<Desc/Clms Page number 1>
Procédé d'ancrage de fils en acier à haute limite élastique.
Dans les constructions de génie civil et tout spé- cialement dans les constructions en béton précontraint, on emploie de plus en plus fréquemment des fils en acier à haute limite élastique. Dans la plupart des cas, une extrémité des fils est d'abord fixée en un point de la construction; les fils sont ensuite tendus (généralement à des tensions très fortes) après quoi la seconde extrémité en est fixée à un autre point de la même ou d'une autre construction.
Il est souhaitable, et très souvent indispensable, de réduire au strict minimum l'encombrement du dispositif de fixation des câbles. Or, la nature de l'acier exclut l'emploi de certains procédés courants tels que la fixation par soudure, ou celle par emploi de vis et d'écrou.
Les systèmes de fixation ou d'ancrage employés jus- qu'à ce jour peuvent être divisés en deux groupes, à savoir: a) systèmes utilisant l'adhérence entre le fil et un matériau qui l'enrobe, le matériau généralement utilisé étant le béton ou le mortier.
<Desc/Clms Page number 2>
b) Systèmes utilisant la résistance par frottement entre les fils et un bloc en acier, en béton ou en un autre matériau, en serrant les fils contre ce bloc au moyen d'un cône ou d'une clavette.
Les systèmes sub b) sont généralement onéreux. Ils peuvent présenter, en outre, un sérieux inconvénient. En effet, à la mise sous tension des fils, la force de traction peut dé- passer la résistance développée par le frottement statique entre ces fils et le bloc et la clavette entre lesquels ils sont serrés. A ce moment, les fils glissent, entraînant géné- ralement le cône ou la clavette. Ce glissement ne s'arrête qu'au moment où la force de traction se trouve de nouveau équilibrée par la résistance due au frottement dynamique lequel s'accroît en raison de l'augmentation de la pression entre les fils et le bloc. Le terme de ce glissement est marqué par un choc qui provoque des tensions très élevées dans le bloc et le cône ou la clavette.
Les systèmes sous a) sont fondés sur l'adhérence du fil à un matériau qui l'enrobe. Pour des fils lisses et droits, cette adhérence est de valeur modeste surtout quand il s'agit de fils relativement gros.
Aussi leur longueur d'ancrage doit-elle être assez considérable. Comme elle dépasse généralement la place qui pourrait être disponible à cet effet, on envisage de plier les fils sur la longueur d'ancrage. Le bloc d'ancrage devient alors moins long, mais aussi plus encombrant dans les dimen- sions transversales.
On a tenté également d'utiliser des fils à surfaces rugueuses, tels que fils à empreintes, fils tordus, etc., avec lesquels on obtient une adhérence plus élevée au matériau en- robant. Ces fils sont cependant de fabrication plus coûteuse que celle des fils lisses. De plus, leur forme spéciale ne permet pas de recommander leur emploi lorsqu'ils doivent être enrobés par injection.
<Desc/Clms Page number 3>
La présente invention a pour but de remédier aux in- convénients ci-dessus et de procurer un procédé donnant toute satisfaction notamment au point de vue de l'espace réduit et basé sur l'emploi de fils lisses avec utilisation de l'adhé- rence entre ces fils et un matériau enrobant.
Ce procédé est caractérisé en ce que l'extrémité des fils après avoir reçu sur une longueur réduite une ondulation en sens alternatif et à petit rayon de courbure, est enrobée dans du béton ou du mortier armé d'un frettage approprié et en ce que les fils ne sont mis sous tension que lorsque le bé- ton a atteint le taux de résistance exigé.
Afin de bien faire comprendre l'invention, on décrira ci-après à l'aide des dessins comment le procédé, qui en fait l'objet, peut être mis en pratique.
Les figures 1 et 1A se rapportent à un premier mode de réalisation, la figure 1 étant une coupe par la ligne B-B dans la figure 1A et la figure 1A une coupe par la ligne A-A dans la figure 1.
Les figures 2 et 21 se rapportent à un second mode de réalisation, la figure 2 étant une coupe par la ligne B-B dans la figure 2A et la figure 2A une coupe par la ligne A-A dans la figure 2.
Les figures 3,4 et 5 sont destinées à illustrer des applications pratiques du procédé.
Ainsi que cela ressort des figures 1, 1A, 2 et 2A dans le procédé d'ancrage suivant l'invention:
1) l'extrémité du fil 1 à ancrer reçoit sur une longueur réduite une ondulation 8 dont les courbes à petits rayons se suivent en sens alternatifs, mais dans un même plan ;
2) cette extrémité est enrobée sur toute la longueur de l'ondulation dans un béton ou un mortier de fiment 2.
3) ce béton ou ce mortier est renforcé par un frettage en acier doux ou en acier à haute limite élastique composé: a/ soit d'un fil 3 roulé en spires serrées qui joue également le rôle de coffrage du bloc d'ancrage 2(fig.l et lA); @
<Desc/Clms Page number 4>
b/ soit, concurremment, de nappes de fils ondulés dans des plans parallèles entre eux et aux plans des fils à ancrer et d'un fil en spire 5 enveloppant l'ensemble du bloc (fig. 2 et 2A). Dans ce cas, la fabrication du bloc nécessite un coffrage 6.
Ce procédé présente une série d'avantages qui peuvent être résumés comme suit :
1 ) l'ondulation des fils peut être réalisée avec les moyens normaux de pliage à froid de petites barres laminées, c'est-à-dire très économiqiement.
2 ) A l'effort de traction dans le fil on oppose la résistance provenant à la fois de l'adhérence au matériau en- robant et de la raideur propre du fil. En effet, pour glisser, le fil doit vaincre son adhérence au mortier ou au béton, que l'on augmente considérablement par la forme ondulée qu'il a reçue et sa propre raideur qui s'oppose à la modification de for- me en sens alternatifs que lui impose le mortier ou le béton enrobant. Son efficacité permet donc de réaliser ce dispositif sur une faible longueur.
3 ) Grâce à l'emploi d'un frettage approprié le maté- riau enrobant est rendu apte à résister aux efforts de sollici- tation importants qui l'affectent à la mise sous tension des fils.
Lors de la mise en pratique du procédé, on doit envisa- ger les deux cas suivants:
I - le bloc d'ancrage est fabriqué séparément et appor- té à l'élément de construction au moment de la mise sous ten- sion des fils.
II - une partie de l'élément armé par les fils peut être traitée de façon à devenir elle-même bloc d'ancrage.
Dans le premier cas, on doit encore distinguer deux sous-hypothèses: a/après mise sous tension des fils le bloc d'ancrage reste distinct de l'élément de construction.
<Desc/Clms Page number 5>
b/ après mise sous tension des fils, le bloc d'an- crage est solidarisé avec l'élément de construction qu'il sert.
EMI5.1
glJ22!h2..L 5XB2ëµê..-â Phase 1 - Les fils 1 qui doivent assurer la précontrainte de la poutre 7 sont coupés à la longueur voulue. Chacun reçoit à son extrémité et sur une longueur réduite une ondulation 8 en sens alternatif, à petit rayon de courbure, maintenue dans un même plan.
Les fils sont ensuite réunis en faisceaux suivant la position qu'ils doivent prendre dans le corps de la poutre; leur extrémité ondulée est introduite sur toute sa longueur dans un frettage cylindrique 3 en fils d'aèier doux ou d'acier à haute limite élastique.
On coule aussitôt à l'intérieur du coffrage formé par le frettage 3 un béton 2 ou un mortier de ciment qu'on laisse durcir jusqu'au moment où il atteint le taux de résis- tance approprié.
Il est à remarquer que la description de cette phase suppose l'exécution d'un bloc d'ancrage du type décrit à la figure 1. Il est évident que ce bloc peut aussi bien être du type de la figure 2. Dans ce dernier cas, après leur mise en faisceaux, les extrémités ondulées des fils sont posées dans un coffrage 6 qui reçoit également le frettage 4 en nappes et en spires 5 décrit plus haut. Le béton 2 est ensuite coulé à l'intérieur de ce coffrage.
Phase 2. - Indépendamment de l'opération de la phase 1, on procède au bétonnage de la poutre 7 en y ménageant les orifices et conduits 9 destinés à recevoir les fils d'acier 1.
On laisse ensuite durcir le béton jusqu'au moment où il atteint le taux de résistance approprié.
Phase 3 - Sitôt atteint le degré de durcissement requis tant pour la poutre que pour le bloc d'ancrage, les fils 1 sont
<Desc/Clms Page number 6>
introduits dans la poutre 7 par leur extrémité libre jusqu'au moment où le bloc d'ancrage 10 vient buter contre la paroi 11 d'aboutsde la poutre 7.
A l'autre extrémité de la poutre, les fils 1 sont alors repris (en V) par des vérins qui les portent à la ten- sionrequise; ils sont ensuite ancrés à cette extrémité au moyen d'un dispositif adéquat (par exemple ancrage en acier).
Le bloc d'ancrage que la tension des fils maintient contre la poutre, reste donc bien distinct de celle-ci.
Hypothèse I b
Le processus de fabrication reste le même que dans le cas Ia.
Néanmoins lors du bétonnage de la poutre 7, on ménage non seulement les orifices et conduits 9 destinés à recevoir les fils 1 mais aussi un logement 12 pour le bloc d'ancrage.
Lors de l'introduction des fils dans la poutre, le bloc d'ancrage vient donc buter à l'intérieur de ce logement 12 ; après la mise sous tension et l'ancrage des fils à l'au- tre extrémité, une couche de béton 13 vient fermer l'orifice du logement et solidariser le bloc d'ancrage avec la poutre.
Hypothèse II
Une partie de l'élément mis sous tension par les fils peut être traitée de façon à servir de bloc d'ancrage.
On peut prendre l'exemple d'une poutre creuse en béton précontraint (figure 5).
Phase 1 - Les fils 1 qui doivent assurer la précontrainte de cette poutre après avoir été coupés à longueur voulue, reçoi- vent à leur extrémité une ondulation en sens alternatifs, à petit rayon de courbure, maintenue dans un même plan. On prépare, par ailleurs, un frettage 3 de forme cylindrique ou un frettage 4 en nappes.
Phase 2 - Lorsque le coffrage des parois de la poutre 7 est terminé, on pose les fils 1 à la place qu'ils doivent défini-
<Desc/Clms Page number 7>
tivement occuper concurremment avec l'armature normale en acier doux. Leur extrémité ondulée s'intègre donc dans la paroi d'about de la poutre: on a soin de l'entourer des frettages (3 ou 4) qui ont été préparés.
Le bétonnage de la poutre est aussitôt entamé.
Phase - Lorsque le béton de la poutre a atteint le taux de résistance requis, on commence la mise sous tension des fils.
R e v e n d i c a t i o n s .
1/ Procédé d'ancrage de fils ou de tiges en scier à haute limite élastique servant d'armatures destinées principa- lement au béton précontraint, caractérisé en ce que l'extrémité des fils, après avoir reçu sur une longueur réduite une ondula- tion dont les courbes à petits rayons se suivent en sens alterna- tifs mais dans un même plan, est enrobée sur toute la longueur de l'ondulation dans un béton ou un mortier de ciment armé d'un frettage et en ce que les fils ne sont mis sous tension que lors- que le béton d'enrobage a atteint un taux de résistance tel que à l'effort de traction dans le fil s'opposent la résistance pro- venant à la fois de l'adhérence au matériau enrobant et de la raideur propre du fil.