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L'invention se rapporte à des éléments de construction ou structures nonolithiqueso
L'un des principaux facteurs économiques qui conditionnent le dessin Le structures de béton est celui du poids ou de la quantité ou du volume de ma- tériau utilisé. La quantité de béton qu'exige une structure déterminée pour que soit assurée la force ou la résistance voulue n'est pas la même en tous points le ladite structure. 'Néanmoins, les parties, éléments ou sections d'une struc- bure de béton sont fréquemment fabriqués avec une section uniforme pour là sim- plicité de la construction ou autres raisons et par suite on utilise plus de ma- ériau qu'il n'est théoriquement nécessaire.
Dans le cas de murs ou autres élé- lents porteurs, certains rapports épaisseur sur hauteur sont normalement adoptés lui conduisent à utiliser une quantité de matériau en excès sur celle exigée par Les considérations de résistance à la, compression. Dans le cas de certains types le barrage ou réservoir, une certaine épaisseur est nécessaire pour résister au renversement et ceci conduit généralement à la consommation d'un poids excesif le matériau.
L'invention a pour objet un système de construction qui permet de Lonner à une structure de béton les dimensions voulues ou des cotes d'encombre- [lent déterminées sans entraîner une consommation de matériau correspondant à cet encombrement ou volume global.
Dans son aspect le plus large, la présente invention consiste dans La construction d'une structure cellulaire monolithique dont les espaces inter- cellulaires forment une grille à trois dimensions.
Dans la structure idéale selon l'invention les cellules sont des fi- ;ures géométriques régulières à 26 côtés dont toutes les principales sections sont des octogones. Dans ce cas, la grille est de section identique dans chacun Les trois plans principaux mutuellement perpendiculaires et les éléments de la grille sont'de section carrée.
Pour un encombrement ou un volume donné, la quantité de béton utili- sée dans une telle'structure est très faible. Dans le cas idéal précité, elle est de 25 % du volume et une très importante économie peut en résulter dans le coût du transport et de manipulation des matériaux (ciment et agrégats) consti- butins du béton. Cependant, les cellules elles-mêmes, qui doivent avoir une réa- Lité physique et n'être pas de simples vides, sont volumineuses et ceci peut con- luire à des problèmes de transport et de stockage qui leur sont propres. C'est pourquoi l'invention englobe également la fabrication sur place de cellules par le moyen d'éléments gonflables.
De tels éléments gonflables peuvent revêtir la forme de récipients :tanches aux fluides propres,une fois gonflés se renfler localement pour dé- finir une série de cellules interconnectées. Un tube dont l'expansion est étran- glée localement de place enplace le long de sa, longueur peut constituer un tel élément gonflable. Toutefois, dans la forme préférée, l'élément selon l'inven- tion a la forme d'un sac qui'est plat quand il est dégonflé et qui est pourvu le trous permettant le passage du matériau constitutif delà structure, .le gon- flement du sac donnant lieu à des renflements groupés en grappe autour des trous et qui ont approximativement la forme de sphères, c'est-à-dire de polyèdres à faces courbes.
,L'invention comprend également les structures monolithiques de con- stitution inverse de celle décrite plus haut, c'est-à-dire dans lesquelles les cellules sbnt remplies du matériau constitutif de la structure, tandis que la grille à trois dimensions est vide.
Pour une meilleure compréhension de l'invention, celle-ci sera décri- te ci-après'avec référence au dessin annexé à titre d'exemple seulement et sur lequel
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La figure 1 montre en perspective un assemblage de cellule.
'La figure 2 est une élévation de l'assemblage de la figure 1.
La figure 3 montre en perspective le système de grille à trois dimen- ,ions formé par les vides entre les cellules de l'assemblage de la figure 1.
La figure 4 montre un sac gonflable pour la réalisation de l'invention.
La figure 5 est une section selon la ligne V-V de la figure 4 mon- trant le sac à l'état gonflé.
Les figures 6 et 7 montrent des structures en construction au moyen de tels sacs et
La figure 8 montre un tube gonflable pour la réalisation de l'inven- tion. ,..
@Les cellules A de la figure 1 sont des polyèdres à 26 côtés dont les sections principales sont octogonales. Comme les cellules sont régulières, l'élévation latérale, la vue en bout et la vue en plan de l'assemblage de la fi- gare 1 sont conformes à la. figure 2. N' importe quelle rangée de cellules défi- nit avec la rangée voisiné une série de passages ou conduits de section rectan- gulaire telle que ceux marqués en B, figure 2, qui sont de section carrée. Il y a trois séries de tels passages ou conduits dans les trois plans principaux ainsi qu'il est indiqué en B1 B B sur la figure 3.
En d'autres termes, les espaces intercellulaires forment un système de grille régulière à trois dimen- sions dans lequel le béton peut être coulé pour former la structure représentée à la figure 3.
Le volume de matériau entrant dans la constitution de cette structu- re est une faible portion (un quart) du volume total de la structure, ce qui est une caractéristique avantageuse de l'invention en ce qu'elle permet une très importante économie de transport et de manipulation. D'un autre côté, le coût de transport ou de stockage d'un grand nombre de cellules serait coûteux et il est préférable d'utiliser, pour la fabrication des cellules, un élément gonfla- ble tel que celui de la figure 4.
Cet élément a la forme d'une longue bande comprenant deux feuilles de matière thermoplastique telle que du chlorure de polyvinyle qui sont soudées ensemble aux emplacements hachurés. Les espaces carrés 10 dans les portions sou- dées 12 sont des trous. En coupant la bande transversalement selon les lignes 14 on peut la diviser en un certain nombre de sacs plats 16.
La partie non soudée du sac se compose d'une série d'octogones 18 (dé- limités par des tirets sur la figure 4). Si le sac est gonflé (par l'ouverture 19) les portions octogonales 18 se renflent en cellules intercommunicantes dont la forme se rapproche de celle des cellules polyédriques des figures 1 et 2.
Si on superpose un certain.nombre de sacs gonflés les uns sur les autres, les trous 10 formeront des conduits correspondant aux conduits B de la figure 1, de semblables conduits s'étendant sur la longaeur et sur l'épaisseur des sacs, se trouvant formes par le rapprochement des cellules 18 de deux sacs superposés.
En remplissant ces conduits de béton on obtient une structure mono- lithique correspondant à celle représentée sur la figure 3.
La figure 6 montre un mur ou bloc de retenue de constitution cellu- laire en construction avec des sacs 16 disposés entre des coffrages convention- nels 20.
La figure 7 montre l'utilisation des sacs 16 disposés verticalement.
Le coffrage, dans cet exemple, consiste en pellicules plastiques 22 rendues ri- gides par des nervures 24 noyées dans le béton 26. Après avoir servi de coffrage
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les pellicules fournissent des revêtements permanents pour lé béton qui, par ail- leurs, est représenté comme étant armé pair du métal déployé 28.
A la place de sacs gonflables formant les cellules, des tubes 30 tels que ceux de la figure 8 peuvent être employés. Ces tubes peuvent; comporter, venus de moulage, des sols étranglés 32, ou encore peuvent être munis de place en place de colliers 34 qui étranglent leur expansion. Une multiplicité de tubes disposés cote à côte forme l'équivalent du sac 16 et une multiplicité de couches de tubes forme un système de conduits en grille à trois dimensions analogue à celui de la figure 3. De tels tubes ont l'avantage qu'ils peuvent être courbés à toute forme désirée et utilisés dans la construction de structure de profils irréguliers.
L'agent de gonflage des sacs ou tubes peut être n'importe quel fluide, comme l'air ou l'eau et il peut être exprimé après avoir servi à son premier but de constitution des cellules ou laissé dans les sacs ou tubes. Si la structure doit être pesante, de l'eau peut être utilisée comme agent de gonflage et laiss sée dans les cellules après la prise du béton coulé autour d'elles.
Si on le veut, l'agent de gonflage peut être maintenu en circulation à traversâtes tubes ou sacs (ces derniers étant munis d'orifices de sortie 36).
Par exemple, en faisant circuler de l'eau chaude ou froide, la température peut être réglée à volonté pour le conditionnement du béton.
L'agent de gonflage peut également être utilisé pour vibrer.le béton de façon à assurer le degré voulu de compacité de la masse coulée. Dans le même but, sa pression peut être accrue après coulée et avant la prise du béton.
Les cellules formées par les sacs ou tubes peuvent aussi servir à con- tenir des substances telles qu'un lait ou mortier de ciment qui prendra et les remplira définitivement. En remplissant de cette manière des portions convenable- méntbhoisies d'une structure, ces portions peuvent être rendues particulièrement solides.
Il va de soi que les cellules peuvent être remplies de béton et le système de conduits en grille à trois dimensions rester vide
Dans ce cas, les cellules doivent évidemment communiquer entre elles comme dans les exemples de sacs et tubes décrits plus haut. Cette variante pré- sente certains avantageas par exemple, le béton est protégé par les cellules pen- dant la prise et son temps de prise peut être sensiblement allongé ou contrôlé de toute autre manière. la protection apportée par les cellules est d'un intérêt particulier dans la construction sous-marine ou sur des terrains boueux ou inon- dés ; outre qu'elle évite la pollution, elle rend inutile l'utilisation de ciments à prise rapide.
Bien entendu, les dimensions absolues ou relatives des cellules ou des conduits peuvent varier dans des limites larges et, si on le désire, des armatures peuvent être disposées dans les conduits.
REVENDICATIONS.
1. Structure cellulaire monolithique dont les espaces intercellu- laires forment une grille régulière à trois dimensions.
2. Structure monolithique ayant un système de vides formant une gril- le régulière à trois dimensions.
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The invention relates to nonolithic building elements or structures.
One of the main economic factors which condition the design of concrete structures is that of the weight or the quantity or volume of material used. The quantity of concrete required by a given structure in order to ensure the desired strength or resistance is not the same in all points of the said structure. 'Nevertheless, parts, elements or sections of a concrete structure are frequently made with a uniform cross-section for simplicity of construction or other reasons and as a result more material is used than is required. is theoretically necessary.
In the case of walls or other load-bearing elements, certain thickness to height ratios are normally adopted which result in the use of an amount of material in excess of that required by considerations of compressive strength. In the case of some types of the dam or reservoir, a certain thickness is necessary to resist overturning and this generally leads to the consumption of an excessive weight of the material.
The object of the invention is a construction system which makes it possible to give a concrete structure the desired dimensions or determined dimensions of space without entailing a consumption of material corresponding to this overall size or volume.
In its broadest aspect, the present invention consists in the construction of a monolithic cellular structure whose intercellular spaces form a three-dimensional grid.
In the ideal structure according to the invention, the cells are regular geometric shapes with 26 sides, all of the main sections of which are octagons. In this case, the grid is of identical section in each. The three main planes mutually perpendicular and the elements of the grid are of square section.
For a given size or volume, the quantity of concrete used in such a structure is very small. In the above-mentioned ideal case, it is 25% of the volume and a very significant saving can result in the cost of transporting and handling the materials (cement and aggregates) constituting the concrete. However, the cells themselves, which must have a physical reality and not be mere voids, are bulky and this can lead to transport and storage problems of their own. This is why the invention also encompasses the on-site manufacture of cells by means of inflatable elements.
Such inflatable elements can take the form of containers: tight with clean fluids, once inflated, bulge locally to define a series of interconnected cells. A tube whose expansion is constricted locally from place to place along its length may constitute such an inflatable element. However, in the preferred form, the element according to the invention has the form of a bag which is flat when it is deflated and which is provided with the holes allowing the passage of the material constituting the structure, the inflated. bulging of the bag giving rise to bulges grouped in a cluster around the holes and which have approximately the shape of spheres, that is to say of polyhedra with curved faces.
The invention also comprises monolithic structures of reverse constitution to that described above, that is to say in which the cells are filled with the material constituting the structure, while the three-dimensional grid is empty.
For a better understanding of the invention, the latter will be described below with reference to the accompanying drawing by way of example only and in which
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Figure 1 shows a perspective view of a cell assembly.
Figure 2 is an elevation of the assembly of Figure 1.
Figure 3 shows in perspective the three-dimensional grid system formed by the voids between the cells of the assembly of Figure 1.
Figure 4 shows an inflatable bag for the embodiment of the invention.
Figure 5 is a section on line V-V of Figure 4 showing the bag in an inflated state.
Figures 6 and 7 show structures under construction using such bags and
Figure 8 shows an inflatable tube for the embodiment of the invention. , ..
@Cells A in figure 1 are 26-sided polyhedra whose main sections are octagonal. Since the cells are regular, the side elevation, end view and plan view of the assembly of the station 1 are in accordance with the. FIG. 2. Any row of cells defines with the neighboring row a series of passages or ducts of rectangular section such as those marked at B, FIG. 2, which are of square section. There are three series of such passages or conduits in the three main planes as indicated at B1 B B in figure 3.
In other words, the intercellular spaces form a regular three-dimensional grid system into which concrete can be poured to form the structure shown in Figure 3.
The volume of material entering into the constitution of this structure is a small portion (a quarter) of the total volume of the structure, which is an advantageous characteristic of the invention in that it allows a very significant saving in transport. and manipulation. On the other hand, the cost of transporting or storing a large number of cells would be expensive and it is preferable to use, for the manufacture of the cells, an inflatable member such as that of FIG. 4.
This element is in the form of a long strip comprising two sheets of thermoplastic material such as polyvinyl chloride which are welded together at the hatched locations. The square spaces 10 in the welded portions 12 are holes. By cutting the strip crosswise along lines 14 it can be divided into a number of flat bags 16.
The unsealed portion of the bag consists of a series of octagons 18 (delimited by dashes in Figure 4). If the bag is inflated (through the opening 19), the octagonal portions 18 swell into intercommunicating cells whose shape resembles that of the polyhedral cells of Figures 1 and 2.
If a certain number of inflated bags are superimposed on top of each other, the holes 10 will form conduits corresponding to the conduits B of FIG. 1, similar conduits extending along the length and the thickness of the bags, lying forms by bringing the cells 18 of two superimposed bags together.
By filling these conduits with concrete, a monolithic structure is obtained corresponding to that shown in figure 3.
Figure 6 shows a cell-built retaining wall or block under construction with bags 16 disposed between conventional forms 20.
Figure 7 shows the use of bags 16 arranged vertically.
The formwork, in this example, consists of plastic films 22 made rigid by ribs 24 embedded in the concrete 26. After having served as formwork
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films provide permanent coatings for concrete which, on the other hand, is shown to be reinforced with expanded metal 28.
In place of air bags forming the cells, tubes 30 such as those of Figure 8 may be employed. These tubes can; include, molded, strangled grounds 32, or else can be fitted in place with collars 34 which constrict their expansion. A multiplicity of tubes arranged side by side forms the equivalent of bag 16 and a multiplicity of layers of tubes forms a three-dimensional grid duct system similar to that of FIG. 3. Such tubes have the advantage that they can be bent to any desired shape and used in the construction of irregular profile structures.
The bag or tube inflating agent can be any fluid, such as air or water, and it can be expressed after serving its primary cell building purpose or left in the bags or tubes. If the structure is to be heavy, water can be used as a blowing agent and left in the cells after the concrete poured around them sets.
If desired, the blowing agent can be kept in circulation through tubes or bags (the latter being provided with outlets 36).
For example, by circulating hot or cold water, the temperature can be set at will for conditioning concrete.
The blowing agent can also be used to vibrate the concrete so as to ensure the desired degree of compactness of the casting. For the same purpose, its pressure can be increased after casting and before the concrete sets.
The cells formed by the bags or tubes can also be used to contain substances such as milk or cement mortar which will set and fill them permanently. By filling in suitable portions of a structure in this manner, these portions can be made particularly strong.
It goes without saying that the cells can be filled with concrete and the three-dimensional grid duct system remains empty.
In this case, the cells must obviously communicate with each other as in the examples of bags and tubes described above. This variant has certain advantages, for example, the concrete is protected by the cells during setting and its setting time can be appreciably lengthened or controlled in any other way. the protection provided by the cells is of particular interest in underwater construction or on muddy or flooded terrain; in addition to avoiding pollution, it makes the use of fast-setting cements unnecessary.
Of course, the absolute or relative dimensions of the cells or the conduits can vary within wide limits and, if desired, reinforcements can be placed in the conduits.
CLAIMS.
1. A monolithic cell structure whose intercellular spaces form a regular three-dimensional grid.
2. Monolithic structure having a system of voids forming a regular three-dimensional grid.