Komise pro vyztužený cement byla vytvořena správami francouzského státu, které si přály stanovit podmínky pro přijetí nových stavebních postupů u staveb obecného zájmu, přičemž bylo odhaleno několik stavebních systémů a výpočtových metod. Kolaps April 29 , je 1900, od lávky vedoucí k přitažlivosti Velkého nebeského glóbu , během Světové výstavy v roce 1900 , která způsobila devět mrtvých a několik vážných zranění, vede vládu, aby se o tento nový materiál zajímala a pokusila se definovat pravidla. . Výroba most , nyní Camille-de-Hogues v Châtellerault , postavený mezi 1899 a 1900 o rozpětí 50 m, ukazuje je zájem nového materiálu pro konstrukci mostů.
Použití smíšených konstrukcí spojujících železo s jiným materiálem se s vyztuženým cementem nezrodilo. Gotické katedrály již používají železo, aby zajistily obnovení tahu kleneb. Nejlépe studovaným případem je konstrukce Pantheonu, kde je obnovení sil zajištěno železnými tyčemi, které tvoří určité části díla ze železného kamene . Z neúspěchů této práce při její konstrukci vzešla důležitá literatura, zejména Jean-Baptiste Rondelet .
Pokud Louis Vicat , inženýr mostů a silnic, umožnil pochopit, jak vyrobit umělý cement, nebyl ze strany inženýrů zájem o přidání železa do cementu, aby se zlepšila jeho odolnost. Zájem o tento dodatek se projeví mimo učený svět. Podnikatelé používají železný šrot k posílení hydraulických cementových základů již v roce 1820, jak to udělal Marc Seguin pro most Tournon.
Je překvapivé, že inženýři mostů a silnic nemají o vyztužený cement zájem. André Guillerme ve své knize „ Bâtir la ville “, s. 197, vysvětluje tento nedostatek zájmu citacemi z dobových textů:
Teprve v roce 1848 s lodí Josepha-Louise Lambota vyšel vyztužený cement ve Francii z anonymity. To je16. července 1867že Joseph Monier podal první patent na systém mobilních železných a cementových beden použitelných v zahradnictví.
Komise byla zřízena 19. prosince 1900 ministerským výnosem, který požadoval prostudování otázek týkajících se použití vyztuženého cementu, aby provedl nezbytný výzkum k určení, pokud je to možné, pravidel, která budou pravděpodobně přijata pro použití tohoto stavební metoda ve veřejných pracích.
Tento výtvor je pravděpodobně způsoben zhroucením lávky pro přitažlivost Velkého nebeského glóbu při zahájení Světové výstavy v roce 1900 , což způsobilo 9 úmrtí a několik vážných zranění. Tato konstrukce byla vyrobena pomocí systému Matrai , který nehodu nepřežil. To ukázalo, že je naléhavé definovat pravidla návrhu pro tento nový materiál.
Předsedá jí Théodore Lorieux , generální inspektor mostů a silnic, a má čtrnáct členů: MM. Ernest Georges Bechmann, Armand Consider , Louis Auguste Harel de La Noë , Augustin Mesnager , Charles Rabut , Jean Résal , inženýři Ponts et Chaussées, velitelé Engineering Boitel a Hartmann, MM. Charles Albert Gautier (vládní architekt) a Jacques Hermant , architekti, MM. Édouard Candlot , ředitel pařížské společnosti umělých portlandských cementů, které během svých testů odhalily ettringit (nebo sůl Candlot) z roku 1890, Edmond Coignet a François Hennebique , stavební inženýři
Komise zahájila svoji práci v roce Února 1901. Na prvním setkání Théodore Lorieux odkazoval na předpisy z roku 1891 o kovových konstrukcích. Případ železobetonu je velmi odlišný, protože představuje problém dvou materiálů s velmi odlišným chováním a způsobem, jakým jsou spojeny. Komise se nebude zabývat různými stávajícími systémy - Hennebique, Cottancin, Matrai, Bonna, ... - ale železobetonovým materiálem.
Výbor je rozdělen do tří podvýborů:
Po odchodu Théodora Lorieuxa jej jako prezidenta nahradil Jean Résal. Armand Consider je zpravodaj. Práce této komise byla dokončena v roce 1905 a hlavním zpravodajem byl jmenován Armand Consultere.
Závěry z práce komise se předkládají nové komisi, kterou jmenuje Generální rada Ponts et Chaussées dne 15. března 1906Složený ze Maurice Levy , vrchní inspektor 1. I. třídy silnicích a mostech Zpravodaj Albert Préaudeau , generálního inspektora 2 e třídy, Henry Vétillard, generálního inspektora 2 E třídy. Zpráva druhé komise se předkládá Generální radě Ponts et Chaussées dne20. července 1906sloužit jako základ pro pokyny schválené Louisem Barthouem , ministrem veřejných prací v oběžníku20. října 1906o pokynech pro použití železobetonu .
Tento nový materiál je složkou ze dvou materiálů, betonu a oceli, přičemž každý z nich má jiný provozní režim, ale jehož spojení tvoří tento nový materiál, pro který se komise musí pokusit definovat konstitutivní zákony.
V XIX th inženýr století má k dispozici pro studium struktur teorie pružnosti a pevnosti materiálu . Při zdůvodňování struktury návrhář předpokládá, že má elastické chování. Komise se proto snažila ověřit platnost této hypotézy pro odůvodnění železobetonové konstrukce.
Komise provádí studie modulu pružnosti betonu v tlaku. Komise testuje několik typů složení betonu a metody hutnění. Získává variabilní moduly mezi 16 000 MPa a 40 000 MPa. Zkoušky ukazují, že modul pružnosti se mění s působením tlakového zatížení a že se zmenší, když prošel tahovými deformacemi. Komise se rozhodla nenavrhnout modul pružnosti betonu v tlaku větší než 15 000 MPa.
Další výsledky dosažené současně profesorem Bachem ve Stuttgartu a profesorem Luigim v Turíně poskytly moduly nepřesahující 20 000 MPa nebo 25 000 MPa. Testy společností Coignet a Tedesco také ukázaly, že modul pružnosti se zvyšuje s věkem betonu. Experimenty dále ukázaly, že beton nejprve prochází velmi malými deformacemi až do určité meze, poté se pokles stává citlivým a zvyšuje se se zatížením.
Komise porovnávala modul pružnosti oceli a betonu. Pokud si všimneme:
modul pružnosti oceli modul pružnosti betonuZíská se poměr m:
Po dlouhodobém projednávání ponechala komise inženýrům možnost zvolit tento koeficient m mezi 8 a 15. V Německu a Švýcarsku je zohledněný koeficient m roven 15. MM. Rabut a Mesnager byli pro stanovení tohoto koeficientu na 10.
Komise provedla experimenty na hranolech 0,10 m na stranu a 2 m dlouhých vyzbrojených dráty o průměru 6 mm.
Testy ukázaly, že:
Byly provedeny testy, aby se zjistilo, zda části vystavené značnému tahu vydrží kompresi. Zkontrolovali, že pevnost v tlaku byla málo ovlivněna předchozí pevností betonu v tahu.
Komise provedla zkoušky železobetonových hranolů, které prokázaly, že smrštění vyvolalo stlačení výztuh. Tato komprese vyrovnávala napětí v betonu. Tento jev je citlivý na podmínky prostředí a na procento kovu, ale není nutné jej do výpočtů zahrnout.
Pevnost železobetonových dílů předpokládá, že beton zůstane připevněn k výztužím. Ve své prezentaci z roku 1889 Paul Cottancin pochyboval o této adhezi a považoval za nulu, aby ospravedlnil svůj systém výztuh. Bylo proto důležité zajistit, aby tato adheze existovala, a určit její minimální hodnotu v rámci různých způsobů působení působících na část. U jevu ohybu je tato adheze důležitá pro odolnost proti smykovým silám.
Zkoušky provedli Edmond Coignet a Napoleon de Tédesco de Jolly a v Mnichově Brauschinger. Provizní testy byly provedeny společností Mesnager.
Byly použity dva testovací režimy:
Přímým tahem, testy ukázaly, adhezní smyku se pohybuje od 40 do 47 kg / cm 2 .
Zkoušky prováděné Armand Considerere získá podstatně nižší čísla, 12 kg / cm 2 pro hladké tyče 18 kg / cm 2 pro válcované tyče. Tyto hodnoty byly určeny ohnutím hranolu.
Hodnoty získané Komisí se pohybují mezi 13,5 a 16,5 kg / cm 2 . Poznamenává, že tyto hodnoty rostou s věkem betonu.
Komise proto konstatuje, že hodnota 50 kg / cm 2 přijatá určitými systémy je velmi nadhodnocena. Tento pokles by mohl být způsoben dislokací betonové vrstvy v kontaktu s výztuží, ale Komise konstatuje, že nebylo učiněno veškeré světlo tohoto jevu.
Komise provedla testy, aby zjistila, zda má praskání betonu vliv na:
Zkoušky ukázaly, že když byl beton, který byl prasklý, uveden zpět do tlaku, jeho modul deformace byl v podstatě stejný jako modul nepraskaného betonu.
Pokusy ukázaly, že hodnoty přijaté konstruktéry pro adhezi mezi betonem a výztuhami byly přehnané a že napnutí výztuží bylo doprovázeno praskáním, které mělo snížit přilnavost.
Experimenty zvážení ukázaly, že trhlinka upravila v blízkosti trhliny rozložení napětí v oceli a betonu, změnila polohu neutrálního vlákna a zvýšila zakřivení vyztužené části, ale že změny na jedné bod byly kompenzovány zvýšením u ostatních. Zvažte však znepokojení nad účinky praskání v případě opakovaného namáhání.
Zachování rovinných úseků a neutrální osyTo je otázka, která byla předmětem nejžhavějších debat v rámci Komise. Experimenty a měření deformací ukázaly, že Navierova hypotéza o zachování plochých profilů byla stále použitelná pro vyztužený cement, s výjimkou oblastí, kde je aplikováno vysoké zatížení.
Tento předpoklad zachování rovinných řezů se zdá být možné přijmout bez omezení, i když beton představuje trhliny.
Betonová deformaceKomise chtěla ověřit, zda se napjatý beton při jevu ohybu choval tak, jako by byl vystaven přímé tahové síle. Dokázala jasně určit podobnost. Na to již poukázaly testy provedené v úvahu.
Pevnost ve smykuMesnagerovy testy pro nosníky vystavené ohybu a smyku ukázaly, že praskání v nosnících se nejčastěji vyskytuje ve směru 45 ° při smykovém napětí.
U prvních betonových nosníků se stavitelé spoléhali pouze na pevnost betonu, aby mohli převzít smykovou sílu, ale poměrně rychle v důsledku špatného zpracování při provádění betonu nebo použití materiálů horší kvality. představovali si speciální spojovací výztuže spojující spodní tahovou výztuž nosníku se stlačenou částí betonu v horní části. Tato spojení zajišťují solidaritu mezi různými částmi železobetonového nosníku a umožňují mu odolat smykové síle. První třmenový systém byl patentován Hennebique v roce 1889.
Mesnagerovy testy ukázaly, že je nutné zvednout výztuhy blízko podpěr, že šikmé třmeny jsou účinnější než vertikální třmeny.
Příčná spojení jsou obzvláště nezbytná v žebrech, aby se spojily výztuže s deskami a zabránilo se klouzání mezi následujícími vrstvami betonu.
Účast desky na odporu žebraKomise provedla zkoušky na žebrovaných podlahách. Ukázali, že příspěvek desky k odporu nosníků byl částečný. Pokud je vzdálenost mezi nosníky větší než 0,40 rozpětí, část desek umístěných za ní již nemá žádný vliv na odpor a deformaci.
Zesílený cement poprvé vynalezli kutilé, vynálezce Josepha-Louise Lambota v roce 1849 lodi odolné proti hnilobě, který podal patent v roce 1855 , a Joseph Monier , skalní zahradník, který podal patent na přepravkový systém - mobilní železo a cementové nádrže použitelné v zahradnictví v roce 1867 .
Zesílený cement je místem setkávání dvou rozvíjejících se průmyslových odvětví, ocelářského průmyslu, který přejde od litiny k železu a poté k oceli a cementářství.
V roce 1835 postavil architekt François-Martin Lebrun v roce 1840 první propustku, poté nevyztužený betonový most v Grisolles . V roce 1853 to byl François Coignet, kdo nechal postavit dům z aglomerovaného betonu poblíž své továrny v St Denis. François Coignet podal svůj první ekonomický konkrétní patent v roce 1854 . Industrial, bude mu podat řadu patentů, mezi 1855 a 1859 o hospodářské betonu , hydraulické betonu , plastické betonu , umělého kamene ... Architekt Louis-Auguste Boileau používá Coignet metody pro konstrukci Saint Margaret kostel Vésinet v roce 1862 . François Coignet přihlásil své patenty v Anglii a o jeho procesech pojednává anglicky mluvící technický tisk Thaddeus Hyatt a William E. Ward o jeho práci vědí. Thaddeus Hyatt experimentuje s vyztuženými cementovými nosníky vystavenými vysokým teplotám a ukazuje podobnost koeficientů roztažnosti železa a cementu.
Pochopení toho, jak tento nový materiál funguje, se ze standardních konstrukčních pravidel začíná vynořovat až velmi postupně, až se o něj inženýři zajímají. Areál lze vidět v patentu na železobetonové pražce v roce 1877 s jeho dodatkem z roku 1878, kde Joseph Monier navrhl výztuhy vyztužující vyztužený cement pro obnovení tahových sil. Text však tuto roli posil jasně nevyjadřuje.
Joseph Monier prodal využívání svých patentů v Německu Gustavovi Adolfovi Wayssovi a Conradovi Freytagovi (de) . Společnost, kterou se chystají za účelem jejího využití, vyvine výzkum, který definuje pravidla pro používání tohoto materiálu, Monierbau, kterou svěřili Johannu Bauschingerovi, který vede laboratoře mnichovského institutu. V brožuře z roku 1887 s názvem Das System Monier vysvětlují chování železobetonu Eisengerippe mit Cementumhüllung, Monierbroschüre , Wayss a Koene.
Myšlenka, že spojení cementu a železa představuje monolit, se objevuje v Bordenaveově patentu z roku 1886, kde vysvětluje, že charakteristickým bodem mého procesu je vytvoření kovové konstrukce, kolem které se nalije materiál, který tuhnutím vytvoří monolit. Tvar žehličky zabraňuje jakémukoli rozpojení mezi žehličkami a maltou nebo cementem . Ve své prezentaci na společnost stavebních inženýrů v roce 1889 , Paul Cottancin vysvětluje, že adheze mezi cementem a železa je nula a jeho vyztužení systém je navržen tak, aby zakotvení výztuže jeho tvarování. Ve Spojených státech podali patenty na rámy Thaddeus Hyatt a Ernest L. Ransome .
Pokud Edmond Coignet vyvíjí jako podnikatel vyztužený cement, zvolil François Hennebique originální cestu k rozvoji využívání svých patentů ve Francii i v zahraničí. Ve skutečnosti vytvořila konstrukční kancelář Bétons Armés Hennebique a systém koncesionářů propojených licenčními smlouvami. Svoje práce prezentuje ve své recenzi Le Béton armé, orgán Agentů a koncesionářů systému Hennebique, založený v roce 1898 . V Německu a Rakousku vytvořil inženýr Friedrich Ignaz von Emperger , který využívá licenci Melan ve Spojených státech, v roce 1902 recenzi Beton und Eisen .
Po představení různých vyztužených cementových konstrukčních systémů se první teorie výpočtu vyvinuly jak ve Francii s Coignetem, Consider, Rabutem, Mesnagerem, Planatem, tak v Belgii s Paulem Christopheem, a v Německu s Koene, Wayssem, které vyvrcholily prezentace Emila Mörsch ve své knize Der Betoneisenbau, seine Anwendung und Theorie publikované ve Stuttgartu v roce 1902 a přeložené do francouzštiny v roce 1909 pod názvem Železobetonové, teoretické a praktické studium . Ve Švýcarsku vyvinul Wilhelm Ritter , profesor na Švýcarském federálním technologickém institutu v Curychu, kde vyučuje grafickou statiku po smrti Karla Culmanna , který proškolil mimo jiné Roberta Maillarta , metodu výpočtu železobetonu publikovanou v článku z roku 1899 Tato práce poskytne výpočetní metodu železobetonového nosníku analogicky s provozem jako příhradový nosník typu Howe se stlačenými betonovými tyčemi a napnutými kovovými výztuhami nebo Ritter-Mörschova mříž.
Tváří v tvář inženýrům, kteří se snaží spojit chování tohoto nového materiálu s odolností materiálů a s teorií pružnosti , praktik jako François Hennebique tento přístup kritizuje: „Ach! Pánové, připustím vám to? Mám svatou hrůzu ze všech těch vějířů. Faktory, které zasahují do našich vzorců, jsou zatížení, rozpětí, která tvoří ramena páky těchto zatížení, odpory použitých materiálů, výška krouticích momentů vytvořených pevnými látkami a rameno páky odporu materiálů; to představuje velmi jednoduchou kuchyň, jejíž všechny prvky jsou srozumitelné a postačují pro sestavení betonových, cementových a železných kombinací pevných a hospodárných rámů a podlah “ .
Jean Résal, specialista na kovové konstrukce, přirovná železobetonový nosník k hranolovému heterogennímu nosníku, jehož prvky mají různé elastické vlastnosti.
V roce 1897 zahájil Charles Rabut první železobetonový kurz ve škole Ponts et Chaussées.
Metoda výpočtu KomiseVe své zprávě výbor konstatuje, že ačkoliv je železobeton stále více oceňován pro své účinky, o jeho příčinách stále není známo. Čím více o tom přemýšlíme, tím více cítíme, že existuje řada jevů, které zůstávají nejasné. Za těchto podmínek není snadné dosáhnout požadované přesnosti v pokynech, které mají být poskytovány technikům, aniž by jim bylo bráněno v cestě pokroku, která zůstává otevřená .
Inženýři Rabut a Mesnager požadovali, aby byly předpisy zkráceny a omezeny na několik obecných indikací, aby se zabránilo jakémukoli, co by mohlo mít v této věci tendenci omezovat vědeckou svobodu inženýrů, kromě toho, že v oběžníku uvedete vysvětlení nebo jakékoli rady které bychom mohli považovat za užitečné dát jim .
Výbor ponechává konstruktérům absolutní svobodu ve výpočtových metodách, které by podle jejich názoru měli používat, s jedinou výhradou, aby empirické metody specialistů nenahrazovaly spolehlivějšími metodami odvozenými z odolnosti materiálů nebo teorie pružnosti.
Zásady výpočtů přijatých výborem jsou následující:
U zátěží je třeba vzít v úvahu největší vnější síly , síly regulace29. srpna 1891, včetně působení větru a sněhu, kterým konstrukce odolá, ale také tepelných účinků a účinků smršťování betonu, když konstrukce nejsou volně rozpínatelné.
Eugène Freyssinet postaven v roce 1911 a 1912 tři mosty v Allier , z nichž pouze Boutiron most zůstane dnes . Byly to velmi nízké klenuté mosty se třemi spoji, dole a v klíči. Byly vypočteny pomocí oběžníku týkajícího se použití železobetonu z20. října 1906, za předpokladu, že modul deformace betonu je konstantní.
Rychle, po odkrytí Veurdreova mostu , si všiml nárůstu výchylky o 13 centimetrů od klíčů oblouků. Znepokojen důsledky takového jevu, který by mohl vést k jeho zničení, doporučil pomocí čtyř mužů operaci zvedání klíčů, aby je vrátil na správnou úroveň, a zablokoval je. Po kontrole betonových vzorků musel Freyssinet připustit, že jediným vysvětlením bylo, že beton měl v průběhu času zpožděné deformace působením tlakové síly. Aby zachránil most, znovu nainstaloval válce s klíčem a stlačil je, aby vyrovnal deformace.
Aby pochopil, proč tyto odložené deformace nebyly pozorovány během testů prováděných Komisí, šel se ptát techniků laboratoře Pont et Chaussées. Řekli mu, že každý večer demontovali všechny snímače posunutí, aby je nepoškodili, což znemožnilo pozorování tohoto jevu odložené deformace betonu při stálém zatížení.
Stejný jev byl prokázán během testů prováděných ve Spojených státech americkým průmyslníkem Thaddeusem Hyattem v roce 1877 na zatíženém paprsku. Po dvou měsících nakládání si všiml zvýšení průhybu. Definice modelu výpočtu betonového dotvarování ve francouzských předpisech pochází pouze z oběžníku č. 4412. srpna 1965 : prozatímní pokyny týkající se použití předpjatého betonu .