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HISTOIRE DE LA TECHNOLOGIE, TECHNOLOGIE, OBJETS AUTOUR DE NOUS
Béton armé. Histoire de l'invention et de la production
Annuaire / L'histoire de la technologie, de la technologie, des objets qui nous entourent Le béton armé est un matériau composite de construction composé de béton et d'acier.
L'invention du béton armé a été précédée par la découverte du ciment - un liant spécial qui peut durcir après y avoir ajouté de l'eau. En 1796, l'Anglais Parker, en cuisant un mélange d'argile et de chaux, obtient le romancement - la première marque de ciment de l'histoire. Au cours des années suivantes, de nouvelles recettes pour produire du ciment ont été découvertes. Mélangé dans certaines proportions avec du gravier, du sable et de l'eau, le ciment forme le béton. En raison de ses propriétés plastiques (sa masse brute peut prendre n'importe quelle forme, qui a ensuite été conservée après solidification), le béton de la première moitié du XIXe siècle a été largement utilisé dans les travaux de construction. Les structures en béton avaient une résistance à la compression, une résistance au feu, une résistance à l'eau, une rigidité et une durabilité élevées. Mais comme toute pierre, ils ne résistaient pas bien à la charge de traction, leur utilisation était donc plutôt limitée. Le béton était principalement utilisé pour la construction de cloisons minces et de poutres d'une portée allant jusqu'à 4 m. Le matériau principal des structures de support était le fer sous la forme de divers types de tiges et de bandes forgées. Contrairement au béton, les structures en fer ont parfaitement résisté aux charges de compression, de tension et de flexion, mais à l'air libre, elles ont rapidement perdu ces qualités à cause de la corrosion. De plus, on a remarqué que lorsqu'il est chauffé au-dessus de cinq cents degrés, le fer devient fluide et perd de sa résistance. En conséquence, lors de violents incendies, des immeubles de grande hauteur, où la charge portante était placée sur les pièces en fer, ont été détruits. Dès la fin du XIXe siècle, un fort besoin se fait sentir pour un nouveau matériau de construction qui combinerait les avantages du fer et du béton, mais n'en aurait pas les inconvénients. Le béton armé est devenu un tel matériau. Utilisant séparément le béton et le fer, les constructeurs n'ont pas longtemps pensé qu'ils pouvaient être reliés entre eux. Cela s'est fait par expérience. Pendant ce temps, l'armature placée dans le coffrage était facilement enveloppée de béton et s'est avérée incluse dans sa masse. En raison de la forte adhérence du fer au béton, les deux matériaux ont commencé à fonctionner ensemble (il est très important que le béton et le fer aient le même coefficient de dilatation thermique). Le premier brevet d'utilisation du béton armé a été déposé en 1854 par le plâtrier anglais William Wilkinson. Plus tard, il a largement utilisé le béton armé dans la construction des planchers, et en 1865, il a érigé une petite maison à Newcastle-on-Tyne, entièrement en béton armé.Non seulement les murs et les plafonds étaient en béton armé, mais aussi les escaliers, les marches et une cheminée. Apparemment, c'était la première maison en béton armé de l'histoire. Cependant, la découverte de Wilkinson n'a pas été largement diffusée et est passée inaperçue. Parallèlement à Wilkinson, l'entrepreneur en construction Coignet a commencé ses expériences avec le béton armé en France. Il construit plusieurs bâtiments en utilisant ce matériau et publie en 1861 une petite brochure "L'utilisation du béton dans l'art de construire", dans laquelle, notamment, il écrit que les tiges de fer incluses dans le béton augmentent la capacité portante du béton. Mais la découverte de Coignet n'eut pas non plus de suite. Son entreprise a fait faillite. L'honneur de la découverte du béton armé est donc associé au nom d'un autre Français - Joseph Monnier. Il y a une étrange ironie dans le fait que deux constructeurs professionnels, malgré tous leurs efforts, n'ont pas pu introduire le béton armé dans la pratique de la construction, mais cela a été fait par une personne très éloignée de la construction, qui a fait son invention tout à fait par accident. Monier a travaillé comme jardinier à l'entreprise horticole Fleur Brothers à Versailles. Depuis 1861, il a commencé à mener des expériences sur la fabrication de bacs de jardin à partir de sable et de ciment. Bientôt, il réussit à fabriquer une cuve en béton dans laquelle un oranger était planté. Quelque temps plus tard, Monnier découvrit des fissures dans les parois de cette cuve. Puis il l'a renforcé avec des cerceaux en fil de fer. Le fer a rapidement commencé à rouiller, formant des taches brunes sales et des taches sur la surface de la baignoire. Pour améliorer son apparence, Monier l'a enduit de mortier de ciment. Le bac en fer-ciment obtenu s'est avéré si bon que Monier a eu l'idée de continuer à fabriquer des bacs de cette manière. Il existe une opinion selon laquelle Monier a agi non seulement de manière expérimentale, mais connaissait également le travail de Coignier et a emprunté son idée. Mais quoi qu’il en soit, il a eu plus de chance. Monier a non seulement acquis une renommée officielle en tant que créateur du béton armé, mais a également réussi à tirer certains avantages matériels de son invention. En 1867, il dépose son premier brevet pour des jardinières portatives en fer et mortier de ciment. Non satisfait de cela, il entreprit de réaliser de nouvelles expériences avec ce matériau. En 1868, Monier construit une petite piscine en ferrociment à Maysons-Alfort et dépose la même année un brevet pour la cuve et les canalisations en ferrociment. En 1869, il dépose un brevet pour des dalles et cloisons en ferro-ciment et construit un plafond en ferro-ciment au-dessus de son atelier. À proprement parler, d’un point de vue moderne, toutes ces inventions n’étaient pas encore en béton armé.
Monier, n'étant pas un constructeur professionnel, avait des idées très vagues sur la façon dont le béton et le fer interagissaient les uns avec les autres. Par exemple, il recommandait de poser un treillis métallique dans une dalle strictement au milieu de sa section, alors qu'il était plus rationnel de le placer dans la partie inférieure de la structure. Cependant, cela ne diminue en rien sa renommée en tant que découvreur de l'un des matériaux de construction les plus remarquables et les plus largement utilisés du XXe siècle. En effet, plusieurs inventeurs ont travaillé à la création du béton armé avant Monnier, mais c'est lui qui a le mérite de son application pratique polyvalente. Une fois le succès obtenu, Monier à l'avenir a constamment pensé à élargir la portée de son invention. En 1873, il a reçu un brevet pour un pont en béton armé et, en 1875, a présenté son modèle à un comité d'experts, qui a réussi le test de charge. La même année, l'inventeur construit une passerelle d'une portée de 16 m et d'une largeur de 4 m selon ce modèle.En 1878, il obtient un brevet pour les poutres et traverses en béton armé, et en 1880, un brevet combiné pour tous les modèles précédemment déclarés. Puis il a fait des applications pour ses inventions en Allemagne et en Russie. On ne peut cependant pas dire que le nouveau matériel a immédiatement reçu une reconnaissance universelle. L'utilisation à grande échelle du béton armé n'a commencé qu'au siècle suivant, lorsque les structures en béton armé de Monier ont été améliorées par d'autres ingénieurs et que la doctrine fondamentale du béton armé a été développée, révélant ses propriétés remarquables. Au XNUMXème siècle, seul le premier pas a été franchi dans cette direction. En 1879, l'ingénieur allemand Weiss, qui possédait sa propre entreprise de construction, s'intéressa au béton armé et acheta à Monier le droit de brevet pour utiliser son système en Allemagne. Après cela, il a racheté tout le reste de ses brevets. C'est grâce à Weiss que le nouveau matériel est devenu largement connu. En 1886, sous la direction de Weiss, des expériences scientifiques sont menées pour étudier les propriétés du béton armé, qui donnent les résultats les plus brillants. Cependant, le béton armé n'est devenu un matériau de construction véritablement indépendant et nouveau qu'après que Weiss en 1887 a transféré l'armature du milieu de la section, où Monier l'a posée, à la zone inférieure de la poutre ou de la dalle, qui a subi la plus grande charge de traction dans cette zone. partie. On sait que Monnier, ayant vu la production d'une plaque sur l'un des chantiers de Berlin, a protesté contre la nouvelle technologie, demandant avec colère: "Dis-moi, qui est l'inventeur de ce dessin - toi ou moi?" À cela, Weiss a calmement répondu: "Vous avez été le premier à connecter le fer au béton, et c'est pourquoi j'appelle cette conception le système Monier, mais j'ai été le premier à disposer correctement le fer et le béton, même si, malheureusement, je n'ai pas pu obtenir de brevet pour ça." Grâce à l'innovation de Weiss, la portée de la dalle en béton armé a été portée à 5 m. Depuis lors, les dalles en béton armé sont de plus en plus utilisées dans la construction. Le béton armé, par exemple, a révolutionné la construction des ponts, permettant de résoudre de nombreuses difficultés qui semblaient auparavant insurmontables. Auparavant, des pierres taillées de dimensions précises et du fer de qualités spéciales étaient utilisés pour construire des ponts. Pour mettre en place des pierres lourdes et des éléments métalliques, de puissants mécanismes de levage et des dispositifs de transport spéciaux étaient nécessaires. Pendant ce temps, l'utilisation de structures en béton armé ne nécessitait pas de fonds importants, car la plupart de leurs composants étaient du sable et du gravier, répandus dans la nature, qui pouvaient être extraits sur le chantier. Le fer recouvert de béton ne rouille pas et conserve sa résistance beaucoup plus longtemps. Dans le même temps, le béton armé a montré une résistance élevée au feu. Alors que les poutres en fer se sont rapidement effondrées dans un feu violent, les structures en béton armé ont résisté à l'action d'un feu violent pendant 4 à 5 heures. Un énorme intérêt pour le béton armé est apparu après le grand incendie de Baltimore en 1904, lorsqu'environ 300 grands bâtiments construits à l'aide de structures en fer ouvertes ont brûlé et se sont effondrés. Depuis cette époque, toutes les structures porteuses étaient faites uniquement de béton armé. Le béton armé était également largement utilisé dans la fortification, car il montrait quatre fois plus de résistance que le béton ordinaire. Auteur : Ryzhov K.V.
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