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Procédé et appareil d'ancrage et de mise sous tension d'armatures 'dans les poutres en béton.
La présente invention se rapporte à un procédé et un appareil d'ancrage, et de mise sous tension des fils et tiges d'armature dans les poutres en béton.
On connaît bien un procédé selon lequel les fils ou tiges d'armature sont serrés entre un cône femelle et un cône mâle et dépassent considérablement ce joint de serrage en s'étendant le long d'un prolongement conique du piston d'un vérin hydraulique, Celui-ci s'appuie par une portée sur la poutre et les extrémités des fils ou tiges d'armatures sont amarrées sur la surface périphérique du cylindre de vérin. Ce vérin est alors mis en action et les fils ou tiges d'armature ainsi mis sous tension sont ensuité serrés entre le dit cône femelle et le dit cône mâle au moyen d'une presse auxiliaire contenue dans le prolongement du piston de vérin.
Après avoir enlevé les coins qui fixaient les tiges au cylindre-de vérin, ce dernier est enlevé;.par la suite, les tiges ou fils sont raccourcis, puis pliés et cachetés au mortier.
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:3 procédé présente différents insoif-jénients, En première ligne-le cône mâle ne peut plus guère être re, tiré du cône femelle une fois qu'il y a été serré;il n'est donc guère possible de procéder à la.mise sous tenision en plusieurs étages. En outre, le vérin agit sur les fils ou tiges d'armature à une distance considé- rable des dits cônes mâle et femelle, ce qui oblige de donner à ces fils ou tiges des longueurs'plus considé- rables qu'il serait nécessaire pour l'ancrage final dans du béton. Aussi le nombre de fils ou de tiges qu'il est possible de fixer sur la circonférence du cylindre de vérin est relativement petit, puisque le reste de la circon- férence doit être réservé aux moyens d'amarrage.
Un procédé semblable prévoit de disposer les tiges d'armature dans des nappes superposées et de mettre sous tensisn et d'ancrer ces tiges par paires, ce qui est évidemment une manière de faire bien compliquée et longue.
Les deux procédés qui viennent d'être mentiennés ont pour caractéristique commune le,,fait que les tiges sont d'abord fixées au vérin et que seulement après leur mise sous tension au moyen de ce vérin elles sont ancrées dans l'extrémité'de la poutre- On connaît également un deuxième groupe de procédés dont la caractéristique commune consiste à ancrer d'abord un certain nombre de fils dans une tête mobile par rapport à la poutre, à agir par un vérin sur cette tête, à établir ensuite un appui de cette tête sur la poutre, après quoi le vérin peut être enlevé.
L'un des procédés de ce-deuxième groupa prévoit de passer las extrémités de fils ou tiges d'armature à travers des perçages de la tête d'ancrage et de former ensuite, par un refoulement, un téton à l'extrémité de chaque tige.Ce'travail très délicat ne peut être exécuté que par une main d'oeuvre spécialisée à laquelle il faut encore n'étire à disposition des ma- chines coûteuses. Un autre- inconvénient sérieux de ce
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procédé consiste dans le fait que la tension de pré- contrainte ,est¯transmise du téton à la tête d'ancrage sur une surface très limitée, ce qui, sous les tensions variables de service, produit souvent des ruptures des fils par fatigue.
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La présente invention part d'un autre procédé.qui fut préconisé et qui appartient à ce deuxième groupe.
Elle se rapporte notamment à un procédé d'ancrage et de mise sous tension d'armatures métalliques dans les poutres en'béton, au cours duquel on fixe définitivement les fils ou tiges d'armature dans un cône femelle d'une pièce d'attache, au moyen d'un cône mâle, puis accouple cette pièce'd'attache à la partie mobile d'un dispositif de traction dont la partie fixe s'appuie sur la poutre, visse ensuite sur la pièce d'attache un écrou au fur et à mesure que la traction exercée par le dispositif de traction augmente, pour que cet écrou vienne immédiate ment .prendre appui sur la poutre quand la traction' exercée par ce dispositif diminue.
Dàns le procédé qui fut préconisé, les fils ou tiges ne dépassaient pas la pièce d'attache. Une tige filetée'appartenant au vérin hydraulique était vissée' dans un prolongement taraudé de la pièce d'attache. Ce procédé n'a,jamais été exploité parce que les hommes du métier qui.avaient déjà fait leurs expériences avec les procèdes du premier groupe mentionné ci-dessus ne pouvaient pas se décider de se contenter du seul serrage des fils ou tiges d'armature entre un cône femelle, et un cône mâle. Si l'un agit suivant les procédés mentionnés en premier lieu, ces préjugés sont fondes dans une certaine mesure parce que l'ancrage définitif entre les deux cônes se produit alors en même temps que le relâchement de la traction exercée par le vérin.
Tel n'est cependant pas le cas dans le procédé sur lequel est basée-la-,présente in- vention, parce que dans ce cas le seul ancrage qui est
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prévu agit dès le début de la mise sous tension. Le véritable inconvénient de ce procédé et de la construction qu'il permet d'obtenir réside dans le fait que dans la construction finie le seul ancrage consiste dans le serrage des fils ou-tiges entre les deux cônes. Or, c'est justement sous les tensions variables qui agissent sur la poutre en service qu'il faut craindre un certain glisse- ment de ces tiges entre les deux cônes, mais seulement si l'on ne prévoit pas un ancrage supplémentaire des extrémités des tiges par repliage de ces extrémités, ou mieux encore par cachetage de ces extrémités repliées, dans du mortier.
C'est là-dessus que se base la présente invention qui consiste en ce que la longueur des fils ou tiges d'armature est déterminée d'avance de sorte que ces fils ou tiges dépassent la pièce d'attache; qu'en outre le dispositif de traction, après avoir été passé par-dessus les bouts dépassants de ces fils ou tiges, est accouplé à une région annulaire si'tuée entre le filetage extérieur et le cône femelle, de la pièce d'attache, et qu'après avoir effectué la mise sous ten- sion et de nouveau enlevé )le dispositif de traction, on replie les dits bouts dépassants et cacheté ces bouts au mortier.
Pour la mise en'oeuvre de ce procédé, on fait avantageusement emploi d'un appareil dont le dispositif de traction est constitué par un vérin hydraulique et qui est caractérisé en ce que ce vérin comprend une chambre de pression annulaire ayant une paroi intérieure et une paroi extérieure coaxiales l'une à l'autre et une paroi frontale, la paroi intérieure, à son extrémité éloignée de la paroi frontale, étant agencée pour être accouplée à la pièce d'attache et ayant sur au moins la majeure partie de sa longueur mesurée à partir de cette extrémité, un diamètre intérieur plus grand que le dia- mètre maximum de la couronne de fils ou tiges d'armature
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,osent la pièce d'attache, et en ce qu'un p annulaire qui est susceptible de se déplacer dans la dite chambre de pression annulaire présente,
sur son côté éloigné de la dite paroi frontale, des pro- longements de longueur uniforme.,qui alternent avec des lumières et'qui laissent libre entre eux et la dite paroi intérieure un espace apte à recevoir l'écrou qui sera vissé sur la pièce d'attache au moyen d'un outil engagé sur cet écrou à travers l'une des dites lumières.
Il faut mentionner ici que.le vérin de mise sous tension qui est utilisé pour la mise en oeuvre du pro- cédé susmentionné au cours duquel les extrémités des tiges sont formées en téton, présente aussi sur toute sa longueur un évidement axial. Cependant, une tige de traction s'étend tout le long de cet évidement, tige dont l'une des extrémités se visse dans la tête d'ancrage rece- vant les tétons et dont l'autre extrémité vient s'appuyer sur le bout opposé du vérin. Il est vrai que cette tige do traction était parfois tubulaire, mais seulement en vue de son allègement. Le diamètre intérieur du vérin conforme à la présente invention est par contre si grand qu'il dépasse le diamètre maximum de la couronne de bouts et fils ou de tiges qui font saillie de la tête d'ancrage.
Des difficultés considérables devaient être surmontées pour permettre tout de même l'utilisation d'un écrou d'appui d'un diamètre suffi- samment petit. Par ailleurs, la nouvelle conception du vérin objet de l'invention permet un allègement considé- rable du fait que la paroi intérieure de la chambre de pression annulaire n'est pas seulement.utilisée comme telle, mais aussi comme élément qui transmet l'effort de traction du vérin à la tête d'ancrage. Cet allègement facilite considérablement le travail sur le chantier.
L'invention sera maintenant décrite à titre d'exemple en regard du dassin annexé. L'unique figure représente
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une coupe axiale d'un bout de ¯ou avec des armatures et des moyens peur leur mise sous tension et leur ancrage.
Le chiffre de référence 1 désigne une poutre en béton qui comporte un évidement dont la paroi est formée par un long tube 2 et un tube 3--de plus grand diamètre.
Par 4 on a désigné une plaque de distribution. A travers le tube s'étend un faisceau circulaire de tiges d'armature 5 qui sont fortement serrées entre un cône femelle que présente une pièce d'attache 6, et un cône mâle 7. Les pièces 6 et 7 forment la tête d'ancrage. La pièce d'attache 6 est étagée à l'extérieur; sa partie de plus grand diamètre, qui se trouve au fond du tube élargi 3, présente un filetage extérieur 6a. Une partie filetée extérieurement 6b est raccordée à l'épaulement annulaire de la partie 6a par une surface cylindrique lisse 6c. Le filetage 6b pourrait être avantageusement un filetage trapézoïdal à deux ou plusieurs pas.
Les surfaces coniques des pièces 6 et 7 présentent des rainures circonférencielles 8 et 9, respectivement. Ces rai- nures diminuent quelque peu le danger de glissement des tiges.
La longueur des tiges d'armature 5 est déterminée d'avance de manière telle qu'elles dépassent la tête d'ancrage, les bouts dépassants étant désignés par 5a.
L'appareil de mise sous tension et d'ancrage des tiges d'armature 5 comprend essentiellement un vérin hydraulique ayant une chambré de pression annulaire. La paroi'intérieure 10 est reliée de manière rigide à la paroi extérieure coaxiale 11 par une paroi frontale 12.
Cella-ci a la forme d' un anneau présentant des gorges périphériques garnies d'anneaux d'étanchéité 13 et 14..
La paroi frontale est fixée à la parai extérieure 11 au moyen de quelques vis 15. Elle-présente un filetage in- térieur au noyen duquel elle est vissée sur la paroi intérieure 10, à, l'extrémité extérieure de celle-ci.
A son autre extrémité, la paroi-intérieure-10 présente un filetage intérieure 10a qui permet de l'accoupler
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à la pièce d'attache 6. Pour faciliter sa mise en position au début de l'accouplage, elle présente un évasement cy- lindrique dans sa partie extrême 10b.
..La paroi..intérieure 10 présente sur la majeure partie de sa longueur, mesurée à partir de cette partie 10b, un dia- mètre intérieur qui"est sensiblement plus grand que la cou- ronne des bouts dépassants 5a des tiges d'armature, C'est grâce à cette mesure que le vérin peut être accoupla à la tête d'ancrage 6,7.
L'extrémité extérieure de la chambre de pression annu- laire du vérin hydraulique est formée par une noyure annulaire 16 que'présente la surface frontale intérieure de la paroi 12.
A cette noyure aboutit un canal 17 dont un évasement taraudé 17a sert au raccordement à une conduite d'amenée d'un liquide sous pression.
Dans la chambre de pression annulaire peut se déplacer un piston annulaire 20.garni d'anneaux d'étanchéité 18 et 19 coopérant avec les parois intérieure 10 et extérieure, 11, respectivement. Sur.le côté éloigné de la paroi frontale 12 ce piston présente un prolongement en forme de douille 20a. Entre la smface' intérieure de ce prolongement et la surface extérieure de la paroi 10 se trouve un espace annulaire recevant un écrou :22,-qui sera vissé sur le filetage''extérieur 6a de la tête! d'ancrage lors de la mise sous tension.
Le prolongement 20a du piston présente des lumières 23 qui sont réparties sur,sa circonférence et qui.permettent d'engager sur l'écrou 22 un outil dès que la chambre de pression est en partie remplie de liquide sous pression, c'est-à-dire dès que la paroi extérieure 11 s'est quelque peu éloignée de la poutre 1. '
Les'parties de la paroi 10 qui sont contiguës et ad-. jacentes, respectivement, à la paroi frontale 12 ronferment une deuxième chambre de pression-fermée à l'un de ses bouts par un couvercle 24. Celui-ci est vissé dans l'extrémité extérieure de la paroi 10 et présente un perçage central 25
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ayant un évasement taraudé 25a -'lui sert au raccordement @ à une deuxième conduite d'amenée de liquide sous pression.
Dans cette deuxième chambre de pression ou chambre '3 pression centrale est aménagé un deuxième piston 26 qui pré- sente une plaque frontale 27 faisant face au couvercle 24 et, sur le côté opposé, un prolongement 26a en partie tubulaire.
Des moyens rion représentés et en soi connus sont prévus pour commander l'entrée et la sortie du liquide sous pression dans la première et dans la deuxième chambre de pression, et ceci de manière que les pistons 20 et 26 puissent être commandés indépendamment l'un de l'autre. Un ressort à boudin 28 est posé entre un épaulement annulaire du piston et un rebord annulaire intérieur 10c de la paroi 10.
Le liquide sous pression qui entre dans la chambre de pression centrale déplace le piston-26 vers la gauche à l'encontre de la résistance du ressort 28 et vient agir par la surface frontale de son prolongement 26a sur la surface frontale juxtaposée du cône mâle 7 qui est ainsi poussé dans le cône femelle de la pièce d'attache.7 pour effectuer l'ancrage des tiges d'armatures 5 dans la tête d'ancrage 6,7. Quand le liquide sous pression peut de nouveau s'écouler de la chambre de pression centrale, le ressort 28 ramène le piston 26 dans sa position initiale, représentée au dessin.
A la surface extérieure périphérique de la paroi 11, on a fixé par soudage quelques poignées 29 qui facilitent non seulement le transport du vérin sur le chantier, mais aussi son accouplage à la tête d'ancrage.
Pour effectuer la mise sous tension et l'ancrage des fils ou tiges d'armature 5, on procede comme suit: d'abord on prépare des tiges d'armature 5'd'une longueur telle qu'elles dépassent la tête d'ancrage, pour former des bouts 5a dont on aura finalement'besoin pour former un deuxième ancrage. Après avoir enfilé la pièce d'attache 6 dans le tube 3 et après avoir placé les tiges d'armature dans le tube 2, ces tiges sont ancrées à l'autre extrémité
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de la poutre de quelque manière appropriée en soi connue.
On pourra par'exemple avoir recours à une tête d'ancrage avec cônes mêle et femelle. A l'extrémité représentée au dessin, de la poutre-1, on introduit le cône mâle 7 entre @ les tiges d'armature. Ceci fait, le vérin de mise sous tension est accouplé par sa partie 10 à la pièce d'attache
6 par vissage, le prolongement 20a du piston 20 prenant alors appui sur la plaque de distribution 4. L'ouvrier tient le vérin dans cette position jusqu'à ce que le cône mâle 7 ait été enfoncé dans le cône femelle de la pièce 6 au moyen du piston 26 de la presse auxiliaire. Les tiges d'armature sont ainsi fixées définitivement dans la tête d'ancrage 6; 7.
On peut alors procéder à la mise sous tension des tiges d'armature en une fois ou par étages. A cet effet du liquide sous pression est introduit'dans la chambre de pression annulaire. Comme le, piston 20 s'appuie sur la plaque de distribution 4, ,c'ost le cylindre 10, 11, 12 qui doit reculer et qui par son accpuplago à la tête d'ancrage, tire celle-ci vers 1''extérieur. Au fur et à mesure que s'effectue ce déplacement on visse l'écrou 22 sur le filetage 6a de la tête d'ancrage au moyen d'un outil que l'on déplace dans l'une ou l'autre des lumières 23.
Si on le désire, on pourra répéter plusieurs fois le chassage du cône mâle 7 dans la pièce d'attache 6, Dès que l'effort de traction a atteint sa valeur désirée, on serre..fortement l'écrou 22 contre la plaque de distri- bution 4, Ceci fait, on peut laisser le liquide s'échapper en une fois ou par étages de la chambre de pression annulaire..
Le vérin hydraulique sera ainsi déchargé dès que la tension entière est transmise sur la poutre par l'intermédiaire de la tête d'attache et de l'écrou 22, on peut procéder au dévissage du vérin qui peut alors être utilisé ailleurs.
Quand le vérin est enlevé, les bouts dépassants 5a des fils d'armature sont facilementaccessibles et peuvent être repliés vers l'extérieur en contournant le raccord
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arrondi 6d qui est prévu à l'extrémité extérieure de. la pièce d'attache 6. Ce repliage et le cachetage de ces bouts repliés dans du mortier sa font de préférence plus tard, peu avant que la construction soit mise en service.
En effet, des essais concluants ont montré qu'il n'y a pas lieu de craindre un glissement des tiges d'armature 5 dans le joint conique de la têts d'ancrage 6,7 sous la seule traction statique et les autres charges constantes de la construction, poui autant que les surfaces de ce joint ont bien été préparées, Il est toutefois très probable qu' un tel glissement, aurait lieu sous les charges 'variables de service (vibrations, etc.) si on ne repliait pas les boute dépassants 5a et ne cachetait pas ces.bouts au mortier.
Ajoutons qu'il pourrait être prévu un perçage longi- tudinal dans le cône mâle 7 qui perme t 1'injection de ciment à l'intérieur du tube 2 quand la mise sous tension est terminée. @
On pourrait imaginer différentes modifications de l'appareil qui vient d'être décrit à titre d'exemple.
Une de ces modifications consisterait à prévoir un file- tage intérieur à la place du filetage extérieur 6b. Le vérin pourrait être accouplé à la pièce d'attaché autrement que par vissage, par exemple par un joint à baïonette.
D'ailleurs on pourrait prévoir un tube intermédiaire entre la partie 10 et la pièce d'attache 6, Un autre genre de modification consisterait à laisser' de côté la presse hydraulique auxiliaire comportant le piston 26. La paroi intérieure 10 pourrait alors avoir sur- toute sa longueur un diamètre intérieur plus grand que le diamètre maximum de la couronne de bouts dépassants 5a .
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Les surfaces de serrage juxtaposées que présentent les pièces 6-,,et 7 ne doivent pas nécessairement être exactement coniques, mais pourraient être quelque peu bombées vers l'intérieur ou vers l' extérieur.
REVENDICATIONS,
1. Un procédé d'ancrage et de mise sous tension d'armatures métalliques dans les poutres en béton, au cours duquel on fixe définitivement les fils ou tiges . d'armature dans un cône femelle d'une pièce d'attache, au moyen d'une cale conique, puis accouple cette pièce d'attache à la partie mobile d'un dispositif do traction dont la partie fixe s'appuie sur la poutre, vissesur la pièce d'attache un écrou au fur et à mesure que la traction exercée par le dispositif de traction augmente, pour que cet écrou vienne immédiatement prendre appui sur la poutre quand la traction exercée par le' dispositif diminue,caractérisé en ,ce que la, longueur des fils ou tiges d' armature est déterminée d'avance de sorte que .
ces fils ou tiges dépassent la pièce d'attache, qu'en' outre le dispositif de traction, après'avoir été passé par-dessus des bouts dépassants de ces fils ou tiges, est accouplé à une région annulaire, située entre le file- tage extérieur et le cône femelle, de la pièce d'attache, et qu'après avoir effectué la mise sous tension et de 'nouveau enlevé le dispositif de traction, on replie le dits bouts dépassants et cachète ces bouts au mortier.