Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
APPAREIL ET METHODE POUR ENFONCER UN PIEU DANS LE SOL AVANT
DE SOULEVER ET STABILISER LA FONDATION D'UN BATIMENT
Référence à des demandes parentes
[0001] La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de
brevet
canadien no. 2,963,531 intitulée Dispositif pour soulever et stabiliser la
fondation d'un
bâtiment , déposée le 5 avril 2017 à l'Office de la propriété intellectuelle
du Canada.
Domaine de l'invention
[0002] La présente invention concerne essentiellement des systèmes capables de
soulever et
stabiliser la fondation d'un bâtiment, et en particulier un appareil et une
méthode pour
enfoncer un pieu dans le sol de façon sécuritaire, le pieu une fois enfoncer
dans le sol servant
à soulever et stabiliser le bâtiment.
Historique de l'invention
[0003] Les maisons d'habitation et les immeubles de faible hauteur sont érigés
sur des
fondations qui peuvent ne pas être en contact direct avec une strate
souterraine stable et
porteuse, comme par exemple un substratum rocheux. Ces fondations sont
généralement des
dalles de béton ou comprennent une semelle sur laquelle repose un mur de
fondation. La
fondation est généralement plus large que le mur de fondation afin de répartir
le poids de la
structure sur une plus grande surface de la terre porteuse. Par conséquent, la
stabilité de ces
structures dépend de la stabilité du sol sous la fondation. Avec le temps, la
stabilité du sol
sous-jacent peut changer pour de nombreuses raisons, telles que des
changements dans la
nappe phréatique, le compactage du sol, les mouvements du sol ou autres.
Lorsque la stabilité
du support change, la fondation se déplace ou se stabilise. Non seulement les
fondations de
soutien se séparent et se déplacent, mais les parties aériennes de la
structure se séparent
également, ce qui crée des fissures disgracieuses et d'autres traits
indésirables. L'affaissement
des structures du bâtiment est un phénomène courant qui peut être extrêmement
dévastateur
pour l'intégrité de la structure en réduisant la valeur de la propriété.
[0004] Les dispositifs et les méthodes courants pour corriger l'affaissement
des fondations
consistent à utiliser des vérins hydrauliques conjointement avec des piliers
pour soulever les
fondations. Les piliers, également appelées piles ou pieux, sont enfoncés dans
le sol par des
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mécanismes hydrauliques jusqu'à ce que la pile atteigne le substrat rocheux ou
jusqu'à ce que
la résistance de la pile soit égale au poids de compression de la structure.
Une fois que ces
piliers sont fixés dans une strate souterraine stable ou dans plusieurs
strates souterraines
stables, un soulèvement supplémentaire par les vérins hydrauliques augmente le
niveau de la
fondation. Lorsque la fondation est élevée au niveau souhaité, les pieux sont
fixés en
permanence à la fondation. Les vérins hydrauliques sont ensuite retirés. Cette
méthode de
correction du niveau d'une fondation nécessite généralement l'excavation d'un
trou adjacent
ou sous la fondation pour positionner et faire fonctionner l'équipement de
levage.
[0005] Diverses méthodes de soutien et de stabilisation des fondations ont été
développées,
certaines d'entre elles ayant plus de succès que d'autres. Certains problèmes
de sécurité
demeurent et il existe toujours un besoin pour un appareil et une méthode qui
garantissent un
niveau de sécurité élevé.
Sommaire de l'invention
[0006] Ce sommaire est foumi pour présenter une sélection de concepts sous une
forme
simplifiée qui sont décrits plus en détail ci-dessous dans la description
détaillée. Le présent
résumé n'a pas pour but d'identifier les principales caractéristiques ou
caractéristiques
essentielles de l'objet revendiqué, ni d'être utilisé pour aider à déterminer
la portée de l'objet
revendiqué.
[0007] Selon un premier aspect, l'invention consiste en un appareil pour
enfoncer un pieu
dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu,
ledit pieu servant
ensuite à soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment. L'appareil
comprend une chaise
de fondation adaptée pour être fixée à la fondation et comprenant un premier
guide de pieu
adapté pour recevoir le pieu en position verticale; et une tête de presse
adaptée pour être
installée à une distance donnée au-dessus de la chaise de fondation. La tête
de presse
comprend un second guide de pieu adapté pour recevoir le pieu, le premier et
second guides
de pieu étant alignés de façon à permettre au pieu de glisser au travers les
guides de pieu; un
cadre rigide solidaire du second guide de pieu et entourant le second guide de
pieu de façon
à glisser le long du pieu; et deux bras antidérapants disposés de façon
opposée par rapport au
pieu, chaque bras comprenant une extrémité proximale montée au cadre rigide
via un premier
pivot et une extrémité distale se projetant vers le pieu et définissant une
surface antidérapante
une fois en contact avec le pieu. L'appareil comprend en outre un système de
sécurité
comprenant un levier de sécurité relié au cadre rigide, le système de sécurité
étant configuré
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pour relier l'extrémité distale de chaque bras au levier de sécurité, le
levier de sécurité
permettant de pivoter simultanément les deux bras entre une position ouverte
où la surface
antidérapante de chaque bras est éloignée du pieu et une position fermée où la
surface
antidérapante est en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu soit
retenu par les deux
bras de la tête de presse. L'appareil comprend aussi au moins un vérin
hydraulique extensible
et rétractable connectant la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de
presse, chaque
vérin permettant d'appliquer une force sur la tête de presse et enfoncer le
pieu dans le sol
quand le système de sécurité est activé et que les bras antidérapants sont en
position fermée.
[0008] Selon un mode de réalisation préféré, l'appareil comprend une paire de
vérins
hydrauliques extensibles et rétractables connectant la chaise de fondation au
cadre rigide de
la tête de presse, l'appareil définissant alors un plan de symétrie vertical
partageant en deux
longitudinalement la chaise de fondation, la tête de presse et la paire de
vérins hydrauliques.
Chaque premier pivot peut être préférentiellement connecté l'extrémité
proximale du bras
correspondant à une première terminaison du vérin hydraulique correspondant,
une seconde
terminaison du vérin étant connectée via un deuxième pivot à la chaise de
fondation.
[0009] Selon un mode de réalisation préféré, le levier de sécurité peut aussi
comprendre un
troisième pivot reliant le levier au cadre rigide, une extrémité proximale
s'éloignant du
troisième pivot le long du plan de symétrie et formant une poignée pour
actionner le levier,
et une extrémité distale adjacente au troisième pivot. Préférentiellement, le
système de
sécurité comprend en outre pour chaque bras, une barre horizontale d'une
longueur
permettant à une extrémité de la barre de venir s'appuyer sous le bras au
niveau de son
extrémité distale, l'autre extrémité de la barre formant un quatrième pivot
avec une première
extrémité d'une tige perpendiculaire à la barre, une seconde extrémité de la
tige appartenant
au plan de symétrie et formant un cinquième pivot avec la seconde extrémité de
la tige du
bras opposé; et un élément de liaison, par exemple un ressort, appartenant au
plan de symétrie
et reliant le quatrième pivot des tiges avec l'extrémité distale du levier de
façon à ce que
lorsque le levier est abaissé, son extrémité distale remonte entrainant via
l'élément de liaison
les secondes extrémités des tiges vers le haut qui à leur tour déplacent les
barres horizontales
supportant les bras vers le plan de symétrie jusqu'à ce que les surfaces
antidérapantes entrent
en contact avec le pieu.
[0010] Selon un mode de réalisation préféré, la tête de presse comprend aussi
une barre de
retenu portée par le cadre rigide au-dessus du levier entre le pivot et
l'extrémité proximale du
levier de façon à être perpendiculaire au levier, la barre de retenue
permettant d'empêcher le
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levier de se déplacer vers le haut.
[0011] Selon un mode de réalisation préféré, l'extrémité distale de chaque
bras forme une
butée pour retenir la barre du système de sécurité sous le bras correspondant.
[0012] Selon un mode de réalisation préféré, la chaise de fondation comprend
aussi au moins
une plaque verticale connectée au premier guide de pieu et ayant une pluralité
de trous
permettant de boulonner ladite au moins plaque verticale à la fondation.
Préférentiellement,
la chaise de fondation est en forme de L comprenant une aile reliée,
perpendiculairement à
une direction longitudinale du premier guide de pieu, à ladite au moins plaque
verticale, l'aile
formant ainsi une surface épousant une surface inférieure de la fondation. La
chaise de
fondation peut comprendre en outre au moins un anneau de renfort pour
renforcer le premier
guide de pieu, chaque anneau de renfort ayant une section compatible à la
section du guide
de pieu de façon à ce que le guide de pieu s'insère dans chaque anneau de
renfort.
[0013] Selon un mode de réalisation préféré, la surface antidérapante du bras
appartient à un
module de surface interchangeable enchâssé dans l'extrémité distale du bras.
Préférentiellement, le module de surface interchangeable comprend un matériau
polymère
résiliant, par exemple du caoutchouc, formant la surface antidérapante.
[0014] Selon un mode de réalisation préféré, le pieu comprend une pluralité de
modules de
rallonges et s'emboitant l'un dans l'autre de façon à allonger le pieu pour
atteindre le sol
suffisamment dur pour soutenir le pieu.
[0015] Selon un mode de réalisation préféré, le pieu défini une section
carrée, le premier et
second guides de pieu ayant une forme tubulaire de section carrée épousant la
section carrée
du pieu. Préférentiellement, le pieu se termine par un module de pénétration
dans le sol de
forme pyramidale.
[0016] Selon un deuxième aspect, l'invention consiste en une méthode pour
enfoncer un pieu
dans un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu,
ledit pieu servant
ensuite à soulever et stabiliser une fondation d'un bâtiment. La méthode
comprenant les
étapes suivantes :
i. fixer à
la fondation une chaise de fondation comprenant un premier guide de
pieu adapté pour recevoir le pieu;
ii. se munir d'une tête
de presse destinée à être installée à une distance donnée
au-dessus de la chaise de fondation et comprenant :
un second guide de pieu adapté pour recevoir le pieu, le premier et second
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guides de pieu étant alignés de façon à permettre au pieu de glisser au
travers les
guides de pieu;
un cadre rigide embrassant le second guide de pieu de façon à glisser le long
du pieu; et
deux bras antidérapants disposés de façon opposée par rapport au pieu, chaque
bras comprenant une extrémité proximale montée au cadre rigide de façon à
pivoter,
et une extrémité distale se projetant vers le pieu et définissant une surface
antidérapante une fois en contact avec le pieu; la tête de presse supportant :
un système de sécurité comprenant un levier de sécurité relié au cadre rigide,
le système de sécurité étant configuré pour relier l'extrémité distale de
chaque bras au
levier de sécurité, le levier de sécurité permettant de pivoter chaque bras
entre une
position ouverte où la surface antidérapante est éloignée du pieu et une
position
fermée où la surface antidérapante est en contact avec le pieu de façon à ce
que le pieu
soit retenu par la tête de presse;
iii. connecter la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse
avec au
moins un vérin hydraulique extensible et rétractable;
iv. glisser le pieu dans le second guide de la tête de presse puis
dans le premier
guide de la chaise de fondation jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol meuble;
y. le cas échéant, positionner chaque vérin dans une position
étendue maximale;
vi. actionner le système de sécurité de façon à être en position fermée;
vii. actionner simultanément chaque vérin hydraulique de façon à appliquer
une
force sur la tête de presse et enfoncent ainsi le pieu dans le sol; et
viii. le cas échéant, si le pieu n'a pas atteint le sol suffisamment dur
pour soutenir
le pieu; actionner le levier du système de sécurité de façon à ce que les bras
de
la tête de presse soient en position ouverte, la tête de presse remontant sous
l'action de chaque vérin pour revenir à la position étendu maximale; et
ix. le cas échéant, répéter les étapes y) à viii) jusqu'à ce que le pieu
atteigne le sol
suffisamment dur pour soutenir le pieu.
[0017] Selon un troisième aspect, l'invention consiste en méthode pour
soulever et stabiliser
une fondation d'un bâtiment, la méthode incluant les étapes i) à ix) de la
méthode défini ci-
dessus pour chacun des pieux nécessaires pour soulever et stabiliser la
fondation. La méthode
pour soulever et stabiliser la fondation comprend en outre les étapes
suivantes :
x. le cas échéant, retirer chaque vérin et la tête de presse ayant servis à
installer
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un dernier desdits pieux;
xi. soulever la fondation et le bâtiment en exerçant simultanément et de
façon
contrôlée sur chaque pieu une force inverse sur la chaise de fondation
correspondante jusqu'à atteindre une position souhaitée pour la fondation et
le
bâtiment; et
xii. souder de façon permanente chaque pieu à la chaise de fondation
respective
afin de stabiliser le bâtiment.
[0018] Selon un mode de réalisation préféré, dans laquelle l'étape xi)
consiste à installer un
système hydraulique adapté pour s'appuyer sur chaque chaise de fondation, les
systèmes
hydrauliques étant reliés entre eux de façon à soulever la fondation le long
des pieux.
[0019] Selon un quatrième aspect, l'invention concerne un kit pour enfoncer
des pieux le long
d'une fondation, le kit comprenant :
- une tête de presse telle définie ici incluant le système de sécurité tel
que défini ici;
- au moins une chaise de fondation telle que définie ici;
- au moins un vérin hydraulique adapté pour connecter une des chaises de
fondation
à la tête de presse;
- optionnellement, au moins un pieu ou une pluralité de modules de pieux
s'emboitant l'un dans l'autre pour former un pieu; et
- opti onnellement, un manuel d'utilisation du kit.
[0020] Selon un cinquième aspect, l'invention concerne la tête de presse telle
définie ici
incluant le système de sécurité tel que défini ici.
[0021] Selon un sixième aspect, l'invention concerne une chaise de fondation
adaptée pour
être fixée à une fondation d'un bâtiment, la chaise de renfort étant telle que
définie ici.
[0022] Avantageusement, le système de sécurité de l'appareil pour enfoncer les
pieux est
activé ou désactivé par l'opérateur grâce au levier de sécurité en même temps
que l'opérateur
contrôle le système hydraulique enfonçant le pieu dans le sol meuble, assurant
ainsi un
contrôle total lors de l'enfoncement des pieux et bien au-delà des normes de
sécurité
d auj ourd'hui.
[0023] Les caractéristiques de la présente invention qui sont considérées
comme nouvelles et
inventives seront décrites avec plus de détails dans les revendications
présentées ci-après.
Description des dessins
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[0024] Les avantages, objectifs et caractéristiques de la présente invention
seront plus
facilement observables en se référant à la description détaillée suivante qui
sera faite à l'aide
des figures dans lesquelles :
[0025] La Figure 1 illustre un appareil pour enfoncer des pieux installé le
long d'une
fondation selon un aspect préférentiel de l'invention:
[0026] La Figure 2 illustre un appareil pour enfoncer des pieux selon un
aspect préférentiel
de l'invention, en perspective (A), de coté (B) et de face (C);
[0027] Les Figures 3A et 3B illustre une tête de presse incluant le système de
sécurité selon
un aspect préférentiel de l'invention;
[0028] La Figure 4 illustre une tête de presse incluant le système de sécurité
vue de haut
selon un aspect préférentiel de l'invention;
[0029] La Figure 5 est une vue en coupe d'une tête de presse selon la ligne V-
V de la Figure
4;
[0030] La Figure 6 illustre les bras de la tête de presse selon un aspect
préférentiel de
l'invention;
[0031] Les Figures 7A, 7B, 7C, 7D, 7E et 7F illustrent différente chaises de
fondation selon
différents aspects préférentiels de l'invention;
[0032] La Figure 8 illustre un module de pénétration pyramidal du pieu vu en
perspective
arrière (A) ou en perspective avant (B) selon un aspect préférentiel de
l'invention;
[0033] La Figure 9 illustre le module de pénétration pyramidal du pieu de la
Figure 8 en vue
de côté;
[0034] La Figure 10 est une vue en coupe selon la ligne X-X de la Figure 9;
[0035] La Figure 11 est une vue en coupe selon la ligne XI-XI de la Figure 9;
[0036] La figure 12 est un organigramme illustrant la méthode pour enfoncer un
pieu dans
un sol meuble jusqu'à un sol suffisamment dur pour soutenir le pieu selon un
aspect
préférentiel de l'invention; et
[0037] La figure 13 est un organigramme illustrant la méthode pour soulever et
stabiliser une
fondation d'un bâtiment selon un aspect préférentiel de l'invention.
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Description détaillée de l'incarnation préférée
[0038] Un nouvel appareil et méthode seront décrits ci-après. Même si
l'invention sera
décrite en prenant pour exemple une ou plusieurs incarnations préférées, il
est important de
comprendre que ces incarnations préférées sont utilisées afin d'illustrer
l'invention et non
afin d'en limiter la portée.
[0039] Tel qu'illustré dans la Figure 1, l'invention consiste selon un premier
aspect en un
appareil (1) pour enfoncer un pieu (3) dans un sol meuble (5) jusqu'à un sol
suffisamment
dur (7) pour soutenir le pieu, par exemple un substrat rocheux ou jusqu'à ce
que la résistance
de la pile soit égale au poids de compression de la structure à soulever. Le
pieu (3) une fois
enfoncé jusqu'au sol (7) sera utilisé en collaboration avec d'autres pieux
installer de la même
manière pour soulever et stabiliser une fondation (9) d'un bâtiment (11) selon
la méthode qui
sera décrite plus en détail ci-après.
[0040] Tel qu'illustré sur la Figure 1, la fondation comprend généralement un
mur extérieur
vertical (91) et une surface inférieure horizontale (93) ou perpendiculaire au
mur extérieur.
Les fondations sont généralement constituées de dalles de béton ou comprennent
une semelle
(95) sur laquelle repose un mur de fondation. La semelle (95) est généralement
plus large que
le mur de fondation (93) afin de répartir le poids de la structure sur une
plus grande surface
de la terre porteuse. Dans la mesure où la présente invention permet in ,fine
de soulever la
fondation d'un bâtiment pour stabiliser le niveau ou l'horizontalité du
bâtiment, il faut
comprendre que les termes vertical et horizontal sont donnés à titre
indicatif de la
direction des éléments décrits les uns par rapport aux autres, en prenant
comme référentiel
l'horizontalité de la base de la fondation.
[0041] Le pieu (3) peut être en un seul morceau, mais généralement il est
divisé en plusieurs
modules (31) qui s'emboitent les uns aux autres de façon à allonger le pieu
(3) au fur et à
mesure que ce dernier est enfoncé dans le sol meuble (5) afin de pouvoir
atteindre le sol dur
(7). Le pieu (3) se termine généralement par un module de pénétration (40) en
forme de pointe
afin de faciliter la pénétration du pieu dans le sol meuble. Les modules des
pieux et de
pénétration seront décrits plus en détails ci-après en référence aux Figures 8
à 11.
[0042] L'appareil pour enfoncer les pieux (1) comprend en premier lieu une
chaise de
fondation (13) adaptée pour être fixée à la fondation (9), généralement par
boulonnage de la
chaise au mur (91) de la fondation. La chaise est généralement fabriquée de
plaques et
éléments d'acier soudés entre eux. Tel que détaillé sur les Figures 2 et 7, la
chaise de fondation
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(13) comprend un premier guide de pieu (131), généralement vertical, adapté
pour recevoir
le pieu (3) en position verticale. Le guide (131) peut être un élément
tubulaire dont la section
est compatible à la section du pieu correspondant afin de pouvoir glisser et
guider le pieu
verticalement. Le pieu montré ici est de section carrée et par conséquent la
section du guide
est aussi carrée. On comprendra que d'autres formes de section de pieu et de
guide peuvent
être envisagées sans sortir de l'étendu de la protection conférée par
l'invention. Par exemple,
les pieux et les guides de pieu peuvent avoir peuvent avoir une forme
cylindrique.
[0043] Les figures 7A à 7F décrivent trois options de chaises de fondations
(13) qui
permettent une installation de la chaise en fonction de la forme ou la nature
de la fondation
et de la base de celle-ci. Selon un mode de réalisation préféré, la chaise de
fondation peut
comprendre aussi une plaque verticale (132), en général deux plaques soudées
de part et
d'autres du guide de pieu (131) et ayant une pluralité de trous (133)
permettant de boulonner
la chaise de fondation (13) à la fondation (9), en particulier au mur vertical
(91) de cette
dernière. La chaise de fondation peut comprendre en outre des éléments de
fixation (134)
munis d'orifices (135) pour fixer par pivot le ou les vérins hydrauliques à la
chaise.
Préférentiellement, tel qu'illustré sur les Figures 7A ou 7D, la chaise de
fondation peut être
en forme de L comprenant une aile perpendiculaire (135) à la direction
longitudinale du
premier guide de pieu (131) de façon à former une surface (136) épousant la
surface
inférieure de la fondation (93). L'aile (135) permet d'augmenter le support et
le contact entre
la chaise et la fondation lors de l'élévation de celle-ci. De plus, la chaise
de renfort peut
comprendre un point de soudure (138), généralement un orifice positionné sur
la surface avant
du premier guide de pieu, afin de faciliter et/ou permettre la fixation du
pieu à la chaise de
renfort par soudage.
[0044] Tel qu'illustré sur les Figures 7D à 7E, la chaise de fondation (13)
peut aussi
comprendre au moins un anneau de renfort (139) pour renforcer le premier guide
de pieu
(131), chaque anneau de renfort ayant une section compatible à la section du
guide de pieu
de façon à ce que le guide de pieu s'insère dans chaque anneau de renfort. Si
le premier guide
long est long, comme l'exemple de la Figure 7E, deux anneaux de renforts (139)
seront soudés
aux deux extrémités opposées du guide de pieu (131).
[0045] Tel qu'illustré sur la Figure 1, et plus en détail sur les Figures 2 à
6, l'appareil
comprend aussi une tête de presse (15) adaptée pour être installée à une
distance donnée au-
dessus de la chaise de fondation (13). Cette distance est relative à la
longueur des vérins
utilisés. La tête de presse (15) comprend un second guide de pieu (151) adapté
pour recevoir
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le pieu (3). Les premier et second guides de pieu (131, 151) sont alignés de
façon à permettre
au pieu de glisser au travers les guides de pieu. La tête de presse (15)
comprend aussi un cadre
rigide (152) solidaire du second guide de pieu (151) et entourant le second
guide de pieu de
façon à glisser le long du pieu. Deux bras antidérapants (153) sont disposés
de façon opposée
par rapport au pieu. Chaque bras comprend une extrémité proximale (154) montée
au cadre
rigide via un premier pivot (Pl) et une extrémité distale (155) se projetant
vers le pieu et
définissant une surface antidérapante (156) une fois en contact avec le pieu
(3). Tel qu'illustré
sur les Figures 5 et 6, la surface antidérapante (156) peut appartenir à un
module de surface
interchangeable (157) enchâssé dans l'extrémité distale (155) du bras (153).
Le module peut
être constitué d'un matériau polymère résiliant, par exemple de type
caoutchouc, afin de
favoriser l'effet antidérapant de la surface (156). L'opérateur pourra
facilement changer le
module de surface (157) quand ce dernier deviendra trop usé après utilisation.
La surface du
module de surface pourra être adaptée à la surface exposée du pieu (3) en
contact. Une surface
plate sera préférée pour un pieu de section carrée tel qu'illustré dans les
figures. Une surface
antidérapante de forme concave pourra être préférée pour un pieu de section
tubulaire ou
circulaire.
[0046] Tel qu'illustré sur les Figures 3 et 4, les bords opposés du cadre
rigide (152) peuvent
former une paire de poignées (165) permettant de facilement manipuler et de
façon sécuritaire
la tête de presse (15) lors du montage et démontage de l'appareil (1).
[0047] L'appareil (1) comprend en outre un système de sécurité (20) comprenant
un levier
de sécurité (201) qui permet à l'opérateur d'actionner de façon sécuritaire la
tête de presse
(15) lors de l'enfoncement du pieu. Le système de sécurité (2) est relié au
cadre rigide (152)
et est configuré pour relier l'extrémité distale (155) de chaque bras (153) au
levier de sécurité
(201). Le levier de sécurité (201) permet de faire pivoter simultanément les
deux bras entre
une position ouverte ou inactive dans laquelle la surface antidérapante (156)
de chaque bras
(153) est éloignée du pieu et ce dernier peut alors glisser au travers du
guide pieu (151), et
une position fermée ou active dans laquelle la surface antidérapante (156) des
deux bras est
en contact avec le pieu de façon à ce que le pieu soit retenu par les deux
bras de la tête de
presse formant une mâchoire.
.. [0048] L'appareil (1) comprend aussi au moins un vérin hydraulique (30)
extensible et
rétractable connectant la chaise de fondation (13) au cadre rigide (152) de la
tête de presse
(15), chaque vérin permettant d'appliquer une force sur la tête de presse et
enfoncer le pieu
dans le sol quand le système de sécurité est activé et que les bras
antidérapants sont en position
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fermée ou active. Selon le mode de réalisation préféré illustré sur les
Figures, l'appareil (1)
comprend une paire de vérins hydrauliques (30) extensibles et rétractables
connectant la
chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse. L'appareil (1)
défini alors un plan de
symétrie vertical (S sur la Figure 2C) partageant en deux longitudinalement la
chaise de
fondation, la tête de presse et la paire de vérins hydrauliques. Pour chaque
vérin hydraulique
(30), une première terminaison du vérin (301) est connectée à la tête de
presse au niveau de
l'extrémité proximale du bras (154) correspondant et la terminaison opposée du
vérin (302)
est connectée via un deuxième pivot (P2) à la chaise de fondation. Chaque
vérin hydraulique
(30) peut comprendre une poignée (303) afin de manipuler facilement et de
façon sécuritaire
chaque vérin lors du montage ou démontage de l'appareil (1).
[0049] Tel qu'illustré en particulier sur les Figures 2 à 6, la première
terminaison du vérin
(301) est connectée à la tête de presse via le même premier pivot (P1) aussi
utilisé pour
maintenir et pivoter le bras correspondant de la tête de presse. L'extrémité
proximale (154)
de chaque bras définit un U inversé (158) suffisamment large pour accueillir
la terminaison
du vérin (30). Les parois du U inversé qui se font face sont chacune munies
d'un orifice (159)
alignés. Des orifices similaires (160) sont présents sur le cadre rigide
(152). Finalement, la
terminaison (301) du vérin (30) est munie d'un orifice identique. Le pivot
(PI) est alors formé
par une clef (161), en forme de tube, configurée pour s'insérer dans tous les
orifices alignés
du cadre rigide (160), les orifices de l'extrémité proximale du bras en forme
de U inversé
(159) et de la terminaison (301) du vérin. La clef (161) peut être munie à une
extrémité d'un
anneau de retenu (162) et à l'extrémité opposée d'une goupille de sécurité
(163). L'opérateur
peut alors facilement démonter l'appareil en retirant la goupille de sécurité,
puis en retirant
la clef à l'aide de l'anneau de retenu en tirant sur ce dernier afin de
supprimer le pivot (P1).
Les bras et les vérins sont alors séparer du cadre rigide. Inversement, la
clef permet un
remontage facile et rapide de l'appareil quand ce dernier doit être déplacé
pour enfoncer un
autre pieu.
[0050] La présente invention a comme avantage d'inclure un levier de sécurité
(201)
facilement man uvrable par l'opérateur. Selon un mode de réalisation préféré
illustrée sur
les Figures 2 à 6, le levier de sécurité (201) est relié au cadre rigide (152)
via un troisième
pivot (P3). L'extrémité proximale (202) du levier (201) s'éloigne du troisième
pivot (P3) le
long du plan de symétrie et peut comprendre une poignée (203) pour actionner
le levier.
L'extrémité distale (204) du levier (201) est adjacente au troisième pivot
(P3). La tête de
presse (15) comprend une barre de retenu (205) portée par le cadre rigide
(152) au-dessus du
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levier entre le pivot (P3) et l'extrémité proximale (202) de façon à être
perpendiculaire au
levier pour limiter le déplacement de ce dernier vers le haut, évitant ainsi
d'endommager le
système de sécurité (20). En effet, lors de l'enfoncement d'un pieu et du
déplacement de la
tête de presse vers le bas sous l'effet des vérins, le levier pourrait être
accroché ou retenu ce
qui entrainerait l'ouverture des bras avant que le vérin n'ait atteint sa
position contractée
maximale.
[0051] Le système de sécurité (20) de l'appareil (1) comprend aussi pour
chaque bras, une
barre horizontale (206) d'une longueur permettant à une extrémité de la barre
de venir
s'appuyer sous le bras (153) au niveau de son extrémité distale, l'autre
extrémité de la barre
(206) formant un quatrième pivot (P4) avec une première extrémité d'une tige
(207)
perpendiculaire à la barre. La seconde extrémité de la tige (207) appartient
au plan de symétrie
(S) et forme un cinquième pivot (P5) avec la seconde extrémité de la tige du
bras opposé (voir
Fig. 3A). Le cinquième pivot (P5) et l'extrémité distale (204) du levier sont
reliés par un
élément de liaison, par exemple un ressort (208) appartenant au plan de
symétrie. Lorsque le
levier est abaissé, son extrémité distale (204) remonte entrainant via
l'élément de liaison les
secondes extrémités des tiges (207) vers le haut qui à leur tour déplacent les
barres
horizontales (206) supportant les bras (153) vers le plan de symétrie jusqu'à
ce que les
surfaces antidérapantes (156) entrent en contact avec le pieu (3).
[0052] Selon un mode de réalisation préféré et illustré sur les Figures 5 et
6, l'extrémité
distale de chaque bras (155) peut former une butée (164) pour retenir la barre
horizontale
(206) du système de sécurité sous le bras (153) correspondant.
[0053] Tel que montré sur la Figure 1, les pieux (3) qui seront enfoncer dans
le sol peuvent
comprendre plusieurs modules de rallonges (31) s'emboitant l'un dans l'autre
(32) de façon
à allonger le pieu suffisamment pour atteindre le sol suffisamment dur pour
soutenir le pieu.
Sur les Figures, le pieu (3) défini une section carrée, le premier et second
guides de pieu ayant
une forme tubulaire de section carrée épousant la section carrée du pieu.
Préférentiellement,
le pieu se termine par un module de pénétration dans le sol (40). La forme
pyramidale illustrée
sur les Figures 1 et 8 à 11 favorise une pénétration rectiligne dans le sol
meuble (5). La
pyramide à quatre cotés (401) comprend une base (402) adaptée pour former une
section male
qui s'emboite dans un premier module de pieu (31) de section carrée formant
une section
femelle compatible (non montrée). La solidité de la base est renforcée, et
l'emboitement et le
maintien du module de pénétration sur le pieu est favorisée, par la présence
de tubulures (403)
formant les quatre coins de la base (402). Les tubulures sont configurées pour
s'emboiter dans
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des rigoles compatibles (non montrées) d'une section femelle du pieu. Les
modules de
rallonges des pieux peuvent comprendre une section male similaire à la base du
module de
pénétration et une section femelle opposée pour accueillir la section male du
module suivant.
Tel que montré sur les Figures 8 à 11, la section de la base (402) peut se
rétrécir en s'éloignant
de la tête pyramidale afin de favoriser l'emboitement du module de pénétration
dans le
premier module de pieu (31). Finalement, la pointe de la pyramide (405) peut
avoir une
surface plate renforçant la solidité de la pointe tout en assurant un meilleur
contact entre le
pieu et le sol suffisamment dur (7) pour soutenir le pieu (3).
[0054] Selon un deuxième aspect de l'invention illustrée par l'organigramme de
la Figure 12,
il est décrit une méthode pour enfoncer un pieu dans un sol meuble jusqu'à un
sol
suffisamment dur pour soutenir le pieu, par exemple un sol rocheux. Le pieu en
collaboration
avec d'autres pieux enfoncés de la même manière servent ensuite à soulever et
stabiliser la
fondation du bâtiment.
[0055] La méthode (1000) comprenant les étapes suivantes :
i, fixer à la fondation la chaise de fondation, par exemple par boulonnage
de la
chaise au béton de la fondation, la chaise comprenant un premier guide de pieu
adapté pour recevoir le pieu (1001);
ii. se munir d'une tête de presse destinée à être installée à une
distance donnée
au-dessus de la chaise de fondation (1002), la tête de presse comprenant :
un second guide de pieu adapté pour recevoir le pieu, le premier et second
guides de pieu étant alignés de façon à permettre au pieu de glisser au
travers les
guides de pieu;
un cadre rigide embrassant le second guide de pieu de façon à glisser le long
du pieu; et
deux bras antidérapants disposés de façon opposée par rapport au pieu, chaque
bras comprenant une extrémité proximale montée au cadre rigide de façon à
pivoter,
et une extrémité distale se projetant vers le pieu et définissant une surface
antidérapante une fois en contact avec le pieu; et la tête de presse
supportant :
un système de sécurité comprenant un levier de sécurité relié au cadre rigide,
le système de sécurité étant configuré pour relier l'extrémité distale de
chaque bras au
levier de sécurité, le levier de sécurité permettant de pivoter chaque bras
entre une
position ouverte où la surface antidérapante est éloignée du pieu et une
position
fermée où la surface antidérapante est en contact avec le pieu de façon à ce
que le pieu
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soit retenu par la tête de presse;
iii. connecter la chaise de fondation au cadre rigide de la tête de presse
via au
moins un vérin hydraulique extensible et rétractable, de préférence une paire
de vérins (1003);
iv. glisser le pieu dans le second guide de la tête de presse puis dans le
premier
guide de la chaise de fondation jusqu'à ce que le pieu atteigne le sol meuble
(1004);
y. le cas échéant, positionner chaque vérin dans une position étendue
maximale
(1005);
vi. actionner le levier du système de sécurité de façon à être en position
fermée
(1006);
vii. actionner simultanément chaque vérin hydraulique de façon à ce que ces
derniers appliquent une force sur la tête de presse et enfoncent ainsi le pieu
dans le sol (1007); et
viii. le cas échéant, si le pieu n'a pas atteint le sol suffisamment dur
pour soutenir
le pieu; actionner le levier du système de sécurité de façon à être en
position
ouverte, permettant ainsi de libérer les bras de la tête de presse, cette
dernière
remontant sous l'action des vérins pour revenir à la position étendu maximale
(1008); et
ix. le cas échéant, répéter les étapes y) à viii) jusqu'à ce que le pieu
atteigne le sol
suffisamment dur pour soutenir le pieu (1009).
[0056] Selon un troisième aspect, l'invention consiste en méthode pour
soulever et stabiliser
une fondation d'un bâtiment (2000). La méthode comprend en premier lieu les
étapes i) à ix)
de la méthode définie ci-dessus pour enfoncer le long de la fondation les
pieux nécessaires
pour soulever et stabiliser la fondation. La méthode pour soulever et
stabiliser la fondation
comprend en outre les étapes suivantes :
x. le cas échéant, retirer la paire de vérins et la tête de presse ayant
servies à
installer un dernier pieu des pieux nécessaires pour soulever et stabiliser la
fondation (2001);
xi, soulever la fondation et le bâtiment en exerçant simultanément et de
façon
contrôlée sur chaque pieu une force inverse sur la chaise de fondation
correspondante jusqu'à atteindre une position souhaitée pour la fondation et
le
bâtiment (2002); et
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xii. souder de
façon permanente chaque pieu à la chaise de fondation respective
afin de stabiliser le bâtiment (2003).
[0057] Selon un mode de réalisation préféré, l'étape xi) (2002) consiste à
installer un
ensemble de systèmes hydrauliques, chaque système étant adapté pour s'appuyer
sur une des
chaises de fondation installé en collaboration avec le pieu retenu
verticalement par le premier
guide pieu. Les systèmes hydrauliques sont reliés entre eux de façon à
fonctionner
simultanément et sous contrôle de l'opérateur afin de soulever la fondation le
long des pieux.
[0058] Selon un autre aspect, l'invention concerne un kit pour enfoncer des
pieux le long
d'une fondation, le kit comprenant :
- une tête de presse telle définie ci-dessus incluant le système de sécurité
tel que
défini ici;
- au moins une chaise de fondation telle que définie ci-dessus;
- au moins un vérin hydraulique, préférentiellement une paire de vérins
hydraulique,
adaptés pour connecter une des chaises de fondation à la tête de presse;
- optionnellement, au moins un pieu ou une pluralité de modules de pieux tels
que
définis ici; et
- optionnellement, un manuel d'utilisation du kit.
[0059] Selon un autre aspect, l'invention concerne la tête de presse telle
définie ici incluant
le système de sécurité tel que défini ici. L'invention concerne aussi les
chaises de fondations
décrites ici.
[0060] Avantageusement, le système de sécurité de l'appareil pour enfoncer les
pieux est
activé ou désactivé par l'opérateur grâce au levier de sécurité en même temps
que l'opérateur
contrôle le système hydraulique enfonçant le pieu dans le sol meuble, assurant
ainsi un
contrôle total lors de l'enfoncement des pieux et bien au-delà des nonnes de
sécurité
d' auj ourd' hui.
[0061] Bien qu'elle ait été décrite à l'aide d'une ou plusieurs incarnations
préférées, il faut
bien comprendre que la présente invention peut être utilisée, employée et/ou
incarnée dans
une multitude d'autres formes. Ainsi, les revendications qui suivent doivent
être interprétées
de façon à inclure ces différentes formes tout en restant à l'extérieur des
limites fixées par
l'art antérieur.
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