur les nervures de la feuille métallique grillagée des reliefs d'une hauteur minimale admissible et des cavités correspondantes sur les raidisseurs.

Le dinchage se montre également plus fiable que le sertissage et élimine tout risque de séparation des nervures des raidisseurs sous la pression du béton lors du coulage. Dans le cas du sertissage, la pression du béton sur la feuille métallique grillagée peut arracher celle-ci du raidisseur.

Brève description des figures

L'invention sera mieux comprise grâce à la description détaillée qui va suivre et qui se réfère aux dessins annexés qui sont donnés à titre d'exemple nullement limitatif, à savoir : - la figure 1 illustre une vue d'ensemble schématique d'un panneau de coffrage comprenant une feuille métallique grillagée munie de nervures fixées sur des raidisseurs au moyen d'un dinchage.

- la figure 2 montre une vue agrandie de l'intersection entre une nervure de la feuille métallique grillagée et un raidisseur du panneau de la figure 1 avec le dinchage d'une nervure de la feuille métallique grillagée sur le raidisseur.

- la figure 3 montre une coupe de l'intersection de la figure 2 montrant un point de connexion obtenu par dinchage où une portion de métal du raidisseur emboutie dans le métal de la nervure maintient la feuille métallique grillagée sur le raidisseur. - la figure 4 représente une coupe schématisée selon un axe horizontal du panneau de la figure 1 montrant le profilé en U des raidisseurs

- la figure 5 représente une coupe schématisée selon un axe vertical du panneau de la figure 1 montrant le profilé des nervures en forme de U. - la figure 6 illustre schématiquement une coupe longitudinale d'un outil de clinchage emboutissant le métal d'un raidisseur dans celui d'une nervure de manière à former un point de connexion.

Description détaillée

Le panneau de coffrage (1 ) de la figure 1 comprend une feuille métallique grillagée (2) s'étendant sur une pluralité de raidisseurs (3) disposés parallèlement les uns par rapport aux autres à intervalles réguliers de préférence. La feuille métallique grillagée (2) comporte une pluralité de nervures (4) parallèles croisant les raidisseurs (3), perpendiculairement de préférence, et également disposées à intervalles régul iers sur la surface de la feu ille (2). La feu ille métallique grillagée (2) est assemblée aux raidisseurs (3) de préférence à chaque intersection entre les nervures (4) et les raidisseurs (3) afin de réduire au minimum les déformations dues à la pression du béton et assurer une fixation solide.

Les raidisseurs (3) sont constitués de barres d'acier profilées généralement en forme de U comme le montre la coupe horizontale du panneau à la figure (4). La feuille métallique grillagée (2) est appliquée contre les côtés inférieurs des profilés en U et maintenues par les nervures (4) à chaque croisement avec ces profilés. Selon un mode de réalisation préféré, les nervures (4) sont également profilées en U avec la partie inférieure plane posée sur les raidisseurs (3) comme illustré schématiquement par la coupe verticale du panneau à la figure 5. La figure 4 montre des points de connexion (5) obtenus par un clinchage (C) réalisé sur la face inférieure interne du profilé en U du raidisseur entre les parois latérales du U à chaque intersection d'un raidisseur (3) avec une nervure (4) de la feuille métallique grillagée (2).

Le grillage de la feuille métallique grillagée (2) est réalisé selon un procédé connu, par étirement ou déploiement d'une feuille d'acier poinçonnée à l'aide d'une pluralité de lames. Les nervures (4) sont formées par emboutissage à intervalles prédéfinis de la feu ille préalablement au déploiement. Elles constituent ainsi des parties intégrantes de la feuille métallique grillagée (2) sans être rapportées sur le grillage comme pièces supplémentaires.

La figure 2 montre une vue agrandie d'un exemple de clinchage à l'intersection d'une nervure (4) et d'un raidisseur (3). Dans cet exemple, le clinchage est effectué par emboutissage du métal de la face interne inférieure du profilé en U du raidisseur (4) dans le métal de la nervure (4) appuyée contre la face externe inférieure du U.

Selon une variante, le clinchage peut également être réalisé par l'emboutissage du métal de la nervure (4) dans celui du raidisseur (3). Dans ce cas le métal de la nervure (4) est embouti dans le métal de la face inférieure externe du profilé en U du raidisseur (3) contre laquelle la nervure (4) est appuyée.

Sur un panneau (1 ) de coffrage les raidisseurs sont fixés sur la face interne du panneau tandis que les nervures sont situées sur la face externe. Un coffrage est réalisé en plaçant deux panneaux l'un en face de l'autre et en les connectant par des éléments de liaison articulés audits panneaux par l'intermédiaire des raidisseurs (3). Ces éléments de liaison permettent de maintenir les panneaux (1 ), soit à un écartement défin issant un intervalle destiné à recevoir du béton ou matériau similaire, soit repliés pour le stockage et le transport. Le béton est coulé entre les panneaux, contre les faces internes supportant les raidisseurs, la distance séparant les panneaux définissant l'épaisseur d'un mur ou d'une dalle.

Selon une réal isation pratique, le cl inchage est effectué par deux poinçons emboutissant simultanément la face interne inférieure du profilé en U entre les parois latérales du profilé comme illustré par les figures 1 et 2. La distance entre les deux poinçons dépend de la largeur entre parois du raidisseur et des dimensions de l'outil supportant les poinçons.

Selon d'autres variantes le clinchage peut être effectué avec un seul poinçon ou avec plusieurs poinçons disposés selon une configuration prédéterminée comme par exemple alignés entre les parois latérales des raidisseurs ou disposés en triangle, carré ou autre forme dépendant du nombre et des dimensions du poinçon. Un poinçon de clinchage est en général cylindrique avec une section circulaire. D'autres formes sont également possibles pour cette section.

Selon un exemple pratique la largeur du U des nervures (4) est de 1 .5 à 2 cm avec une largeur du U des raidisseurs d'environ 5 cm. Dans ce cas, le poinçon de clinchage peut avoir un diamètre allant de 10 à 15 mm.

Il est à noter que le profil des nervures peut présenter une forme différente sans partie plane appliquée contre le raidisseur comme par exemple en forme de V où l'arête est posée sur le raid isseur. Dans ce cas, l'outil de clinchage déforme localement la nervu re de man ière à l'aplatir lors de l'emboutissage. Cette déformation est jugée acceptable tant au niveau de la solidité du clinchage qu'à celui de la surface du panneau où le revêtement de béton compense les irrégularités.

Un avantage d'un tel clinchage est qu'il peut être effectué rapidement avec une machine-outil appropriée permettant dans un premier temps de presser le raidisseur (3) contre la nervure (4) dans un deuxième temps de faire pénétrer localement le métal du raidisseur (4) dans celui de la nervure (4) ou inversément selon la variante choisie.

La figure 3 montre une coupe, selon l'axe A-A, d'un point de connexion (5) obtenu par clinchage d'un raidisseur (3) en U sur une nervure (4). Lors du clinchage, le poinçon enfonce le métal de la face interne du U du raidisseur dans celui de la nervure (4) contre laquelle le raidisseur (3) est appuyé. Le métal du raidisseur (4) est déformé localement tout comme celui de la nervure (4) pour former un point de connexion (5).

La figure 6 illustre schématiquement une coupe longitudinale d'un outil de clinchage (10) comportant un poinçon (1 1 ) guidé par une presse (12), et une matrice (13) dans laquelle coulisse un doigt d'éjection (15). La matrice (13) comporte une cavité (14) dont la forme est adaptée à celle du poinçon (1 1 ). En général, la cavité (14) a une forme circulaire adaptée à la section circulaire d'un poinçon (1 1 ) cylindrique. D'autres formes de cavités peuvent aussi être envisagées comme une forme ovale, polygonale, ou autre, le poinçon ayant une section correspondant à la forme de la cavité (14). Le diamètre du poinçon (1 1 ), dans le cas d'un poinçon de section circulaire, et le diamètre et la profondeur de la cavité (14) sont dimensionnés notamment en fonction des épaisseurs des métaux à emboutir.

Le doigt d'éjection (15) est situé dans une position centrale au fond la cavité (14) de manière à éjecter le raidisseur assemblé à la nervure après la formation du point de connexion (5). La forme de la section du doigt d'éjection (15) correspond en général à celle du poinçon (1 1 ) et de la cavité (14).

Selon l'exemple de la figure 6, la matrice (13) solidaire d'un support fixe (non illustré) est disposée à une intersection entre un raidisseur (3) et une nervure (4) de manière à s'appuyer sur la nervure (4). La presse (12) positionnée à l'aplomb de la matrice (13) contre la face inférieure interne entre les parois latérales du raidisseur en U presse le raidisseur (3) contre la nervure (4) en exerçant une pression (P1 ) vers le bas, indiquée par les flèches de la figure 6. Le poinçon (1 1 ) guidé par la presse (12) exerce une pression (P2) vers le bas sur le métal du raidisseur (3) qui se déforme localement en emboutissant le métal de la nervure (4) dans la cavité (14) de la matrice (13). L'emboutissage du métal du raidisseur (3) dans celui de la nervure (4) forme un point de connexion (5) fixant solidement le raidisseur (3) à la nervure (4) de la feuille métallique grillagée (2). Lorsque les deux métaux sont ainsi emboutis l'un dans l'autre par le poinçon (1 1 ), le doigt d'éjection (15) coulissant dans la matrice (13) repousse vers le haut le point de connexion (5) créé auparavant en exerçant une pression d'éjection (P3).

Un autre avantage du clinchage est qu'il peut se réal iser avec un outil lage automatisé, indépendamment des conditions extérieures et sans altération du traitement de surface de l'acier qui est en général galvanisé. De plus, des défauts éventuels de fixation sont visibles immédiatement et peuvent être corrigés avant la sortie du coffrage de l'usine. Ces avantages ne se présentent pas lorsque la feuille métallique grillagée est soudée aux raidisseurs exigeant un outillage plus onéreux avec une consommation d'énergie plus élevée. De plus, dans le cas de la soudure, le traitement de surface de l'acier se dégrade entraînant une oxydation des points de fixation de la feuille métallique grillagée nuisant à la durée de vie du mur construit avec le coffrage intégré. Cette opération n'est réalisable que dans un environnement exempt de poussière, ce qui implique des conditions de fabrication onéreuses à mettre en place et à respecter.

Une fixation avec des vis, rivets ou autres moyens d'attache ajoute des pièces supplémentaires au panneau, ce qui n'est pas souhaitable lorsque la fabrication doit être rationalisée au maximum surtout pour des grandes séries.

La forme du profilé de la nervure (4) et les dimensions de celles-ci peuvent varier selon les exigences de résistance du panneau de coffrage (1 ).

Des essais ont montré que le clinchage de la portion de métal du raidisseur (3) dans la portion de métal de la nervure (4) offre une meilleure tenue lorsqu'il est soumis à une pression exercée par le béton . En effet, lorsque les panneaux sont utilisés comme parois coffrantes d'un coffrage destiné à la construction d'un mur, le béton coulé dans l'espace séparant les deux parois exerce une pression contre les faces internes des parois. Un clinchage aura ainsi une résistance à l'écartement plus élevée car la pression du béton s'exerce de manière à appliquer le métal embouti des raidisseurs (3) contre le métal des nervures (4). En effet, la pression du béton comprime la portion de métal du raidisseur (3) contre la portion de métal de la nervure (4) de la même manière que le poinçon (1 1 ) a exercé une pression (P2) contre la matrice (13) lors du clinchage. La présence de points de connexion (5) multiples aux intersections entre les raidisseurs (3) et les nervures (4) contribue également à augmenter la résistance à la pression du béton.

La présente invention concerne également un coffrage comprenant deux panneaux (1 ), tels que décrits ci-dessus, placés l'un en face de l'autre et connectés par des éléments de liaison articulés aux panneaux par l'intermédiaire des raidisseurs (3). Ces éléments de l iaison permettant de maintenir les panneaux (1 ), soit à un écartement défin issant un intervalle destiné à recevoir du béton ou matériau similaire, soit replié pour le stockage et le transport.

Le mur érigé avec un coffrage intégré comme décrit ci-dessus constitue aussi un objet de la présente invention. L'intervalle entre les deux panneaux (1 ) est rempli de béton ou matériau similaire. Une dalle en béton réalisée avec un panneau (1 ) décrit ci-dessus est également un objet de la présente invention . La dalle est réalisée en plaçant le panneau (1 ) généralement horizontalement avec la face comportant les raidisseurs (3) dirigée vers le haut. Des armatures de renforcement sont généralement posées sur les raidisseurs avant de couler une couche de béton de préférence uniforme sur cette face. La quantité des armatures et l'épaisseur de la couche de béton sont déterminées en fonction de la portée de la dalle, des charges, de la qualité du béton, etc.

L'invention concerne également une méthode de production d'un panneau (1 ) pour coffrage de murs ou de dalles en béton comprenant une feuille métallique grillagée (2) renforcée par des nervures (4) intégrées au grillage de la feuille métallique grillagée (2) et espacées à interval les prédéfin is, et une plural ité de barres métalliques rigides profilées en forme de U, appelées raidisseurs (3), selon la revendication 8. La fabrication d'un panneau est effectuée par une machine sur laquelle les raidisseurs (3) sont maintenus temporairement sur la feuille grillagée (2) par leur face inférieure externe du profilé en U au moyen de dispositifs de serrage.

Les étapes d'emboutissage sont exécutées en général simultanément sur une pluralité d'intersections entre au moins un raidisseur (3) et une nervure (4) par une pluralité d'outils de dinchage (10). Ces outils de dinchage (10) peuvent être alignés sur au moins un support perpendiculaire aux raidisseurs (3) et disposés en regard des intersections avec les nervures (4) entre les parois latérales du profilé en U des raidisseurs (3). Ces outils de dinchage (10) sont de préférence configurés pour avancer par pas correspondant à l'intervalle entre les nervures (4) afin de fixer par dinchage la feuille métallique grillagée (2) simultanément à chaque croisement des raidisseurs (4) avec les nervures (4). Les parois latérales du profilé en U des raidisseurs peuvent avantageusement servir de guide aux outils de dinchage (10) lors de leur avancement entre les parois latérales du U des raidisseurs (3) d'une nervure à la suivante.