Joint métallique d'arrêt et de dilatation pour dalles en béton.

La présente invention se rapporte à la réalisation de surfaces en béton et plus particulièrement au joint métallique utilisé à cet effet pour délimiter les dalles. Pour réal iser de grandes surfaces bétonnées, on partage cette surface en sections rectangulaires ou carrées constituant les dalles de béton. Ce partage est général réal isé à l 'aide de profilés métalliques délimitant chaque dalle de béton et constituant le joint entre les dalles. Avantageusement, ces joints sont prévus de moyens permettant d'absorber les variations de dimensions des dalles dues aux variations thermiques. Ces joints doivent aussi pouvoir absorber les charges lourdes tout en maintenant le niveau correct de la surface des dalles et en évitant toute dégradation des bords de dalles en béton. A cet effet, ces joints doivent répondre aux critères suivant :

- offrir une protection efficace de l 'arête vive des dalles de béton ;

- garantir un ancrage positif pour éviter tout risque de décollage avec la dalle ; - permettre la réalisation d'une épaisseur suffisante de matière pour éviter le cisaillement de la dalle dû aux points faibles causé par le profil du joint ;

- permettre le retrait ou une dilatation des dalles par des moyens tels qu' un emboîtement du type tenon et manchon, qui assurent en plus le maintien à niveau des dalles.

Généralement, ces joints pour dalles en béton sont réalisés à partir de profils en tôle d'acier et plus particulièrement du genre à profil double à emboîtement mâle et femelle tel que tenon et manchon qui permet la dilatation des dalles et qui s'opposent aux déplacements verticaux lors de passage de charges lourdes.

Actuellement, il existe déjà des joints du genre à emboîtement mâle et femelle décalé vers le bas par rapport à la ligne médiane de la dalle pour obtenir une épaisseur de matière plus importante au-dessus de l 'emboîtement en vue d'obtenir une résistance accrue contre les charges sur les bords des dal les.

Le document WO 99/55968 décrit également un joint de structure pour dalles en béton comprenant d'une part un profil femelle en forme de L dont l 'aile verticale s' étend le long du bord de la dalle et jusqu'à l 'arrête supérieure de celle-ci et dont la double aile horizontale s'étend vers l ' intérieur de la dalle et d'autre part un profil mâle en forme de L dont l 'ai le verticale s'étend également le long du bord de la dalle et j usqu'à l 'arrête supérieure de celle-ci et dont l 'aile horizontale s'étend vers l 'extérieure de la dalle de façon à pouvoir s'engager dans le profil femelle de la dalle adjacente.

Le problème rencontré avec ce genre de profil est qu' il est laminé en longueur continue et, lorsqu' il est placé dans le béton, il coupe l 'épaisseur de la dalle en deux parties à proximité du joint. A cet endroit, il n'y a plus que la moitié de l 'épaisseur du béton de chaque coté du profil mâle et femelle ce qui provoque des amorces de rupture dans le sens longitudinal de la dalle.

Bien que ce joint offre une bonne résistance contre les charges verticales on observe néanmoins des amorces de fissurations aux extrémités des parties horizontales des profils dues au fait que ces joints s'étendent de façon continue sur toute la longueur de la dalle tout en affaiblissant les bords des dalles de béton. En effet, l 'épaisseur ou hauteur des dalles en béton est calculé pour supporter des charges verticales maximum mais les bords des dalles ne disposent plus de toute la hauteur nécessaire pour supporter ces charges étant données qu' ils sont interrompus sur toute leur longueur par l 'aile horizontale du profil de joint.

Un autre problème de ce type de joint est qu' il n'offre qu' une résistance limitée aux déformations de l 'arrête vive de la dalle de béton étant donnée que l 'épaisseur du profil qui s'étend jusqu'à la surface supérieure reste limité à l 'épaisseur de la tôle formant le profil . Il est important de mettre en œuvre des joints procurant un renforcement efficace de l ' arrête vive supérieure des dalles de béton. En général, les joints de structure pour dalles en béton comprennent d'une part, un profil métall ique femelle en forme de L dont l'aile verticale s'étend le long du bord de la dalle et jusqu'à l'arête supérieure de cel le-ci et d'autre part, un profil mâle de forme de L dont l'aile verticale s'étend également le long du bord de la dalle et jusqu'à l'arête supérieure de celle-ci, s'étendant de façon continue sur toute la longueur de la dalle. Ces deux profils s'assemblent face à face de façon à former les lèvres renforcées des dalles de béton à joindre. Ces joints métalliques sont lourds et onéreux.

Un autre problème rencontré avec la plupart des joints produites dans le monde, réside dans la fait qu'il est pratiquement impossible de garantir que les arrêtes supérieures des deux demi- dalles soient parfaitement au même niveau par manque de précision dans l'exécution des profilés ou des tôles découpées en plus de la différence entre les diamètres des trous d'assemblages et le diamètre des vis. Le document BE 1016147 A3 divulgue un joint métallique allégé pour surfaces de béton qui répond partiellement aux problèmes exposés ci-dessus. En effet, ce joint est caractérisé en ce les surface supérieures des deux parties du joint sont réalisées à l'aide de fers plats continus laminé à froid de façon à obtenir une surface supérieure lisse et une arête vive du joint entre les dalle adjacents. Dans cette réalisation, les fers plats sont posés sur chant, c'est à dire avec leurs plus petit côté vers le haut. Il n'exi ste toutefois, aucun maintient ou support solide entre les fers plats juxtaposés et il est possible qu'une dénivellation se produit lors de charges importantes au niveau du joint. En effet, les fer plat sont uniquement reliés lors de l'assemblage des joint, par des boulons en matières plastique qui sont destinés à ce rompre lors de rétrécissements des dalle de béton adjacents. A ce moment il n'existe plus aucun lien ou support entre les fer plats du j oint et un maintien efficace à un niveau horizontale n'est plus possible. Le but de la présente invention est de remédier aux inconvénients cités ci-dessus par des moyens économiques, simples et efficaces qui seront décrit plus en détail ci-après.

Par soucis d'avoir des lèvres à la surface du béton, qui soient présentable; suffisamment larges avec des coins vifs et d'avoir des ancrages le plus près possible de la surface du béton, avec un prolil costaud et peu coûtant; l'objet de la présente invention est de construire des joints de la façon suivante:

- les plats d'acier étiré à froid, formant les lèvres, seront disposés horizontalement avec les goujons soudés sous la surface inférieure de ces plats, donc très près de la surface de la dalle et seront plies vers l'intérieur de l'épaisseur du béton pour un ancrage idéal .

Pour garantir le même niveau au demi-dal les se faisant face, le dessous des plats seront munis de supports soudés qui s'étendent sous la surface inférieure du plat juxtaposé de façon à le supporter exactement au niveau du plat porteur et vice-versa.

Chacun des plats formant les lèvres des joints sont supportés par le plat j uxtaposé et ceci à moins de l / 10ème de millimètre près.

Ces supports sont percés de trous de façon à pouvoir les assembler par vis et écrous, généralement réalisés en matière plastique de façon à pouvoir se rompre lors de rétrécissement thermique des dalles de béton.

A cet effet, le joint métallique, conforme à la présente invention, est réalisé selon les caractéristiques telles que décrit dans les revendications annexées.

Afin de bien faire comprendre l ' invention, un exemple de réalisation du joint est décrit dans la description qui suit et dans laquelle on se réfère aux dessins annexés dans lesquelles : la figure 1 : montre la préparation d'une partie de surface à bétonner à l 'aide d' un ensemble de j oints conforme à l ' invention ; la figure 2 : montre un détail en perspectif d' une première partie du joint avec tôle de séparation médiane comportant des éléments mâles ; la figure 3 : montre un détail en perspectif de la deuxième partie du joint selon l ' invention; la figure 4 : est une vue en perspectif d'un assemblage des deux parties selon l 'invention avant la coulée du béton ; la figure 5 : est une vue en plan de l' assemblage selon la figure 4 ; la figure 6 : est une vue en coupe verticale du joint métallique après la coulée du béton; les figures 7 et 8 : sont successivement une vue latérale et une vue en plan montrant la face inférieure des plats d'acier étiré avec leurs supports coopérants.

Sur la figure 1 , on a montré un assemblage de joints, comprenant les parties mâles 1 et les parties femelles 2, répartissant la surface à bétonner en sections ou dal les carrées ou rectangulaires.

Les figures 2 et 3 montrent des détails du joint selon une coupe verticale A-A dans la figure 1.

Ainsi qu'on peut le voir sur la figure 2, la première partie 1 du joint, selon l ' invention, est réalisée à partir d' un fer plat continu 3, à section rectangulaire, disposé horizontalement dont une des plus petites faces latérales coïncide avec un plan médian A, qui se situe entre les dalles de béton, et sera disposé côte à côte avec une face latérale d'un fer plat continu de la dal le de béton juxtaposée.

Sur la face large inférieure de ce fer plat 3 sont soudés, à distances régulières, une série de goujons 6 munis à leur extrémité d' une tête ou élargissement 7. Ces gouj ons 6 s'étendent verticalement vers le bas sur une certaine distance et sont ensuite inclinés légèrement vers le bas et vers l'intérieur de la dalle sous un angle suffisant pour permettre un accrochage efficace de la partie 1 du joint dans la masse du béton.

Sous la face large inférieure du fer plat 3 sont également soudés, à distances régulières, des supports 16. Chaque support 16 dispose d'une aile dont la face extérieure s'étant le long du plan médian A entre les joints. Cette aile est avantageusement muni d'un trou destiné à l'assemblage des joints par des moyens de liaisons 9. Le support 1 6 possède également une aile transversale dont une partie est soudé sur la face inférieure du fer plat 3 et dont l'autre partie 19 s'étend au-delà du plan médian A de façon à pouvoir supporter le fer plat 8 (fig. 3 ) constituant le joint de la dalle de béton juxtaposé.

Afin de réaliser une séparation verticale entre les dalles de béton juxtaposés, on prévoit, comme d'habitude, une tôle verticale 4 qui s'étend vers le bas en substance le long du plan médian A. Cette tôle verticale 4 est avantageusement soudé sur la partie verticale et sur le côté intérieure des goujons 6 qui se trouve près du médian A entre les dalles. Cette tôle 4 s'étend vers le bas jusqu'à environ la moitié de la hauteur de la dalle de béton. A ce niveau et sur le côté inférieure de la tôle 4 sont soudées, à distances régulières, des tenons 5 qui s'étendent horizontalement de part et d'autre de la tôle 4 et par conséquent du plan médian A.

Sous les tenons 5, la partie inférieure de cette première partie 1 du joint, est prolongée vers le bas par une seconde tôle 17.

Cette tôle inférieure 17 s'étend sur toute la longueur du joint et en substance j usque en bas de la dalle de béton.

La figure 3 montre la deuxième partie 2 du j oint selon l ' invention. Cette partie est également réalisé à l'aide d' un fer plat longitudinal 8, disposé horizontalement vers le haut du joint de façon à pouvoir être disposé côte à côte avec le fer plat 3 de la première partie 1 .

Sur la face large inférieure du fer plat 8 sont soudés, à distances régulières, une série de goujons 12 munis à leur extrémité d'une tête ou élargissement 1 3. Ces goujons 1 2 s'étendent verticalement vers le bas sur une certaine distance et sont ensuite inclinés légèrement vers le bas et vers l'intérieur de la dalle sous un angle suffisant pour permettre un accrochage efficace de la partie 2 du j oint dans la masse du béton. Sous la face inférieure du fer plat 8 sont également soudés, à distances régul ières, des supports 1 8 qui seront avantageusement identique aux supports 16 de la première partie. Chaque support 1 8 dispose d'une aile dont la face extérieure s'étant le long du plan médian A entre les joints. Cette aile est également muni d'un trou disposé en face du trou du support 16 de façon à pourvoir relier les deux parties du joint à l'aide de moyens d'assemblages 9. Le support 18 possède également une aile transversale dont une partie est soudé sur la face inférieure du fer plat 8 et dont l'autre partie 20 s'étend au-delà du plan médian A de façon à pouvoir supporter le fer plat 3 du joint de la dalle de béton juxtaposé. La deuxième partie 2 du joint comprend également une série de manchons indépendantes 10, de longueur équivalente aux tenons 5 de la première partie du joint. Ces manchons 10 seront en substance en forme de U formant une partie creuse 1 1 destinée à coopérer avec les parties protubérantes des tenons 5. Les manchons 10 seront réalisées avantageusement en matière plastique et seront engagées séparément sur chacun des parties protubérantes des tenons 5 avant la coulée du béton.

Sur la figure 4 on a montré une section de joint assemblé avant le moulage du béton et montrant les manchons 10 de la deuxième partie 2 du joint accrochées sur les parties protubérantes des tenons 5 de la première partie 1 du joint. Les deux fer plats 3 et 8, disposés horizontalement, sont juxtaposés et forment l 'arrête vive supérieure le long du plan médian A situé entre les dalles de béton. Les fer plats 3 et 8 sont reliés ensemble à l'aide de moyens de d'assemblage ou de l iaison tels que des boulons, de préférence en matière plastique, qui peuvent s'introduire dans les trous 9 prévus dans les faces latérales des supports 16 et 18, respectivement solidaires des fers plats 3 et 8. Il est prévu que ces boulons en plastiques se rompent après que les dalles de béton, solidifiées, se soient rétrécis. On peut également voir la disposition des goujons 12. La fi gure 5 est une vue en plan correspondante à la figure 4 sur laquelle on peut voir également les fers plats 3 et 8 j uxtaposés et une partie des tenons 5 dépassant la tôle 4 ainsi que la série des goujons 6 de la première partie 1 . On peut également voir les manchons 10 accrochées sur les parties protubérantes des tenons 5 et la série des goujons 12 de la deuxième partie 2 du joint. La fi gure 6 représente une coupe transversale dans un joint réal isé selon l'invention après la coulée du béton. A gauche, on peut voir, une dalle en béton 14 dont le bord supérieur, le long du plan médian A, est pourvu du fer plat 3 solidement accroché à l'intérieur de la dalle à l'aide des goujons 6 avec têtes 7 et séparé du béton de la dal le 1 5, situé à droite, grâce aux tôles 4 et 17. Les tenons 5, qui sont situés vers la mi-hauteur des dalles préviennent des déplacements de niveaux dans le sens verticale entre les dalles 14 et 1 5 lors de soll icitations importantes sur la surface supérieure. Sur le côté droite, on peut voir une dalle en béton 1 5 dont le bord supérieur, le long du plan médian A, est pourvu du fer plat 8 solidement accroché à l'intérieur de la dalle à l'aide des goujons 12 avec têtes 1 3. Le manchon 10 est solidaire de la dalle 1 5 mais peut se déplacer librement sur la partie protubérante du tenon 5 de la dalle 14. Les figures 7 et 8 montent un exemple de réalisation des supports 16 et 18 sous forme de tranches d'acier d'un profil en T. En effet, des morceaux coupés en tranches à partir d'une longueur d'un profil en T conviennent particulièrement bien et sont facilement disponible sur le marché. Les morceaux de support sont soudés sur tranche sur la partie inférieure des fers plats 3 et 8 de façon à ce que leurs ailes longitudinales se chevauchent le long du plan médian A et que leurs trous 9 pour leurs moyens de liaison coïncident. Etant donné qu'ils sont disposés en quinconces, les parties d'ailes 1 9 et 20, situées transversalement par rapport au plan médian A, et qui s'étendent au- delà de ce plan médian, supportent de part et d'autres les deux fer plats 3 et 8 de manière à les maintenir exactement et continuellement sur le même plan horizontal. La partie d'aile 19 supporte donc le fer plat 8 et la partie d'aile 20 supporte le fer plat 3. La mise en œuvre des joints selon l ' invention se réalise comme suit :

Lorsque les joints 1 , 2 sont assemblés à l'aide de moyens de liaison tels que des vis passant au travers des trous 9 prévus dans les des supports 16 et 1 8, comme illustré à la figure 1 , on coule du béton dans chaque section délimité par les joints 1 , 2 afin de former une surface globale composée de dalles de béton juxtaposées. On coule le béton jusqu'à ce qu'il arrive à fleur (surface supérieure) des fers plats 3 , 8. A ce moment, le béton aura coulé de part et d'autre des tôles de séparation 4, 17 et aura enrobée les goujons 6, 1 2, les morceaux des tenons 5 d'une part de la séparation ou plan médian A et les manchons 10 de l 'autre part de la séparation.

Après durcissement on obtient ainsi un joint tel que représenté à la figure 6 ou l 'on peut voir le bord d'une première dalle 14 incorporant la première partie 1 de joint et le bord d' une deuxième dalle 1 5 incorporant la deuxième partie 2 du joint selon l ' invention. Lors du rétrécissement dû au séchage du béton, les moyens de fixation provisoires prévus dans les trous 9 vont se rompre et la dalle 1 5 pourra alors se décoller de la dalle 14 et se déplacer légèrement vers la droite. En même temps, les manchons 10 vont se déplacer légèrement de la même façon vers la droite tout en restant accroché sur les parties protubérantes des tenons 5 de la dalle 14 et garantissant ainsi une répartition des charges ainsi le maintient du niveau verticale entre les dalles de béton.

Ce déplacement, qui pourra également se produire dû aux variation de températures, s'effectuera de façon beaucoup plus souple et sans accrochages ou retenue grâce aux manchons 10 en matière plastique. Les charges verticales exercées sur la surface supérieure seront, de ce fait, reparties de façon uni forme sur les deux bords de dalle.

Les parties des dalles situées entre les morceaux des tenons 5 et des manchons 10 permettent en outre la reprise des charges importantes sans jeu excessif au niveau du joint. En effet, ces parties conservent l 'épaisseur totale de la dalle évitant ainsi au maximum les fissures et les amorces de rupture dans le sens longitudinal à proximité du joint. Grâce à l ' invention, on obtient dès lors la combinaison idéale du principe de transfert de charge à base de tenon et manchon tout en laissant à des intervalles réguliers des épaisseurs totales du béton ce qui confère à la dalle une résistance optimale en réduisant de façon significative les amorces de ruptures. Un autre avantage du joint selon l ' invention est que la quantité d'acier nécessaire est largement réduite tout en procurant des arrêtes vives renforcées et rectilignes du fait qu' ils peuvent être réalisés à partir de fer plat en acier étiré au lieu des bords repliés d' une tôle en cas de profiles en tôle d'acier qui sont plus rugueux et plus coûteux à produire. Un avantage supplémentaire de l'invention est que la fabrication des parties supérieures des deux parties 1 et 2 du joint, constituées par les fers plats 3 et 8, les supports 16 et 18 et des goujons 6 et 12, peuvent se produire facilement et en grande série étant donnée qu'ils sont identiques et forment en principe une image renversée l'une de l'autre.

Bien sûr, d'autres formes de réalisations restent possibles sans pour autant sortir du cadre de la présente invention.