HISTORIQUE
nil, Bonna, Borron, Pavin de la Farge, Coularou imaginèrent des systèmes, dont quelques-uns sont devenus d'un emploi courant.
En Belgique, M. Hennebique exécutait, dès 1879, des constructions en fer et ciment. Son premier brevet date de 1892. Depuis 1895, le système est appliqué dans sa forme complète : il a reçu beaucoup d'applications dans son pays d'origine, comme en France et en Suisse.
Concurremment l'étude théorique du ciment armé était poursuivie, à des points de vue variés, par MM. Durand-Glaye, de Mazas, Wayss, Neumann, Kœnen, Ed. Coignet, de Tedesco, Planât, Lefort, Melan, J. Martinez, Grut, von Thullie, Mandl et d'autres. Elle n'a pas, à beaucoup près, suivi les progrès de l'application pratique, mais elle n'en a pas moins donné lieu à des résultats intéressants.
PRINCIPAUX SYSTEMES
Malgré la variété des applications auxquelles se prête un même système de construction armée, un caractère propre s'y retrouve, assez constant pour qu'il y ait lieu de le mettre dès le début en relief. Ce caractère résulte surtout de la disposition donnée à l'ossature métallique. Nous allons étudier cette disposition dans la dalle, qui, pour un système, peut être considérée comme le prototype de tous les ouvrages auxquels il donne lieu.
Un trait commun à beaucoup d'ossatures de dalles est d'être principalement réparties à la partie inférieure, et cela se comprend bien : une dalle en béton a besoin d'être garantie contre la rupture par extension; or, quand elle s'appuie librement sur ses supports et qu'elle travaille par flexion, c'est uniquement dans sa partie basse que se développent les efforts d'extension; c'est donc là qu'il faut placer, sinon tout le métal, au moins sa majeure partie.
Système Monier.
L'ossature est formée par deux séries de barres parallèles, rondes ou carrées, qui se coupent à angles droits (fig. 1). Les barres inférieures a, appelées tiges de résistance, parce qu'elles ont à supporter l'effort de la pièce, ont une section variable avec cet effort même, un écartement de m 05 à m i0 d'axe en axe, une longueur déterminée par la distance des appuis. Les barres supérieures, ou tiges de répartition, ont de 3 à 6 millimètres de diamètre ; elles peuvent être en plusieurs morceaux, ajoutés les uns aux autres sur une longueur de 3 à 7 centimètres. Tiges de résistance et tiges de
PRINCIPAUX SYSTEMES
répartition sont reliées, en certains de leurs points de croisement par des ligatures de treillageur en fil de fer de 1 millimètre. Quand
Fig. 1. — Ossature système Monier.
la charge qu'elle doit supporter est importante, elle comporte plusieurs réseaux qu'il y a tout intérêt à relier ensemble.
Système Bordenave.
Il diffère du précédent par la section des tiges qui n'est plus ronde ou carrée, mais en forme* de L, de U et surtout de J. Leur épaisseur est minime ; aussi, comme leur laminage eût été fort délicat avec le fer, a-t-on substitué à celui-ci l'acier.
Système Bonna.
Les fers employés sont à section cruciforme.
Système Donath*
Il n'y a plus de barres de répartition continues; les tiges de résistance sont simplement réunies deux à deux. Ces dernières sont des fers à double T, entre lesquels des fers plats forment une triangulation.
Système Muller.
Il est analogue au précédent, dont il se différencie par la section plate des tiges de résistance.
Système Hyatt.
Ce système fait un pas de plus dans la voie de la simplification, au point de vue des tiges de répartition. Les tiges de résistance y
sont formées par des lames plates, percées de trous dans lesquels
Fig. 2. — Ossatuie système Hyatt.
passent de petites barres rondes formant tiges de répartition, ou simplement de petits tronçons, comme le représente la figure 2.
Système Ransome.
L'ossature ne comprend plus que des barreaux de fer carré, rela-
Fig. 3. — Ossature système Ransome.
tivement gros, préalablement tordus pour qu'en l'absence de toute liaison leur glissement dans la masse soit empêché (fig. 3).
Système Stolte.
Il est analogue au précédent : au lieu de barreaux de fer tordu, il y a des fers plats posés de champ.
Sans vouloir juger a priori ces derniers systèmes, il nous semble que ce défaut de toute liaison métallique entre les barreaux n'est pas à recommander : c'est, en effet, le ciment qui assure ici par sa cohésion leur fixité relative ; or n'est-ce pas le propre de l'ossature de donner de la cohésion au ciment en l'emprisonnant dans un réseau de cases? Les rôles semblent intervertis. Sans dépenser plus de métal que le système américain, simplement par une meilleure répartition, les systèmes français doivent mieux remplir le but cherché.
Système Melan.
Ce système se rapproche des précédents. Il s'applique surtout à
PRINCIPAUX SYSTEMES 7
la construction des voûtes, dans lesquelles il noie des poutrelles en I, cintrées suivant le profil voulu et arc-boutées contre les solives des planchers. Ces dernières établissent entre les poutrelles une certaine liaison.
Système P. Gottancin.
Avec lui, nous revenons au contraire à une égale importance des tiges de répartition et de résistance. L'ossature est formée par un fil de fer ou d'acier plié et replié sur lui-même ; toute ligature est supprimée : l'alternance seule des diverses parties de ce fil, qui passent
(Th (T\ (T\
Fig. 4. — Ossature système Cottancin.
tour à tour au-dessus et au-dessous les unes des autres, suffit pour donner à l'ensemble la force nécessaire. En d'autres termes, son système consiste à former avec le fil métallique une chaîne continue, et à tisser cette chaîne avec une trame constituée de la même manière (fig. 4). Il peut d'ailleurs être varié de bien des façons (fig. 5 et 6). La toile ainsi formée est munie de boucles sur tout son pourtour; ces boucles servent ou à arrêter le treillis sur les côtés en recevant une tige métallique, ou à relier les unes aux autres diverses portions du treillis. C'est le fer rond de 4 mn, 5 qui est employé pour former cette ossature. Afin d'en proportionner la résistance à la charge probable, on fait varier les dimensions des mailles; dans le cas où on serait ainsi conduit à un réseau trop serré pour que
le ciment y trouve un logement commode, on laisse les mailles suffisamment grandes, mais on y incorpore, de distance en distance,
Fig. 5, 6. — Ossatures système Cottancin.
des barreaux de plus grande section. On peut aussi renforcer les dalles au moyen de nervures, dites épines-contreforts dont nous parlerons plus loin.
Système du métal déployé.
L'identité et la solidarité des tiges de résistance et de répartition sont complètes.
Fig. 7. — Ossature en métal déployé.
L'ossature est une espèce de toile métallique (fig. 7), fabriquée par une machine Golding, à l'aide d'une tôle unique qu'elle transforme
PRINCIPAUX SYSTEMES
par découpure et étirage en un réseau de losanges (fig. 8). Les côtés de ces losanges sont inclinés à 45° par rapport à la longueur de la dalle.
La condition que nous avons supposée pour légitimer le placement de l'ossature métallique au bas de la dalle — le libre appui sur ses supports — est bien remplie, lorsque cette dalle n'est que de dimensions réduites et posée sur des poutrelles métalliques, comme hourdis de plancher. Mais elle cesse de l'être dès que, la dalle prenant des proportions plus grandes, on l'encastre à ses extrémités et on la soutient par des poutres intermédiaires, pour réduire les moments de flexion en ces points. Alors près des appuis se développent d'autres moments en sens inverse, qui soumettent à un travail d'extension les parties hautes du béton. Et, si on veut rester fidèle aux conditions rationnelles d'un ouvrage en béton armé (faire travailler le fer à l'extension, le béton à la compression), il faut loger dans les parties hautes une partie de l'armature métallique. C'est ce qu'on a presque toujours fait dans les systèmes que nous allons décrire.
Fig. 8. — Maille d'une ossature en métal déployé.
Système Henné bique.
L'armature est composée (fig. 9), dans la partie basse, de barres droites encastrées à leurs extrémités dans les murs, et, à la partie supérieure, de barres pliées, encastrées aussi dans les murs par des
Ossature système Henné bique (élévation).
tronçons parallèles aux barres droites et s'infléchissant ensuite vers
le bas jusqu'à atteindre dans leur milieu le niveau de ces dernières.
« C'est sur ces barres pliées que compte M. Hennebique pour ré-
sister aux moments d'encastrement. Leur moment résistant, pris par rapport à la fibre neutre, est négatif sur les appuis, s'annule à quelque distance et devient positif au milieu, où il s'ajoute à celui des barres droites. Il suit donc la courbe des moments de flexion dans son allure (1). »
En outre, les barres pliées contrebalancent les efforts de glissement. Pour faire comprendre ce nouveau rôle, qui légitime l'emploi des barres pliées dans les pièces non encastrées, M. Christophe assimile la dalle en béton armé à une poutre en treillis dont les barres droites formeraient la semelle inférieure et dont la semelle supérieure serait faite en béton. L'âme de cette poutre peut être considérée comme composée de montants comprimés en béton et de diagonales travaillant à l'extension en fer, celles-ci ayant une direction descendante des appuis vers le milieu. Ce sont ces diagonales que les barres pliées représentent.
Indépendamment des barres droites et pliées, qui sont les unes et les autres en fer rond, le système Hennebique comporte, échelonnés
Fig. 10. — Étrier du système Hennebique.
dr
qL
Fig. 11. — Ossature système Hennebique.
à des distances qui croissent des appuis vers le milieu, des étriers en fer plat (fig. 10), passant sous les barres droites et venant par leurs extrémités supérieures s'agrafer dans le béton comprimé. Ces étriers aussi s'opposent au glissement : ils relient la semelle infé-
(1) A finales des travaux publics de Belgique, juin 1809, p. 4 12, article de M. P. Christophe, ingénieur des ponts et chaussées.
PRINCIPAUX SYSTEMES
rieure de la poutre fictive à la semelle supérieure et forment montants travaillant à l'extension, pendant que le béton forme les diagonales travaillant à la compression.
Ces trois éléments se combinent ordinairement, dans une dalle Hennebique, ainsi que le représente la figure 11, les barres pliées p alternant avec les barres droites d, et ces dernières étant accompagnées de leurs étriers.
Il n'y a pas de tiges de répartition : pourtant quelquefois la dalle est armée dans le sens transversal par un réseau de barres droites.
Système Goularou.
M. Coularou, considérant que la poutre hétérogène fer et béton doit être composée d'une semelle et de montants en béton, ne subis-
Fig. ii. — Ossature système Coujarou.
sant que des efforts de compression et d'une semelle et de barres en métal devant résister aux efforts de traction, donne souvent à son armature la disposition de la figure 12.
Système Klett.
L'armature du hourdis est (fig. 13) composée de barres de fer plat supportées par les semelles supérieures des poutrelles et portant de
Fig. 13. — Ossature système Klott.
distance en distance des bouts de fer cornières dont la longueur est égale à la largeur du fer plat.
Système Wilson.
Analogue au précédent, mais sans cornières, il est employé aux États-Unis.
Système Matrai [fer béton).
L'armature est formée d'un réseau de fils de fer entrecroisés et suspendus en chaînettes à un cadre de poutrelles (1).
Systèmes à armatures symétriques.
Dans les systèmes que nous venons de décrire, une partie de l'armature est logée dans la partie haute, sur la longueur de la partie tendue. Quelques constructeurs, considérant que cette longueur est assez indéterminée quand les charges sont inégalement distribuées, arment la partie supérieure de la dalle sur toute son étendue. L'armature est alors symétrique.
Tous les systèmes d'armature plane que nous avons décrits peuvent être rendus symétriques..
Certains auteurs ne se bornent pas à conseiller l'armature symétrique pour les pièces encastrées sur leurs bords ; ils la préconisent comme type général (2).
(1) Voir pour plus de détails page 110.
(2) Notamment M. Lefort : Calcul des poutres droites et planchers en béton de ciment armé. (Nouvelles Annales de la construction 1898).
