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Procédé et moyens d'ancrage et de mise sous tension d'armatures dans les poutres en béton et autres matériaux.
La présente invention concerne la précontrainte des maté- ri aux et elle a pour obj et un nouveau mode d'application, aux pou- tres en matériaux peu résistants à l'extension, d'une compression préalable de sens opposé aux tensions exercées par les charges per- manentes ou variables que ces poutres sont destinées à supporter: Le terme "poutre" est employé ici dans un sens très large, englo- bant tous ouvrages tels que colonnes, poteaux, hourdis, traverses de chemins de fer, pièces de ponts et de charpentes, tuyaux, en béton ou autres matériaux pierreux, en bois, métal, matériaux mou- lés ou agglomérés, que ces poutres soient faites d'une pièce ou de plusieurs pièces juxtaposées, de même ma.tière ou de matières dif- f érentes.
En vue d'appliquer à des poutres en béton une compression préalable il est connu de munir ces poutres, lors de leur fabrica- tion, de trous, conduits ou évidements s'étendant dansla direc- tion des efforts de tension auxquels elles auront à résister, d'y placer des armatures de fer ou d'acier et de mettre celles-ci sous tension à l'aide de vérins appropriés. Afin de reporter sur la poutre les efforts qui doivent la mettre sous compression, des dis- positifs d'ancrage des armatures doivent être prévus à ses deux extrémités. D'abord ancrées à uhe extrémité, les armatures sont saisies à l'autre extrémité et mises sous tension par un appareil de traction, après quoi on procède à l'ancrage de cette dernière extrémité.
A cet effet, il a notamment été proposé de caler les extrémités des armatures sous tension dans une cavité armée for- mant le prolongement du trou ou conduit dans lequel les armatures sont passées. Ces moyens d'ancrage ou de serrage ont l'inconvénient d'être d'une manipulation compliquée et d'exiger un appareillage spécial; de plus, ils ne permettent ni de modifier la tension une foi s donnée aux armatures, ni de leur appliquer successivement des tensions graduées.
Suivant la présente invention, on évite ces inconvénients en faisant usage, à l'une au moins des extrémités des armatures, d'une pièce d'attache mobile par rapport à la poutre et par l'in- termédiaire de laquelle la tension est appliquée aux fils ou tiges
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d'annatures fixés dans cette pièce, que l'on bloque ensuite pour reporter sur la poutre la tension imposée aux armatures et la rendre permanente. Ainsi les manipulations sont simplifiées, car il ne faut aucun appareillage spécial et il est plus aisé d'as- surer une bonne fixation de tous les fils d'armature alors qu'ils sont libres que lorsqu'ils sont sous tension. De plus on est maî- tre de détermiher exactement la tension définitive et de la mo- difier si nécessaire.
Enfin, suivant une caractéristique avanta- geuse de l'invention, la position de l'attache par rapport à la poutre peut en tout tenps être réglée afin de rétablir ou de modi- fi er la tension ini ti al e.
Pour mettre le procédé à exécution on utilise une pièce d'attache tubulaire, en acier, dans laquelle les filssont calés. au moyen d'un coin ou fixés d'autre façon. La pièce d'attache est munieintérieurement et extérieurement de solides pas de vis, ou d'autres moyens pour donner prise d'une part à l'appareil de trac- tion destiné à mettre les armature sous tension, d'autre part à un écrou ou autre organe destiné à assurer sa fixation à la poutre.
Une plaque de répartition et/ou des organes de frettage servent à renforcer la poutre au voisinage de la pièce d'attache.
A l'extrémité opposée de la poutre, les armatures sont ancrées de façon analogue entre une pièce d'attache tubulaire et une pièce de se. rage. Ici, toutefois la pièce d'attache peut être fixe par rapport à la poutre. Une plaque de répartition et/ou un frettage peuvent aussi être prévus autour de cette pièce d'atta- che.
Quelques tonnes d'exécution de l'invention sont repré- :=:en tees à ti tre d'exemples sur ledessin annexé :
Fig.l représente une poutre avec pièce d'attache suivant l'invention, pendant l'application de la tension aux armatures.
Figs. 2, 3 et 4 représentent respectivement, à plus grande échelle, quelques formes d'attache fixe.
Fi gs. 5 et 6 représentent l'attache mobile respective- ment avant et pendant Inapplication de la tension.
Fig. 7 montre l'attache mobile fixée en place, dans une poutre dont le mode de renforcement est légèrement mo di fi é.
Fig. 8 est, à une échelleagrandie, une coupe de conduit contenant les armatures. on a figuré sur le dessin des poutres en béton 1 pour- vues d'un ou plusieurs conauits 2 parallèles aux tensions que la poutre aura à supporter. Dans ces conduits sont placés des fils d'acier 3 qui, à une extrémité, sont emprisonnés dans une pièce d'attache constituée d'un tube d'acier 4 dont la paroi intérieure est légèrenent conique et dans laquelle les fils sont fixés au moyen d'une cale 5 également conique. La pièce 4 et la cale 5 sont de préférence en acier moins dur que les fil s, afin que ceux- ci s'y impriment et assurent ainsi une surface de contact suffi- sante pour enpécher tout glissanent.
La pièce d'attache 4 peut être rendue fixe par rapport à la poutre 1 de toute manière appropriée. Dans les exemples des Figs. 1, 2 et 4, la pièce 4 est munie d'un rebord extérieur 6 qui prend appui sur une plaque de répartition 7, noyée ou non dans le béton, un frettage 8 pouvant en outre être prévu (Fig.2). Dans la Fig.3, la pièce 4 est elle-même noyée dans le béton et munie exté-
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rieurement de frettes 9 afin d'assurer une adhérence suffisante au b éton.
Les extrémités opposées des filsd'armature sont fixées, à l'aide d'une cale conique 13, dans une pièce d'attache mobile 10, qui comme la pièce 4, est en acier et de forme tubulaire, lé- gèrement conique à l'intérieur, mais s est en outre munie d'un fi - 1 et extéri eur 11 et, sur unepartie de sa longueur, d'un fil et in- térieur 12 (Figs. 5, 6, 7) faisant suite à la paroi conique. La pièce d'attache 10 peut si on le désire, faire saillie à l'exté- rieur de la poutre, mais il est plus avantageux d'éviter de for- tes saillies et à cet effet le conduit 4 se prolonge par une par- tie 14 d'une section et d'une profondeur telles que la pièce 10 puisse y coulisser et que seule son extrémité dépassé la poutre après le déplaçaient dû à l'allongement des fils (Figs. 1, 6, 7).
Les fils 3 étant calés dans la pièce 10 mise en place clans la cavité 14 (Fig.5), on visse dans le filet 12 de cette pièce une tige filetée 15 constituant l'organe de prise de l'appareil de traction, lequel peut être de tout type connu. On a figuré à la Fig.l un vérin hydraulique dont le cylindre 16 prend appui sur la poutre par des pieds 17, tandisque l'effort de traction est appliqué à la tige 15 par la traverse 18.
A l'aide de cet appareil on applique l'effort de traction voulu, ce qui amène la pièce 10 de la position de la Fig.5 à celle de la Fig.6, puis on bloque celle-ci dans cette dernière position en vissant sur le fil et extérieur 11 un écrou 19 préalablement enfilésur la tige 5. on peut alors relâcher la pression du vérin et enlever l'appareil de traction. L'effort de tension créé dans les fil s d'acier est reporté par l'écrou sur une plaque de répartition 20, éventuellenent avec dispositifde frettage 21, ou autre dispositif équivalent, de manière a maintenir la poutre dans un état de com- pression permanente.
Au lieu d'appliquer directement aux armatures la ten- sion définitive au moyen du vérin, il est avantageux de leur ap- pliquer d'abord une tension légèrenent supérieure,puis de dimi- nuer l'effort de traction et de ne bloquer la pièce d'attache que quand la tension a été ramenée à la valeur désirée.
Dans ce cas l'excédent de traction a pour effet de permettre aux filsd'acier de s'imprimer dans les paroi s des pièces d'attache et de réaliser une surface de contact suffisante pour éviter tout glissenent ul- térieur des fils, dans le cas où 'une surcharge accidentelle vi en- drait augmenter la tension admise comme maximum. on s'assure en même temps que les pièces d'ancrage et le. poutre elle %ne sont capables de supporter des efforts supérieurs à ceux qu'elles au- ront à supporter en service normal. on conçoit que la réalisation de l'invention ci-dessus décrite permet d'agir ultérieurement sur l'écrou pour modifier la tension des armatures en cas de besoin, notamment pour rétablir la tension initiale si celle-ci a été affaiblie par la.
contrac- tion du béton ou toute autre cause.
Le procédé permet aussi de réaliser la mise sous tension par étages, ce qui peut 'être intéressant par exemple lorsque, dans une poutre armée de plusieurs faisceaux de filsd'acier, la mise soustension en une opération d'un seul faisceau pourrait créer des efforts préjudiciables à l'ouvrage. Dans ce cas, l'écrou 19 ou autre organe de blocage peut être mis en place après une ac- tion partielle du vérin, chaque déplacement du vérin étant suivi d'un serrage de l'écrou jusqu'à ce que la tension désirée soit atteinte.
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Bien entendu, au lieu d'être ancrées à, demeure dans la pcutre à l'une de leurs extrémités, les armatures peuvent y être fixées aux deux extrémités par des attaches mobiles telles que 10.
Commeil a été dit, 1''invention est applicable à la précontrainte d'ouvrages de formes et compositions diverses et il est entendu que ues modifications peuvent être apportées aux modes 'exécution décrits, sans sortir du cadre de l'invention.
Ainsi, au lieu de pas de vis, la:pièce d'attache mobile pourrait être muniede saillies ou de perforations étagées afin de p er- mettre l'introduction de colliers ou de broches pour prendre ap- pui sur la poutre.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé d'ancrage et de mise sous tension d'arma- tures métalliques dans les poutres en béton ou/et autres ma.tiè- res peu résistantes à l'extension, caractéri se en ce qu'à l'une au moins de leurs extrémités, les fils ou tiges d'armature, lo- gés oans des trous ou éviuenents de la poutre, sont fixés dans unepièce d'attache mobile, par l'interméoiaire de laquelle on leur applique la tension, , après quoi on bloque cette pièce pour reporter la tension sur la poutre.
2. - Procédé suivant la rrevendi cation 1, caractérisé en ce que l'on applique d'abord aux armatures une tension légère- ment supérieure à celle qu'elles doivent conserver pour augmenter leur liaison avec la pièce d'attache, cette tension étant ensuite ramenée à la valeur désirée.
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Method and means for anchoring and tensioning reinforcements in concrete beams and other materials.
The present invention relates to the prestressing of materials and its object and a new mode of application, to beams made of materials with little resistance to extension, of a prior compression in the opposite direction to the tensions exerted by the beams. permanent or variable loads that these beams are intended to support: The term "beam" is used here in a very broad sense, including all structures such as columns, posts, slabs, railway sleepers, parts of bridges and frames, pipes, concrete or other stony materials, wood, metal, molded or agglomerated materials, whether these beams are made of one piece or of several juxtaposed pieces, of the same material or of different materials. f erent.
With a view to applying prior compression to concrete beams, it is known practice to provide these beams, during their manufacture, with holes, conduits or recesses extending in the direction of the tensile forces to which they will have to withstand. , place iron or steel reinforcements on them and put them under tension using suitable jacks. In order to transfer the forces which must put it under compression on the beam, reinforcement anchoring devices must be provided at both ends. First anchored at uhe end, the reinforcements are gripped at the other end and put under tension by a traction device, after which one proceeds to the anchoring of this last end.
For this purpose, it has in particular been proposed to wedge the ends of the reinforcements under tension in a reinforced cavity forming the extension of the hole or conduit through which the reinforcements have passed. These anchoring or tightening means have the drawback of being complicated to handle and requiring special equipment; moreover, they do not make it possible to modify the tension given to the reinforcements, nor to successively apply graduated tensions to them.
According to the present invention, these drawbacks are avoided by making use, at at least one of the ends of the reinforcements, of an attachment piece movable with respect to the beam and through which the tension is applied. to wires or rods
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of frames fixed in this part, which is then blocked to transfer the tension imposed on the frames to the beam and make it permanent. Thus handling is simplified, since no special equipment is required and it is easier to ensure good fixing of all the reinforcing wires while they are free than when they are under tension. In addition, we are able to determine exactly the final tension and to modify it if necessary.
Finally, according to an advantageous characteristic of the invention, the position of the attachment relative to the beam can at any time be adjusted in order to re-establish or modify the initial tension.
To carry out the process, a tubular steel attachment piece is used, in which the threads are wedged. by means of a wedge or fixed in other way. The fastening piece is provided internally and externally with solid threads, or other means to give grip on the one hand to the traction device intended to put the reinforcements under tension, on the other hand with a nut. or other member intended to ensure its attachment to the beam.
A distribution plate and / or shrinking members serve to reinforce the beam in the vicinity of the attachment part.
At the opposite end of the beam, the reinforcements are anchored in a similar fashion between a tubular fastener and a shank. rage. Here, however, the attachment part can be fixed relative to the beam. A distribution plate and / or a hoop may also be provided around this attachment part.
A few tonnes of execution of the invention are shown: =: as examples on the attached drawing:
Fig.l shows a beam with attachment part according to the invention, during the application of tension to the reinforcements.
Figs. 2, 3 and 4 respectively represent, on a larger scale, some forms of fixed attachment.
Fi gs. 5 and 6 show the movable fastener before and during the application of tension, respectively.
Fig. 7 shows the movable fastener fixed in place, in a beam whose mode of reinforcement is slightly modified.
Fig. 8 is, on an enlarged scale, a section of duct containing the reinforcements. the drawing shows concrete beams 1 provided with one or more conduits 2 parallel to the stresses that the beam will have to withstand. In these conduits are placed steel wires 3 which, at one end, are trapped in an attachment piece consisting of a steel tube 4 whose inner wall is slightly conical and in which the wires are fixed by means a wedge 5 also conical. The part 4 and the wedge 5 are preferably made of steel which is less hard than the wires s, so that the latter are imprinted on them and thus provide a sufficient contact surface to prevent any slippage.
The attachment piece 4 can be made fixed relative to the beam 1 in any suitable manner. In the examples of Figs. 1, 2 and 4, the part 4 is provided with an outer rim 6 which rests on a distribution plate 7, embedded or not in the concrete, a hooping 8 can also be provided (Fig.2). In Fig. 3, part 4 is itself embedded in the concrete and provided with
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rieurement frets 9 to ensure sufficient adhesion to the concrete.
The opposite ends of the reinforcing wires are fixed, by means of a conical wedge 13, in a movable fastening part 10, which like the part 4, is of steel and of tubular shape, slightly conical at the end. inside, but is also provided with a wire - 1 and exterior 11 and, over part of its length, with a wire and interior 12 (Figs. 5, 6, 7) following the wall conical. The fastener 10 can, if desired, protrude outside the beam, but it is more advantageous to avoid strong protrusions and for this purpose the duct 4 is extended by a par- tie 14 of a section and a depth such that the part 10 can slide therein and that only its end beyond the beam after moving it due to the elongation of the wires (Figs. 1, 6, 7).
The wires 3 being wedged in the part 10 placed in the cavity 14 (Fig. 5), a threaded rod 15 constituting the gripping member of the traction device is screwed into the thread 12 of this part. be of any known type. There is shown in Fig.l a hydraulic cylinder whose cylinder 16 is supported on the beam by feet 17, while the tensile force is applied to the rod 15 by the cross member 18.
Using this device, the desired tensile force is applied, which brings the part 10 from the position of Fig. 5 to that of Fig. 6, then it is blocked in this last position by screwing on the wire and outside 11 a nut 19 previously threaded on the rod 5. it is then possible to release the pressure from the jack and remove the traction device. The tensile force created in the steel wires is transferred by the nut to a distribution plate 20, possibly with a shrinking device 21, or other equivalent device, so as to maintain the beam in a state of compression. permed.
Instead of applying the final tension directly to the reinforcements by means of the jack, it is advantageous to first apply a slightly higher tension to them, then to reduce the tensile force and not block the part. only when the tension has been returned to the desired value.
In this case, the excess traction has the effect of allowing the steel wires to imprint themselves in the walls of the fasteners and to achieve a sufficient contact surface to prevent any subsequent slipping of the wires in the case where an accidental overload would increase the voltage allowed as maximum. we ensure at the same time that the anchoring pieces and the. beam it% are only able to withstand stresses greater than those they will have to withstand in normal service. it will be understood that the embodiment of the invention described above makes it possible to act subsequently on the nut to modify the tension of the reinforcements if necessary, in particular to restore the initial tension if the latter has been weakened by the.
contraction of concrete or any other cause.
The method also makes it possible to carry out the tensioning in stages, which can be advantageous for example when, in a beam reinforced with several bundles of steel wires, the tensioning in one operation of a single bundle could create forces. detrimental to the work. In this case, the nut 19 or other locking member can be put in place after partial actuation of the jack, each movement of the jack being followed by tightening of the nut until the desired tension is reached.
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Of course, instead of being anchored to, remains in the other at one of their ends, the frames can be fixed there at both ends by movable fasteners such as 10.
As has been said, 1''invention is applicable to the prestressing of articles of various shapes and compositions and it is understood that ues modifications can be made to the embodiments described, without departing from the scope of the invention.
Thus, instead of screw thread, the movable attachment part could be provided with projections or stepped perforations in order to allow the introduction of collars or pins to take support on the beam.
CLAIMS.
1.- Method of anchoring and tensioning metal reinforcements in concrete beams or / and other materials that are not very resistant to extension, characterized in that at one at their ends, the reinforcing wires or rods, housed in holes or vents in the beam, are fixed in a movable fastener, through which tension is applied to them, after which they are block this part to transfer the tension to the beam.
2. - Method according to rrevendi cation 1, characterized in that one first applies to the reinforcements a tension slightly higher than that which they must keep in order to increase their connection with the attachment part, this tension being then reduced to the desired value.