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ARMATURES'POUR'BETON'PRECONTRAINT;, 9T PROCEDE DE,F*ABRICATION -DE CELLES-CI.
La présente invention a trait aux armatures d'acier pour struc- tures de béton précontraint ou pour structures-de béton ordinaire, du type où une ou plusieurs barres d'armature, adhérentes ou non, s'étendent le long d'une ou de plusieurs dimensions principales d'un hourdis, d'une poutre pré- fabriquée ou analogue.
Dans le but de mettre sous charge des éléments d'armature tra- vaillant à la traction pour structures de béton précontraint, c'est-à-dire de barres ou.de fils métalliques, les éléments d'armature sont généralement fixés à chaque extrémité dans des dispositifs d'ancrage adéquats qui sont ensuite.écartés l'un de l'autre, par exemple par des vérins hydrauliques.
Dans les premiers temps de l'emploi du béton précontraint, l'usage s'était établi d'employer des barres filetées, les filets étant soit taillés soit cy- lindrés à leurs extrémités dans les buts de l'ancrage, de la traction et de la fixation. Les barres faites d'acier commercial normal s'avérèrent bien- tôt inaptes à supporter les tensions élevées requises et à garder en même temps une réserve pour les pertes de traction dues aux contractions du béton par suite du retrait et du flux plastique. Un autre facteur qui fit que l'a- cier commercial ordinaire fut reconnu inadéquat est le cheminement de l'acier . même qui, à cette époque, n'avait été étudié que superficiellement.
Pour cet- te raison, bien des structures primitives de béton précontraint, dans les- quelles l'acier était initialement précontraint à 3.000 kg/cm2 par exemple, perdirent la majeure partie de leur précontrainte et fléchirent de la même manière que les structures de béton armé ordinaire.
Au cours de années suivantes, l'on fit de plus en plus usage de fils d'acier ou de câbles métalliques,!) en tant qu'armatures de précontrainte, et il parut que l'élasticité plus grande et la limite d'élasticité plus éle-
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vée de ces fils et câbles permettaient de créer une réserve adéquate pour les pertes de traction dues au retrait et au flux plastique du béton et au cheminement de l'acier. Divers types de dispositifs d'ancrage destinés à sai- sir les extrémités d'un fil isolé ou à brider des câbles métalliques ont été élaborés ; toutefois, ils ne se sont pas avérés entièrement satisfaisants.
Ainsi, le bridage de câbles métalliques s'avéra coûteux et l'emploi de bri- des, non toujours sûr, car le câble, lorsqu'il est tendu, peut se dévisser de brides d'un certain type, tandis que les brides d'autres types l'écrasent, l'aplatissent et donc l'affaiblissent. D'autre part, l'emploi de fils d'acier présente des inconvénients et donne lieu à des déboires à pied d'oeuvre du fait que les fils se comportent comme des ressorts ; outre, l'ancrage du fil par un dispositif à frottement seul est aussi considéré comme étant peu sûr.
Une tendance s'ensuivit récemment à revenir à l'emploi de barres que, toutefois, l'on fit en un matériau à limite d'élasticité élevée. Ces bar- res peuvent être faites, lorsqu'elles sont destinées à servir d'armatures de précontrainte ou de traction, d'alliage d'acier et avoir une épaisseur, si nécessaire, de 5 centimètres et davantage. La seule méthode pratique connue antérieurement pour ancrer les extrémités de barres d'acier dans le but de précontrainte, consistait toutefois à fileter leurs extrémités, opération qui devait être effectuée à l'usine suivant des stipulations rigides, indi- viduelles du cahier des charges.
Des difficultés semblables surviennent lors- que les dimensions de la structure exige la jonction ou l'assemblage de plu- sieurs barres car, contrairement aux fils et aux câbles, les barres ne peu- vent être fabriquées et transportées qu'en longueurs limitées ; le passé, cette jonction devait être réalisée soit à l'aide de manchons à joindre que l'on mettait en prise avec les extrémités filetées, soit, dans le cas de l'a- cier à adhérence, en liant ensemble les parties terminales, qui se recouvrent, de barres consécutives, cette dernière méthode demandant un recouvrement im- portant et, par conséquent, que les recouvrements soient très espacés pour ne pas donner lieu à des tensions indésirables du fait du désalignement des barres.
La variante évidente,la soudure autogène, est peu pratique, vu qu' il s'agit d'aciers à haute limite d'élasticité et donc que le danger existe de les recuire.
Le but général de la présente invention est de permettre l'emploi de telles barres aux fins d'armature en prévoyant des dispositifs d'ancrage adéquats à cet effet.
Selon l'invention,il est proposé de doter une barre, de préfé- rence à limite d'élasticité élevée, sur l'entièreté de sa longueur, d'une con- figuration laminée de saillies et de creux se répétant régulièrement et d'em- ployer en combinaison avec celle-ci une bride comprenant une ou plusieurs sec- tions ou mâchoires dont chacune a une configuration complémentaire de celle de la barre, la section ou chacune des sections de bride étant appliquées sur la barre de manière à être positivement en prise avec celle-ci.
Les barres et les tiges du type mentionné, qui portent des confi- gurations superficielles uniformes produites -par laminage, peuvent être appe- lées "barres déformées" et peuvent êtreclassées selon la nature des défor- mations, sous les noms de barres déformées ordinaires et de barres déformées à haute adhérence, les barres de cette dernière classe étant celles qui sont principalement envisagées dans les buts de la présente invention.
Une barre déformée à haute adhérence peut être définie comme étant une barre telle que la hauteur moyenne des déformations est de 4 à 5% de la grosseur nominale (dépendant du diamètre de la barre), l'espacement axial des déformations ne dépasse pas les 7/10 de la grosseur nominale, la largeur totale des nervures longitudinales séparant les déformations des côtés opposés de la barre n'est pas plus grande qu'un quart du périmètre nominal de la barre, et l'angle que font les déformations avec l'axe longitudinal de la barre n'est pas inférieur à 45 , les déformations ayant des directions alternativement inversées ou bien une inversion de direction existant entre les déformations des côtés opposés
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de la barre là où cet angle ne dépasse pas 70 la
La bride proposée, qui peut servir soit comme pièce d'ancrage de bout,
pour une barre déformée isolée, soit comme organe d'.assemblage pour deux barres alignées de ce typeg peut comprendre deux demi-chapes complé- mentaires maintenues ensemble par un dispositif de fixation adéquat. et for- mant un manchon qui s'adapte étroitement sur la barre ou les barres, res- pectivement. Il est toutefois possible de construire, une seule section de bride ou mâchoire et, dans ce cass le dispositif de fixation peut comprendre, par exemple,, une ou plusieurs cheville en U, entourant la barre.
Ce dernier agencement peut être désirable, particulièrement dans le cas- de tiges.ou de barres dont les configurations consistent en parties situées des côtés opposés de la barre et séparées par des nervures longitudinales, et qui ne sont pas au droit les unes des autres du fait de défauts de fabrication; il est évident, que, dans ce cas, les faces terminales des mâchoires de bridage, venant en prise avec les moitiés respectives de la configuration de la barre ne seraient pas contenues dans le même plan g il s'en suit qu'une seule de ces mâchoires servirait effectivement à l'ancrage.
D'autre part, on peut aussi remédier à cet état de choses par l'utilisation d'un ou de plusieurs organes biseautés mobiles par rapport à la bride; ainsion peut par exemple faire usage d'un dispositif de montage comprenant deux sabots à pression biseautés qui portent sur des surfaces de glissement inclinées des mâchoires de bridage et sont maintenus ensemble par des boulons qui évitent la bride.
Il est donc entendu qu'il n'est pas important pour l'invention que les configurations existant sur diverses parties de la périphérie de la barre soient pareilles ou au droit l'une de l'autre, mais que la seule exigen- ce est l'uniformité de la répétition de la configuration dans la direction longitudinale, grâce à quoi le choix de la position de la bride le long de la barre devient possible. Cette uniformité permet en outre une fabrication rapide et aisée des mâchoires de bridage.
Selon la présente méthode, une ti- ge ou barre portant une configuration adéquate est choisie comme matrice et chaque section de bride est forgée autour de quelque partie intermédiaire de celle-ci,partie qui peut être choisie en un point quelconque de sa lon- gueur, les saillies de la configuration de la barre formant les creux corres- pondants des surfaces intérieures des sections de la bride, de manière à pro- duire une configuration exactement complémentaire.. Les mâchoires de bridage peuvent évidemment être produites aussi par d'autres méthodes, par exemple par coulage autour d'un noyau moulé de manière adéquate. Une bride consistant en une ou plusieurs de ces sections ou mâchoires peut alors être appliquée sur toute tige ou barre portant la configuration correspondante.
Pour une meilleure intelligence de l'invention, il est fait réfé- rence aux dessins annexés.
La figure 1 représente une partie d'un élément d'armature selon l'invention, servant aux fins de précontrainte, cet élément comprenant une paire de barres aboutées de l'espèce décrite et une bride joignant ces barres entre elles.
La figure 2 représente un plan supérieur de l'élément d'armature de la figure 1.
La figure 3 représente une vue de l'intérieur de l'une des sec- tions de la bride représentée figure lo
La figure 4 est une élévation d'un élément d'armature pourvu d'un dispositif d'ancrage constituant une variante, comprenant des sabots de pres- sion biseautés.
Les figures 5 et 6 sont respectivement un plan supérieur et une vue terminale du dispositif d'ancrage représenté figure 4, le sabot supérieur étant ôté.
Il est fait d'abord référence aux figures 1 à 3. Ces figures re-
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présentent en 10a, lOb, deux barres identiques dotées d'une configuration u- niforme sur toute leur surface,ce qui leur donne le caractère de "barres dé- formées" défini ci-dessus. Dans le présent cas, la configuration est composée de deux nervures longitudinales opposées 11', 11" et de nombreuses nervures périphériques 12', 12" dont chacune s'étend hélicoïdalement, sur un arc qui n'atteint pas tout à fait 180 , l'espacement, la profondeur et la direction de ces déformations étant tels que l'acier développe sa pleine résistance de traction en se conformant aux exigences présentées aux barres à haute ad- hérence, définies ci-dessus.
Ainsi, il faut observer que la direction des nervures périphériques 12' d'un côté de la barre est inverse de la direction des nervures 12" du côté opposé, ce qui garantit que la barre n'aura pas ten- dance à se dévisser du béton circonvoisin et que l'angle que font les défor- mations avec l'axe de la barre correspond au minimum établi de 45 o
Une bride 13, consistant en deux moitiés symétriques 13a et 13b, vient en prise avec les barres 10a et lOb;
chacune des moitiés de bride com- porte une mortaise sensiblement semi-cylindrique 14 '(figure 3) qui porte une configuration qui est le négatif exact de la configuration que portent les barres et qui est composée de rainures longitudinales 15', 15", destinées à recevoir les nervures 11', 11", respectivement et de rainures périphériques 16 qui, dans le cas de la demi-chape 13a, s'adaptent sur les nervures 12' et, dans le cas de la demi-chape 13b, s'adaptent sur les nervures 1211 des barres.
La bride 13 est aussi pourvue de dispositif de fixation destinés à maintenir ses moitiés ensemble et représentés ici, à titre d'exemple, sous la forme de dispositifs comprenant deux paires de boulons 17', 17", passant par des trous 18', 1811 et portant des écrous 19', 19", respectivement ; lorsque les- dits écrous sont serrés, les nervures des barres 10a, lOb s'introduisent dans les rainures correspondantes des mortaises 14 des moitiés de bride, assurant par là la venue en prise étroite entre la bride et les barres, prise apte à supporter de grands efforts de cisaillement, tels que ceux qui s'établissent lorsque les barres sont mises sous charge contre un hourdis de béton.
Les trous 18', 18" peuvent avoir une forme allongée pour leur permettre de pour- voir à tout déplacement relatif des moitiés de configuration 12', 12".
Il est évident que la bride 13 peut être appliquée aux barres 10a, lOb, en un endroit quelconque de leur longueur. Si l'on supprime l'un des barres, par exemple la barre 10b, la bride peut servir de pièce d'ancra- ge de bout à l'autre barre (10a), apte à faciliter la traction de cette dernière, effectuée par exemple, en insérant un vérin hydraulique entre la bride et l'organe de béton à précontraindre par la barre. Dans ce cas, il est évidemment recommandé de placer la bride plus loin le long de la barre, de manière que les sections de bride puissent venir en prise avec la barre le long de toute la longueur de leurs mortaises 14.
Dans la réalisation représentée figures 4 à 6, une bride, cons- tituant une variante, consiste en sections ou mâchoires 113a et 113b et est appliquée sur une barre 110 dont la configuration est semblable à celle des barres 10a et lOb et consiste en nervures longitudinales 111' et de nervures périphériques 112', 112". 121 indique un hourdis de béton à précontraindre, traversé par la barre 110 et dont la surface est en contact avec une plaque d'ancrage.
Les mâchoires 113a, 113b, diffèrent des sections de bride semi-cy- lindriques 13a, 13b, de la réalisation précédente par leur section transver- sale rectangulaire et leur section longitudinale trapézoïdale, grâce auxquel- les se trouvent formées des surfaces ou rampes de glissement inclinées sur lesquelles s'appuient les sabots de pression biseautés 120a, 120b, respecti- vement. La configuration de la bride correspond évidemment à celle qui est représentée figure 3, mais par souci de simplicité, elle n'a pas été représen- tée dans la vue terminale de la figure 6.
Les sabots de pression 120a, 120b, sont maintenus ensemble au moyen d'écrous 119, venant en prise avec des boulons 117 qui passent dans des trous 118 des sabots en évitant la bride elle-même. Les faces principales de
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ces sabots sont des surfaces de contact qui portent sur la plaque d'ancra- ge 122, indépendamment de l'endroit où les mâchoires 113a, 113b viennent en prise avec la barre et indépendamment du fait que les mâchoires soient alignées ou non entre elles. Il faut observer que dans la position de la mâchoire 113b montrée en pointillé figure 4., le sabot 120b est légèrement . descendu à partir de sa position, représentée en trait plein; mais n'est pas longitudinalement déplacé par rapport à celle-ci.
Il s'ensuit que les moitiés de configuration 112', 112" peuvent être décalées l'une par rapport à l'autre dans toute mesure voulue sans gêner le fonctionnement du dispositif.
Des essais ont montré que les brides ici décrites sont aptes à transmettre à la barre, avec sécurité, des tensions égales ou supérieures à la résistance de la barre à la traction, par exemple des tensions de l'ordre de 8.000 kg/cm2 et plus.
Il faut observer que l'emploi de barres ou tiges à haute adhéren- ce, de l'espèce ici décrite et illustrée, en combinaison avec des brides com- me celles qui ont été révélées, est avantageux aux fins de précontrainte in- dépendamment du fait que la barre soit ou ne soit pas enrobée dans le béton ou adhérente à celui-ci; ainsi,la barre peut passer en dehors du hourdis de béton ou être entourée, de manière à pouvoir y coulisser., par une gaine anti- adhérence. La bride peut évidemment comprendre aussi plus de deux parties complémentaires ou mâchoires, maintenues ensemble par des dispositifs de fi- xation convenables.
REVENDICATIONS.
1/ Procédé de formation d'un ancrage sur une barre servant d'ar- mature à béton, caractérisé en ce que la barre est dotée sur l'entièreté de sa longueur d'une configuration laminée de saillies et de creux se répétant régulièrement et en ce qu'une bride, comprenant une ou plusieurs sections ou mâchoires dont chacune a une configuration complémentaire à celle de la barre, est appliquée sur la barre de manière à venir positivement en prise avec celle-ci.