Takviyeli çimento komisyonu çeşitli inşaat sistemleri ve hesaplama yöntemleri maruz kaldığını ise genel ilgi eserlerinde yeni inşaat süreçlerinin kabul için koşulları belirlemek istediğini Fransız Devlet idareleri tarafından kuruldu.. Çöküş,29 Nisan 1900Büyük Göksel Küre'nin cazibesine giden yaya köprüsünden , 1900 Evrensel Sergisi sırasında dokuz ölü ve birkaç ciddi yaralanmaya neden olan, hükümetin bu yeni malzemeyle ilgilenmesine ve kullanım kurallarını tanımlamaya çalışmasına neden oldu. . İmalatı köprü şimdi, Camille-de-Hogues, Châtellerault arasında inşa, 1899 ve 1900 50 metre açıklıklı ile, gösteriler köprülerin yapımı için yeni malzeme ilgi.
Demiri başka bir malzeme ile ilişkilendiren karışık yapıların kullanımı, güçlendirilmiş çimento ile doğmamıştır. Gotik katedraller, kasaların itme kuvvetinin yeniden başlamasını sağlamak için zaten demir kullanıyor. Üzerinde en iyi çalışılan durum, kuvvetlerin yeniden başlamasının, betonarme taş işinin belirli kısımlarını yapan demir çubuklarla sağlandığı Pantheon'un inşasıdır . Bu eserin yapımından kaynaklanan aksaklıklar, özellikle Jean-Baptiste Rondelet tarafından önemli bir literatüre yol açtı .
Eğer Louis Vicat , köprü ve yolların mühendisi, mümkün yapay çimento nasıl anlamak için yapılan, onun direncini arttırmak için çimentoya demir eklenmesi için mühendis adına hiçbir ilgi yoktu. Bu ilavenin ilgisinin gösterileceği öğrenilen dünyanın dışındadır. Girişimciler, 1820'de Marc Seguin'in Tournon köprüsü için yaptığı gibi, hidrolik çimento temellerini güçlendirmek için hurda demiri kullanıyorlar .
Köprü ve yol mühendislerinin betonarme çimento ile ilgilenmemesi şaşırtıcı. André Guillermo “ Bâtir la ville ” adlı kitabında , s. 197, dönemin metinlerinden alıntılar yaparak bu ilgisizliğe bazı açıklamalar verir:
1848 yılına kadar Joseph-Louis Lambot teknesi ile güçlendirilmiş çimento Fransa'da anonimlikten çıktı. Bu16 Temmuz 1867o Joseph Monier Bahçecilik uygulanabilir mobil demir ve çimento kutuları-havzalarının bir sistem için ilk patenti açtı.
Komisyon, 19 Aralık 1900'de , betonarme çimento kullanımına ilişkin soruları araştırmak, bunun kullanımı için kabul edilmesi muhtemel kuralları mümkün olduğunca belirlemek için gerekli araştırmaları yapmak üzere bakan kararnamesiyle kuruldu. bayındırlık işlerinde yapım yöntemi.
Bu yaratım, muhtemelen 1900 Evrensel Sergisi'nin açılışında Büyük Göksel Küre'nin cazibesinin yaya köprüsünün çökmesi ve 9 kişinin ölümüne ve birkaç ciddi yaralanmaya neden olmasından kaynaklanıyor . Bu yapı kazadan sağ çıkmayan Matrai sistemi ile yapılmıştır . Bu, bu yeni malzeme için tasarım kurallarını tanımlamanın acil olduğunu göstermiştir.
Başkanlığını Köprüler ve Yollar Genel Müfettişi Théodore Lorieux yapmaktadır ve on dört üyeden oluşmaktadır: MM. Ernest Georges Bechmann, Armand Consider , Louis Auguste Harel de La Noë , Augustin Mesnager , Charles Rabut , Jean Résal , Ponts et Chaussées mühendisleri, Engineering Boitel ve Hartmann, MM komutanları. Charles Albert Gautier (hükümet mimarı) ve Jacques Hermant , mimarlar, MM. Parisli yapay Portland çimentoları şirketinin yöneticisi olan Édouard Candlot , testleri sırasında 1890'dan kalma etrenjiti (veya Candlot tuzunu) , inşaat mühendisleri Edmond Coignet ve François Hennebique'i ortaya çıkarmıştır.
Komisyon çalışmalarına başladı Şubat 1901. İlk toplantıda, Théodore Lorieux 1891'de metal yapılar ile ilgili düzenlemelere atıfta bulundu . Betonarme durumu çok farklıdır çünkü çok farklı davranışlara sahip iki malzeme ve bunların ilişkilendirilme şekli sorununu ortaya çıkarır. Komisyon mevcut çeşitli sistemlerle - Hennebique, Cottancin, Matrai, Bonna, ... - değil, betonarme malzeme ile ilgilenecek.
Komite üç alt komiteye ayrılmıştır:
Théodore Lorieux emekli olduktan sonra, Jean Résal başkan olarak onun yerini alır. Armand Consider raportördür. Bu komisyonun çalışmaları 1905 yılında tamamlanmış ve Armand Considerere genel raportör olarak atanmıştır.
Komisyon çalışmalarının sonuçları, Ponts et Chaussées Genel Konseyi tarafından atanan yeni bir komisyona sunulur. 15 Mart 1906, Oluşan Maurice Levy , baş müfettişi 1 st Yol ve Köprü, Raportörü, sınıfına Albert Préaudeau , Başmüfettişi 2 e sınıfına Henry VETILLARD, Başmüfettişi 2 E sınıfının. İkinci komisyonun raporu, Ponts et Chaussées Genel Konseyi'ne20 Temmuz 1906tarafından onaylanan talimatlar için temel teşkil etmeye Louis Barthou içinde, Bayındırlık Bakanı Genelgesi20 Ekim 1906betonarme kullanım talimatları ile ilgili .
Bu yeni malzeme, beton ve çelik olmak üzere iki malzemenin bir bileşenidir, her biri farklı bir çalışma tarzına sahiptir, ancak bunların birleşimi komisyonun kurucu yasalarını tanımlamaya çalışması gereken bu yeni malzemeyi oluşturur.
Gelen XIX inci yüzyıl mühendisi yapılarının çalışma için mevcut bulunmaktadır elastisite teorisi ve malzemelerin mukavemet . Bir yapının gerekçelendirilmesinde tasarımcı, yapının elastik davranışa sahip olduğunu varsayar. Bu nedenle komisyon, betonarme bir yapının gerekçelendirilmesi için bu hipotezin geçerliliğini doğrulamaya çalıştı.
Komisyon, betonun basınçta elastisite modülü ile ilgili çalışmalar yapmaktadır . Komisyon birkaç tür beton bileşimini ve sıkıştırma yöntemini test ediyor. 16.000 MPa ile 40.000 MPa arasında değişken modüller elde eder. Testler, elastisite modülünün uygulanan basınç yüküne göre değiştiğini ve gerilme deformasyonlarına uğradığında azaldığını göstermektedir. Komisyon, betonun sıkıştırmada 15.000 MPa'dan daha büyük bir elastisite modülü önermemeyi tercih etti.
Aynı zamanda Stuttgart'ta Profesör Bach ve Torino'da Profesör Luigi tarafından elde edilen diğer sonuçlar, 20.000 MPa veya 25.000 MPa'yı geçmeyen modül verdi. Coignet ve Tedesco tarafından yapılan testler de betonun yaşı ile elastiklik modülünün arttığını göstermiştir. Ayrıca deneyler, betonun önce belirli bir sınıra kadar çok küçük deformasyonlara uğradığını, ardından çökmenin hassas hale geldiğini ve yüklerle arttığını göstermiştir.
Komisyon, çelik ve betonun esneklik modülünü karşılaştırdı. Dikkat edersek:
çeliğin elastisite modülü betonun elastisite modülüM oranı elde edilir:
Uzun süre tartıştıktan sonra, komite mühendislere bu katsayıyı 8 ile 15 arasında seçme imkânı bıraktı. Almanya ve İsviçre'de dikkate alınan m katsayısı 15 MM'ye eşittir. Rabut ve Mesnager, bu katsayının 10'a sabitlenmesinden yanaydılar.
Komisyon, her yanda 0.10 m ve 6 mm çapında tellerle donanmış 2 m uzunluğundaki prizmalar üzerinde deneyler gerçekleştirdi.
Testler şunu göstermiştir:
Önemli çekişe maruz kalan parçaların sıkıştırmaya dayanıp dayanamayacağını bulmak için testler yapıldı. Basınç dayanımının betonun önceki çekme dayanımından çok az etkilendiğini doğruladılar.
Komisyon, betonarme prizmalar üzerinde, büzülmenin donatılarda sıkıştırmaya neden olduğunu gösteren testler gerçekleştirdi. Bu sıkıştırma betondaki gerilimi dengeledi. Bu fenomen çevre koşullarına ve metal yüzdesine duyarlıdır, ancak hesaplamalara dahil edilmesi gerekli değildir.
Betonarme parçaların mukavemeti, betonun donatılara bağlı kaldığını varsayar. Paul Cottancin 1889'daki sunumunda bu bağlılıktan şüphe etti ve takviye sistemini meşrulaştırmak için boş olduğunu düşündü. Bu nedenle, bu yapışmanın var olduğundan emin olmak ve bir parçaya etki eden farklı eylem modları altında minimum değerini belirlemek önemliydi. Eğilme olgusunda, bu yapışma kesme kuvvetlerine direnç için önemlidir.
Testler Edmond Coignet ve Napoleon de Tédesco, de Jolly ve Münih'te Brauschinger tarafından yapılmıştır. Komisyon testleri Mesnager tarafından yapıldı.
İki test modu kullanıldı:
Doğrudan çekme ile, testler 40 ila 47 arasında değişen bir yapışma kesme gösterdi kg / cm 2 .
Testleri Armand Considerere önemli ölçüde daha düşük rakamlar verdi tarafından gerçekleştirilen 12 kg / cm 2 Duzgun bar , 18 kg / cm 2 haddelenmiş çubuklar. Bu değerler bir prizma bükülerek belirlendi.
Komisyon tarafından elde edilen değerleri, 13.5 ve 16.5 arasında değişmektedir kg / cm 2 . Bu değerlerin betonun yaşı ile arttığını belirtiyor.
50 değeri, bu nedenle Komisyon notlar kg / cm 2 , belirli sistemler tarafından kabul edilen, çok fazla tahmin edilmektedir. Bu azalma, donatı ile temas halindeki beton tabakanın yerinden çıkmasından kaynaklanıyor olabilir, ancak Komisyon, bu olgunun tüm ışığının yapılmadığını not eder.
Komisyon, beton çatlamasının aşağıdakileri etkileyip etkilemediğini öğrenmek için testler yaptı:
Testler, çatlamış bir beton tekrar sıkıştırıldığında, deformasyon modülünün çatlaksız betonunkiyle büyük ölçüde aynı olduğunu göstermiştir.
Yapılan deneyler, beton ile donatı arasındaki yapışma için inşaatçıların aldıkları değerlerin abartıldığını ve donatıların gerilimdeki ayarına yapışmayı azaltan bir çatlama eşlik ettiğini göstermiştir.
Consider'in deneyleri, çatlak çevresinde, gerilmelerin çelik ve betondaki dağılımını değiştirdiğini, nötr lifin konumunu değiştirdiğini ve güçlendirilmiş parçanın eğriliğini arttırdığını, ancak bir puan diğerleri üzerindeki artışlarla dengelendi. Bununla birlikte, tekrarlayan zorlanma durumlarında çatlamanın etkilerinden endişe duyulmaktadır.
Düzlem bölümlerinin ve nötr eksenin korunumuKomisyon içinde en hararetli tartışmaların konusu olan soru budur. Deneyler ve deformasyon ölçümleri, Navier'in düz bölümlerin korunmasına ilişkin hipotezinin, yüksek yüklerin uygulandığı alanlar dışında, betonarme çimentoya hala uygulanabilir olduğunu göstermiştir.
Düzlem kesitlerinin bu korunma varsayımı, beton çatlaklar oluştursa bile, kısıtlama olmaksızın alınabilir görünüyor.
Beton deformasyonuKomisyon, bükme fenomeninde gerilmiş betonun doğrudan bir çekme kuvvetine maruz kalan gibi davranıp davranmadığını doğrulamak istedi. Benzerliği açıkça kurmayı başardı. Bu, Consider tarafından yapılan testlerde zaten belirtilmişti.
Kesme dayanımıMesnager'in eğilme ve kesmeye maruz kalan kirişler için yaptığı testler, kirişlerdeki çatlamanın en sık 45 ° 'lik bir yönde kayma gerilmesiyle meydana geldiğini gösterdi.
İlk beton kirişlerde, inşaatçılar, betonun uygulanmasındaki zayıf işçiliğin bir sonucu olarak veya daha düşük kaliteli malzemelerin kullanılması nedeniyle, kesme kuvvetini almak için sadece betonun mukavemetine güveniyorlardı. bir kirişin alt çekme donatısını üst kısımda betonun sıkıştırılmış kısmına bağlayan özel bağlantı donatıları hayal ettiler. Bu bağlantılar, bir betonarme kirişin farklı kısımları arasında dayanışma sağlar ve kesme kuvvetine dayanmasına izin verir. İlk kumpas sistemi 1889'da Hennebique tarafından patentlendi.
Mesnager'in testleri, takviyeleri desteklere yakın yükseltmenin gerekli olduğunu, eğimli üzengi demirlerinin dikey etriyelerden daha etkili olduğunu gösterdi.
Enine bağlantılar, takviyeleri levhalara bağlamak ve ardışık beton katmanları arasında kaymayı önlemek için özellikle nervürlerde gereklidir.
Levhanın kaburga direncine katılımıKomisyon, nervürlü zeminlerde testler yaptı. Levhanın kirişlerin direncine katkısının kısmi olduğunu gösterdiler. Kirişler arasındaki mesafe açıklığın 0.40'ından daha büyük olduğunda, plakaların bunun ötesinde bulunan kısmı artık direnç ve deformasyon üzerinde herhangi bir etkiye sahip değildir.
Takviyeli çimento ilk sıhhı tarafından icat edilmiştir, Joseph-Louis Lambot, içinde mucit 1849 yılında patent başvurusu bir çürüme geçirmez tekne ve 1855 ve Joseph Monier , bir üzerinde patent başvurusu bir kaya bahçıvan sandık sisteminde - mobil demir ve çimento uygulanabilir havzaları Bahçe Bitkileri için de 1867 .
Betonarme çimento, gelişmekte olan iki sektörün, dökme demirden demire, oradan da çeliğe geçecek olan çelik sektörü ve çimento sektörünün buluşma noktasıdır.
In 1835 , mimar François-Martin Lebrun sonra ilk menfez, bir takviye edilmemiş beton köprü inşa etmişti Grisolles yılında 1840 yılında, 1853 , öyleydi François Coignet onun vardı ev inşa aglomere betonda St Denis yaptığı fabrikanın yakınında. François Coignet ilk ekonomik beton patentini 1854'te verdi . Endüstriyel, ekonomik beton , hidrolik beton , plastik beton , yapay taş üzerine 1855 ile 1859 yılları arasında bir dizi patent başvurusunda bulunacak ... Mimar Louis-Auguste Boileau , 1862'de Saint Margaret's Church Vésinet'i inşa etmek için Coignet yöntemlerini kullanıyor . François Coignet, İngiltere'de patent başvurusunda bulundu ve süreçleri İngilizce konuşan teknik basında tartışılıyor Thaddeus Hyatt ve William E. Ward çalışmalarından haberdar. Thaddeus Hyatt, yüksek sıcaklıklara maruz kalan ve demir ve çimentonun genleşme katsayılarının benzerliğini gösteren betonarme kirişlerle deney yapıyor.
Bu yeni malzemenin nasıl çalıştığını anlamak, standart yapım kurallarından, mühendisler onunla ilgilenene kadar kademeli olarak ortaya çıkmaya başlamaz. Tesisler, 1877'de Joseph Monier'in gerilme kuvvetlerinin yeniden başlaması için güçlendirilmiş çimentoyu güçlendiren takviyeleri tasarladığı 1877 tarihli eki ile güçlendirilmiş çimento traverslere ilişkin patentte görülebilir . Ancak metin, takviyelerin bu rolünü açıkça ifade etmiyor.
Joseph Monier, Almanya'daki patentlerinin kullanımını Gustav Adolf Wayss ve Conrad Freytag'a (de) satmıştı . Bundan yararlanmak için oluşturacakları şirket , Münih Enstitüsü laboratuvarlarının başında bulunan Johann Bauschinger'e emanet ettikleri Monierbau adlı bu malzemenin kullanım kurallarını tanımlamak için araştırmalar geliştirecek . Das System Monier, Eisengerippe mit Cementumhüllung, Monierbroschüre , Wayss ve Koene adlı 1887 tarihli bir broşürde betonarme davranışını açıklamaktadır.
Çimento ve demirin birleşmesinin bir monolit oluşturduğu fikri, Bordenave'nin 1886'daki patentinde ortaya çıkıyor ve burada benim sürecimin karakteristik noktasının , sertleşerek bir monolit oluşturan bir malzemenin döküldüğü metal bir çerçeve oluşturmak olduğunu açıklıyor . Ütülerin şekli, demirler ile harç veya çimento arasında herhangi bir ayrışmayı engeller . İnşaat Mühendisleri Derneği'ne yaptığı sunumda 1889 , Paul Cottancin çimento ve demir arasındaki yapışma sıfırdır ve onun takviye sisteminin şekillendirme ile takviye ankorlanmasına izin verecek şekilde tasarlandığını açıklıyor. Amerika Birleşik Devletleri'nde, Thaddeus Hyatt ve Ernest L. Ransome çerçeveler için patent başvurusunda bulundu.
Edmond Coignet bir girişimci olarak güçlendirilmiş çimento geliştirirse, François Hennebique patentlerinin hem Fransa'da hem de yurtdışında kullanımını geliştirmek için orijinal bir yol seçmiştir. Gerçekten de bir tasarım ofisi, Bétons Armés Hennebique ve lisans sözleşmeleriyle bağlantılı bir imtiyaz sahipleri sistemi yarattı . Eserlerini , 1898'de kurulan Hennebique sisteminin Ajanlar ve İmtiyaz Sahipleri'nin organı olan Le Béton armé incelemesinde sunuyor . Almanya ve Avusturya'da, Amerika Birleşik Devletleri'nde Melan lisansını kullanan mühendis Friedrich Ignaz von Emperger , 1902'de Beton und Eisen incelemesini yarattı .
Çeşitli betonarme yapı sistemlerinin sunumlarından sonra, hesaplama üzerine ilk teoriler hem Fransa'da Coignet, Consider, Rabut, Mesnager, Planat ile hem de Belçika'da Paul Christophe ile ve Almanya'da Koene, Wayss ile geliştirildi. Emil Mörsch'ün Der Betoneisenbau, seine Anwendung und Theorie adlı kitabında 1902'de Stuttgart'ta yayınlanan ve 1909'da Betonarme, teorik ve pratik çalışma başlığı altında Fransızcaya çevrilmiş sunumu . İsviçre'de, Zürih'teki İsviçre Federal Teknoloji Enstitüsü'nde profesör olan Wilhelm Ritter , eğitim veren Karl Culmann'ın ölümünden sonra grafik statiği öğrettiği Robert Maillart , 1899'da yayınlanan bir makalede betonarme hesaplamak için bir yöntem geliştirdi. Bu çalışma, sıkıştırılmış beton çubuklar ve gerilmiş metal donatılar veya Ritter-Mörsch kafesi ile Howe tipi kafes kirişle çalışma benzetimi ile betonarme bir kirişin hesaplama yöntemini verecektir .
François Hennebique gibi bir uygulayıcı , bu yeni malzemenin davranışını malzemelerin direncine ve elastikiyet teorisine bağlamaya çalışan mühendislerle karşı karşıya kaldığında bu tutumu eleştiriyor: “Ah! Beyler, size itiraf edeyim mi? Tüm bu bilim karmaşasından kutsal bir dehşete sahibim. Formüllerimizde yer alan faktörler yükler, bu yüklerin kaldıraç kollarını oluşturan açıklıklar, kullanılan malzemelerin dirençleri, katıların oluşturduğu torkların yüksekliği ve malzemelerin direncinin kaldıraç koludur; bu, tüm unsurları anlaşılabilir ve sağlam ve ekonomik çerçeve ve döşemelerin beton, çimento ve demir kombinasyonlarını oluşturmamız için yeterli olan çok basit bir mutfak oluşturuyor ” .
Metal konstrüksiyon uzmanı Jean Résal, betonarme kirişi , elemanları farklı elastik özelliklere sahip prizmatik heterojen bir kirişe benzetecek .
In 1897 , Charles Rabut Ponts et Chaussées'ye okulda ilk betonarme kursu açıldı.
Komisyonun hesaplama yöntemiKomite raporunda, betonarme betonun etkileri açısından gittikçe daha fazla takdir ediliyorsa , nedenlerinin hala çok kusurlu bir şekilde bilindiğini belirtiyor. Bunun hakkında ne kadar çok düşünürsek, belirsiz kalan bir dizi fenomenin olduğunu o kadar çok hissederiz. Bu şartlar altında mühendislere verilecek talimatlarda istenilen kesinliğe ulaşmak kolay olmamakla birlikte açık kalan ilerleme yolunda onlara engel olmamaktadır .
Mühendisler Rabut ve Mesnager , açıklamaları veya herhangi bir tavsiyeyi genelgede bildirmek dışında, bu konuda mühendislerin bilimsel özgürlüğünü kısıtlayabilecek herhangi bir şeyden kaçınmak için gereksinimlerin kısaltılmasını ve birkaç genel göstergeye indirgenmesini talep etti. onlara vermenin yararlı olduğunu düşünebiliriz .
Komite, mühendislere, kullanmaları gerektiğine inandıkları hesaplama yöntemlerinde en mutlak özgürlüğü, uzmanların ampirik yöntemlerini, malzemelerin direncinden veya esneklik teorisinden elde edilen daha güvenilir yöntemlerle ikame etmemeye bırakmaktadır.
Komite tarafından benimsenen hesaplama esasları aşağıdaki gibidir:
Yükler için, en büyük dış kuvvetler ,29 Ağustos 1891yapıların dayanabileceği rüzgar ve kar hareketleri, ayrıca termal etkiler ve yapılar serbestçe genişletilemediğinde beton büzülme etkileri de dahil.
Eugène Freyssinet , 1911 ve 1912'de Allier'de bugün sadece Boutiron köprüsünün kaldığı üç köprüyü inşa etti . Altta ve anahtarında üç eklemli çok alçak kemerli köprülerdi. Betonarme kullanımına ilişkin genelge uygulanarak hesaplanmıştır.20 Ekim 1906beton deformasyon modülünün sabit olduğu varsayılarak.
Çabuk, bir decalcation sonra Veurdre köprü , o bir artış gözlemledik sapma yaylarının anahtarlarından 13 santimetre iniş tarafından. Çalışmayı mahvedebilecek böyle bir olgunun sonuçlarından endişe duyarak, dört kişinin yardımıyla anahtarları doğru seviyeye getirmek için tekrar çalma işlemini başlattı ve onları engelledi. Beton numuneleri kontrol ettikten sonra, Freyssinet, tek açıklamanın, betonda bir basınç kuvveti etkisi altında zamanla geciken deformasyonlara sahip olduğunu kabul etmek zorunda kaldı. Köprüyü kurtarmak için, krikoları anahtarla yeniden taktı ve deformasyonları telafi etmek için onlara baskı uyguladı.
Komisyon tarafından yapılan testlerde bu gecikmiş deformasyonların neden gözlemlenmediğini anlamak için Köprüler ve Yollar Laboratuvarı teknisyenlerini sorgulamaya gitti. Ona her akşam tüm deplasman sensörlerini onlara zarar vermemek için söktüklerini ve bu olgunun sürekli bir yük altında betonun ertelenmiş deformasyonu olgusunun gözlenmesini imkansız hale getirdiklerini söylediler.
Aynı fenomen , 1877'de Amerika Birleşik Devletleri'nde Amerikalı sanayici Thaddeus Hyatt tarafından yüklü bir kiriş üzerinde yapılan testler sırasında da gösterilmişti . İki aylık yüklemeden sonra sapmada bir artış olduğunu fark etmişti. Fransız yönetmeliklerinde somut bir sünme hesaplama modelinin tanımı, yalnızca12 Ağustos 1965 : öngerilmeli beton kullanımına ilişkin geçici talimat .