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CA 02630878 2008-05-07
TIGE DE RENFORCEMENT COURBÉE POUR BÉTON ARMÉ
DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne une tige de renforcement en matériaux composite
à courbures arbitraires pour béton armé, qui est conçue de manière à supporter
des contraintes élevées aux courbures.
DESCRIPTION DE L'ART ANTÉRIEUR
Dans le domaine du bâtiment et des travaux d'ingénierie qui font appel à
l'utilisation de structure de béton armé, il y a nécessité d'introduire dans
la masse
du béton des structures rigides. Traditionnellement, ces structures rigides
sont des
tiges d'acier de section circulaires ayant en leur surfaces des stries
destinées à
assurerun ancrage des dites tiges dans la masse du béton. Les tiges sont soit
r4Ctili n'c, Solt courbées de mûni re a Se ~^nf.^,rmer à Ia topologie d.9 lû
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de béton ou pour orienter les forces de la structure de la manière désirée par
le
concepteur.
Depuis quelques années, des structures rigides fait de matériaux composites
ont
commencées à être utilisées au lieu des tiges d'acier. Ce remplacement est
motivé
par la nécessité d'assurer une immunité de la structure à l'action des
éléments qui
corrodent et ainsi affaiblissent les structures qui contiennent des tiges
d'acier.
RÉSUMÉ DE L'INVENTION
La présente invention concerne une tige faite matériaux composite qui peut
être
courbée de manière arbitraire et qui offre, de par cette nouvelle structure
une
résistance significativement plus élevée à une contrainte appliqué à
l'emplacement d'une courbure que les tiges de matériaux composites de même
dimension et utilisant les mêmes matériaux.
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Plus précisément, l'invention a pour objet une tige de renforcement pour
béton,
constituée de fibres noyées dans un polymère et possédant une structure
centrale
de fibres parallèles retenues par deux enroulements en sens opposé de fibres
flexibles et au moins une structure concentrique et superposée constituée de
fibres
parallèles disposée sur la structure centrale et consolidée par deux autres
enroulements en sens opposé de fibres.
Le coeur de la tige est de préférence de section circulaire et essentiellement
constitué d'un premier faisceau lui-même constitué d'une multitude de fibres
structurelles orientées dans le sens de la longueur et liées les unes aux
autres de
manière mécanique par une enveloppe flexible constituée deux fils enroulées en
spirales autour du faisceau de fibres imbibé du polymère thermodurcissable
dans
sa forme liquide.
Les fibres encerclant le faisceau de fibres structurelles sont enroulées,
l'une dans
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l'intégrité de la structure jusqu'au moment où, la tige ayant reçue les
courbures
requises, la polymérisation du polymère thermodurcissable soit déclenchée.
Sur cette structure, une construction similaire est reprise. Plus précisément,
un
deuxième faisceau de fibres structurelles imbibé de polymère thermodurcissable
et
maintenue par des fils disposés en hélicoïdale y est superposé. Cette
construction
en au moins deux couches est ce qui confère à cette structure une capacité
exceptionnelle à résister l'application de couple à la région courbée. Lors de
l'application de la courbure, cette construction permet de conserver un
rapport
uniforme de fibres et de polymères et ainsi de minimiser les défaillances en
compression dans la portion extérieur de la courbure.
Les fibres structurelles peuvent être de diverses natures, préférentiellement
de
fibres de verre, elles peuvent aussi être de carbone, de céramique, de
polymères
ou même de métal. Le polymère liant les fibres entre elles est
thermodurcissable
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et peut être un ester de vinyle, un époxy, un polyuréthane. Les fibres
disposées en
hélicoïdales peuvent être de polyester, d'aramide, de polypropylène ou de tout
matériaux capables de former des fibres ou des fils.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un
mode de
réalisation préférée de celle-ci faite en se référant aux dessins annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
Dans les dessins annexés:
la figure 1 montre l'augmentation de la résistance mécanique d'une tige selon
le
mode de réalisation préférée de l'invention telle que décrit ci-après en
comparaison
d'une tige de même dimension construite selon les méthodes actuelles;
la figure 2 montre la tige selon le mode de réalisation préférée de
l'invention; et
1.... ..~~r.... 7 montrent des détails dc r\ Iia ~~i n c ~ il i ~~ u ~ n~urc ~
c r~ nr ~n ~irr r 7
les .~ e+~ -Ar iwiiucii~ uca uciay~ oui ia 1 iyU1 2 4. .
DESCRIPTION D'UN MODE DE RÉALISATION PRÉFÉRÉ DE L'INVENTION
La tige de renforcement 1 selon l'invention telle qu'illustrée dans les
dessins
annexés est conçue pour pouvoir se voir imposer des courbures (2). Cette tige
1
comprend un premier faisceau 4 constitué de fibres structurelles
longitudinales 3
réunies dans une résine thermodurcissable 6. Les fibres structurelles
longitudinales 3 sont maintenues temporairement en place par les fils 7
jusqu'à ce
que, suite à l'imposition des courbures désirées, la réaction de
polymérisation de la
résine thermodurcissable soit déclenchée.
En ce qui concerne le choix des matériaux utilisés comme polymère et pour les
fibres parallèles et celles flexibles, on peut se référer à ce qui a déjà été
décrit
dans le Résumé de l'invention, tel que donné ci-dessus.
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La tige 1 comprend en outre un deuxième faisceau 5 constitué également de
fibres
structurelles longitudinales 3 qui sont maintenues temporairement en place par
les
fils 7 jusqu'à ce que, suite à l'imposition des courbures désirées, la
réaction de
polymérisation de la résine thermodurcissable soit déclenchée.
Le résultat obtenu est illustré sur la figure 1 montre les résultats d'une
analyse de
variance obtenue sur des tiges produites dans la configuration décrite par
l'inventeur (Nouvelle) et sur des tiges fabriquées selon la méthode actuelle
(Référence). Les tiges utilisent les mêmes matériaux et sont de même calibre,
malgré cela, la résistance en tension des tiges diffère de 25 méga pascals
(Mpa).
Cette divergence qui favorise la méthode de fabrication proposée par
l'inventeur
est notable puisque, tel que le montre le rapport de variance F(1,4) = 7.025,
la
probabilité d'une telle différence moyenne sur 14 essais ne peut survenir par
accident que dans 1.9% des cas. Les barres verticales apparaissants sur le
graphique de la figurel indiquent l'erreur d'évaluation de la mesure tel que
la
~
ic^U^~e trouver la valeur exMc+... se CitiP PntrP la nartie supérieure et
prû~u-âbi!;ii
i~ ~~u,.,,., exacte ,-
inférieure de cette barre verticale avec une probabilité de 95%.
