CH356583A - Tendeur pour béton précontraint - Google Patents

Tendeur pour béton précontraint

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CH356583A
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James Harris Alan
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Span Tendons Limited
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04C—STRUCTURAL ELEMENTS; BUILDING MATERIALS
    • E04C5/00—Reinforcing elements, e.g. for concrete; Auxiliary elements therefor
    • E04C5/08—Members specially adapted to be used in prestressed constructions
    • E04C5/10—Ducts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Manufacturing Of Tubular Articles Or Embedded Moulded Articles (AREA)
  • Reinforcement Elements For Buildings (AREA)

Description


  Tendeur pour béton précontraint    Le présent brevet se rapporte à un tendeur pour  béton précontraint, ainsi qu'à un procédé de     mise    en  action et à un procédé de fabrication d'un tel tendeur.  



  Pour appliquer un effort de précontrainte à des  éléments en béton, l'on     utilise    couramment des ten  deurs constitués par un certain nombre de fils mé  talliques à haute résistance disposés en faisceaux.  Ces tendeurs sont disposés d'ordinaire dans des rai  nures ouvertes ou dans des canaux fermés qui sont  ensuite obturés par du mortier de ciment.  



  On réalise certains avantages en augmentant le  nombre des fils constituant chaque tendeur. Par  exemple le coût du gainage d'un certain nombre de  tendeurs dont chacun comporte un grand nombre  de fils est moindre que celui du gainage du même  nombre de fils répartis suivant un plus grand nom  bre de tendeurs de plus faible importance. En outre  les fils de faible diamètre peuvent en général être  réalisés en acier à plus haute résistance que ceux de  plus fort diamètre et par conséquent pour une section  d'acier déterminée un tendeur fait d'un grand nom  bre de fils de petit diamètre exerce un effort de ten  sion plus grand qu'un tendeur fait d'un moindre  nombre de fils de diamètre plus     fort.     



  L'inconvénient de l'emploi d'un grand nombre de  fils dans un tendeur unique réside dans la     difficulté     de protéger ces fils à l'encontre de la corrosion et  d'assurer que la réaction de tension des fils intérieurs  du tendeur soit transmise par l'ancrage à l'élément de  béton en cours de précontrainte. En effet dans le cas  d'un grand nombre de fils pincés par friction il y a  tendance au     glissement    des fils intérieurs.  



  La méthode habituellement adoptée pour pro  téger les fils contre la corrosion et également pour  les lier soit les uns avec les autres, soit avec les  parois de la rainure ou du canal, consiste à injecter  sous pression dans les interstices entre les fils du    tendeur et entre celui-ci et les parois du canal ou  rainure, un mortier     liquide    fait d'un mélange d'eau  et de     ciment    hydraulique, tel par exemple que du  ciment Portland.

   Cela a toujours été effectué après  que le tendeur ait été     fixé    en place dans l'élément de  béton considéré et presque invariablement après que  ce tendeur ou câble ait été mis sous tension.     Il    n'est  généralement possible d'injecter le mortier que par  chacune des deux extrémités de l'élément de béton.  Aussi longtemps que les fils sont en petit nombre  et qu'ils peuvent être disposés suivant une     seule     rangée circulaire ménageant entre eux un passage  axial, cette injection du mortier est tout à fait simple.

    Mais lorsqu'on     utilise    un nombre de     fils    plus grand  que celui susceptible de tenir sur une rangée circu  laire unique dans un tendeur de diamètre     déterminé,     les interstices entre les fils deviennent très petits et  il est     difficile    d'amener le mortier à pénétrer entre  les fils et à entourer tous ceux-ci sur toute la lon  gueur du tendeur. Par conséquent un grand nombre  des fils risquent de rester non protégés et non liés  à l'ensemble sur une     certaine    partie de leur surface.  



  La présente invention a pour but     d'éviter    cet in  convénient dans une aussi large mesure que possible.  Le tendeur pour béton précontraint faisant l'ob  jet du brevet comprenant un ensemble de fils métal  liques     longitudinaux,    est caractérisé en ce que les  interstices compris entre ces     fils    sont     remplis    par une  matière     durcissable,    mais à l'état non encore durci.  



  Le procédé pour la mise en action de ce tendeur  est caractérisé en ce qu'on     réalise    un canal dans le  béton, en ce qu'on dispose dans ce canal     un    tel ten  deur, en ce qu'on provoque le durcissement de la  matière de remplissage de ce tendeur et en ce qu'on  lie le tendeur à la paroi du canal.  



  Le procédé de fabrication du tendeur consiste à  faire passer les fils dans une boîte     vibrante    renfer-      tuant la matière     durcissable    de     remplissage    sous  forme pulvérulente, puis à assembler les     fils    sortant  de la boite en enroulant sur eux un ruban.  



  Le dessin annexé représente, à titre d'exemple,  deux formes d'exécution du tendeur faisant l'objet du  brevet    La     fig.    1 est une coupe transversale partielle d'un  élément de béton dans lequel on a mis en place un  tendeur de précontrainte établi suivant une première  forme d'exécution.  



  La     fig.    2 est une coupe semblable, mais corres  pondant à une seconde forme d'exécution.  



  Dans la forme d'exécution de la     fig.    1 on a re  présenté en 1 en coupe transversale partielle un élé  ment en béton comportant un canal longitudinal 2  destiné à     recevoir    un tendeur de précontrainte.  



  Ce tendeur, auquel on a affecté la référence géné  rale 3 est disposé dans le canal 2 en restant éloigné  des parois de celui-ci.     Il    est constitué par un certain  nombre de fils métallique 4 à haute résistance, très  rapprochés les uns des autres, ou éventuellement au  contact les uns des autres, les interstices entre les fils  étant     remplis    par du     ciment    sec 5 et l'ensemble ainsi  établi étant entouré par un enroulement ou frettage  perméable 6 fait en tissu.

   Ce tendeur est réalisé en  faisant passer les fils provenant de bobines dans une  boite vibrante remplie de poudre de ciment, l'enroule  ment 6 leur étant appliqué par le moyen d'une ma  chine usuelle à     recouvrir    les câbles au moment où  lesdits fils enrobés de     ciment    sortent de la boite.  



  Lorsque le tendeur ainsi réalisé a été mis en place  dans le canal 2, on injecte de l'eau dans l'espace  annulaire 7 ménagé entre la périphérie du tendeur et  la paroi du canal. Cette eau traverse l'enroulement 6  et se mélange avec la poudre de ciment qui recouvre  les fils 4 de sorte que la prise subséquente de ce  ciment     lie    les fils les uns avec les autres. Après mise  sous tension du tendeur pour assurer la précontrainte  du béton, l'on injecte dans l'espace 7 une     composi-          sition        durcissable    à base de ciment et d'eau qui rend  le tendeur solidaire de la paroi du canal 2.  



  Dans la forme d'exécution de     fig.    2 le canal des  tiné à     recevoir    le tendeur est     constitué    par une gaine  rigide 8 noyée dans le béton la, tandis que le ten  deur 9 est constitué par un     certain    nombre de fils       métalliques    10 à haute résistance disposés autour  d'un solénoïde 11 fait d'un     fil        métallique    enroulé en       hélice    en vue de ménager un passage axial sur toute  la longueur du tendeur.

   Comme dans la forme d'exé  cution de la     fig.    1 les interstices entre les fils 10 sont  remplis de ciment en poudre, mais dans le cas de       la,        fig.    2 l'ensemble des fils est entouré par un en  roulement ou frettage 12 fait d'un ruban métallique  qui réalise ainsi sur le tendeur un recouvrement im  perméable.  



  Après mise en place du tendeur 9 à l'intérieur de  la gaine rigide 8 l'on injecte de l'eau par l'une ou les  deux extrémités du passage central réalisé par le fil       hélicoïdal    11. Cette eau mouille le ciment qui prend    alors en liant les fils 10 les uns avec les autres et  avec l'enroulement 12.  



  On injecte ensuite du mortier liquide entre l'en  roulement ou frettage 12 et la gaine rigide 8 pour  rendre le tendeur solidaire de la gaine.  



  On utilise préférablement comme matière de rem  plissage du ciment sec ou un mélange de ciment sec  et de sable, ce produit étant aisément disponible sur  les chantiers où les éléments en béton précontraint  sont en cours d'établissement. Le tendeur peut être  monté en place dans l'élément en béton alors que le  ciment ou le mélange de ciment et de sable est en  core à l'état sec. Dans les cas où le seul risque de  corrosion des fils provient de l'humidité on peut lais  ser le remplissage à l'état sec. Si de l'humidité pénètre  dans le câble elle se combine avec le ciment ou mé  lange de ciment et de sable et fait prendre celui-ci  en donnant naissance à une garniture protectrice im  perméable de la même manière que si les espaces  entre les fils avaient été remplis de mortier liquide.

    Toutefois, si on laisse le remplissage à l'état sec, on  n'est pas certain que la liaison entre les fils du ten  deur soit bien établie.  



  En variante on peut ménager dans le faisceau de  fils qui forment le tendeur et autour de ce faisceau  un petit passage courant sur toute la longueur de ces  fils. Après que le tendeur ait été mis en position, l'on  peut injecter dans ce passage soit de l'eau, soit une  laitance claire constituée par un mélange de ciment  avec une grande quantité d'eau. L'eau ou la laitance  pénètre sur toute la longueur du passage pour mouil  ler la matière de remplissage sèche beaucoup plus  facilement qu'on ne pourrait faire     pénétrer.entre    les  fils un mortier normal relativement épais.  



  L'eau se combine avec la matière de remplissage  qui fait prise sous forme dure. Lorsqu'on injecte  de l'eau pure seulement, l'on peut boucher les extré  mités du passage par un bouchon de mortier après  que l'injection soit terminée. En variante l'injection  d'un     mortier    clair ou l'injection ultérieure de mortier  dans le passage après l'injection d'eau a pour effet  d'obturer complètement ce passage.  



  L'on peut injecter l'eau ou le mortier dans le  passage du tendeur à     n'importe    quel moment après  que     celui-ci    ait été monté en place, soit avant, soit  après la mise sous tension. Il est important que la  matière de remplissage ne durcisse pas avant que le  tendeur ne se trouve à sa position définitive dans  l'élément en béton car une fois que cette matière a  durci, le tendeur présente une rigidité telle qu'il est  impossible de le courber pour l'amener à la position  requise. Néanmoins une fois le tendeur en place, le  changement de courbure qui apparaît en suite de la  mise sous tension est très léger et la rigidité du dis  positif ne présente alors par conséquent aucun in  convénient.  



  Le remplissage des interstices entre les fils du  tendeur maintient rigidement ceux-ci en position les  uns par     rapport    aux autres, que la matière de rem  plissage ait durci ou non, pourvu que le tendeur soit      enfermé dans un frettage fait en une matière présen  tant une résistance à la traction appréciable, en vue  d'empêcher la séparation des     fils.     



  Ces efforts transversaux sont transmis aux fils  intérieurs du tendeur par la matière de remplissage,  laquelle est avantageusement prévue extrêmement  dure et avec un fort coefficient de frottement sur les  fils. De cette manière l'effort transversal d'ancrage  détermine une     importante    force longitudinale de  frottement sur les fils     intérieurs    du tendeur. Le ci  ment alumineux constitue une matière de remplis  sage du genre précité. Pour permettre de pousser au       maximum    le serrage réalisé par la matière de rem  plissage, il est désirable que celle-ci ait fait prise de  façon complète avant que l'effort transversal d'an  crage ne soit appliqué sur l'extérieur du tendeur,  ceci pour que l'effet de l'adhésion puisse s'ajouter  à celui du frottement.  



  Quand on utilise comme matière de remplissage  un ciment hydraulique, tel par exemple que du ci  ment Portland, ou un mélange d'un tel ciment et de  sable, on se heurte à une difficulté du fait que le  volume occupé par la matière de remplissage à l'état  humide peut être légèrement moindre que celui  qu'elle occupe à l'état sec. Ceci est dû au phéno  mène communément connu sous le nom de tasse  ment. Ainsi lorsque l'eau est injectée dans le ciment  hydraulique ou mélange de ciment hydraulique et  de sable, il se produit une légère contraction  de telle sorte que les interstices entre les fils  du tendeur ne sont plus remplis de façon complète.

    Cette difficulté peut être surmontée de l'une quel  conque des manières qui suivent  â) L'on peut entourer entièrement chaque fil du  tendeur d'une couche de matière de remplissage  faite de ciment hydraulique ou de ciment et de  sable, de telle sorte que tous les fils soient sépa  rés les uns des autres par une petite épaisseur de  cette matière.

   Comme la proportion de la section  totale du tendeur occupée par la matière de     rem-          plissage        est        généralement        de        l'ordre        de        15        %     seulement, la contraction totale est faible et la  matière de remplissage ne se sépare pas de la  surface des fils parce qu'à la suite de la con  traction de la matière qui les sépare, ces derniers  se rapprochent quelque peu les uns des autres,  particulièrement s'ils sont entourés d'un frettage  réalisé sous tension.  



  b) L'on peut mélanger à la matière de     remplissage     une substance provoquant une dilatation lors de  la prise, par exemple-de la poudre d'aluminium.  Grâce à ce moyen, lorsque la matière de remplis  sage fait prise, et si l'on     utilise    un frettage pour  entourer le tendeur, ce     frettage    exerce alors une  force de compression. Cela provoque une com  pression transversale correspondante de l'ensem  ble des fils et de la matière de remplissage, qui  augmente les forces longitudinales de frottement  prenant naissance entre les fils individuels.    c) L'on peut mélanger à la matière de remplissage  un liquide qui ne provoque pas la prise au mo  ment où l'on dispose cette matière dans les in  terstices entre les fils.

   Ce liquide     facilite    alors le  tassement de la matière de     remplissage.    On peut  employer un     liquide        volatil,    par exemple du té  trachlorure de carbone, de manière qu'il s'éva  pore de la matière pour permettre ensuite l'in  jection d'eau ; on peut utiliser un liquide miscible  avec l'eau de façon que lors de l'injection d'eau  subséquente, celle-ci se mélange au liquide et le  déplace. On peut à cet effet employer par exem  ple de la     glycérine    ou.de l'alcool.  



  d) L'on peut tasser la matière de     remplissage,    par  exemple en entourant le tendeur d'un frettage en  roulé sous tension après que la matière de rem  plissage ait été disposée dans les interstices entre  les fils. L'on peut     utiliser    à cet effet un frettage  fait d'un ruban d'acier.  



  e) La matière de     remplissage    peut être tassée par  un vibrateur à fréquence élevée.  



  f) On peut mélanger des particules plus grossières  au     ciment        hydraulique,    par exemple au     ciment     Portland, de manière à réduire la contraction lors  de la prise. On peut employer des particules  inertes, par exemple de la     silice    ou du sable  grossier, ou bien     utiliser    des particules présentant  par elles-mêmes des propriétés de durcissement,  telles que des particules de ciment broyé gros  sièrement, des particules de     pouzollane    ou des  cendres fines.  



  Au lieu d'utiliser comme matière de     remplissage     du ciment     hydraulique    ou un mélange d'un tel ciment  avec du sable, l'on peut employer toutes autres ma  tières en poudre susceptibles de durcir par addition  d'un liquide approprié. Certaines résines synthétiques  pulvérulentes possèdent ces propriétés et se prennent  sous forme dure en présence d'un     liquide    convenable.

    La prise de matières de remplissage de ce genre peut  être accélérée par     l'effet    de la chaleur, celle-ci pou  vant être appliquée par chauffage de l'une ou des  deux extrémités du tendeur après     qu'il    ait été mis en  place dans l'élément de béton, en laissant la chaleur  se transmettre par conduction à toute la longueur du  tendeur ; on peut également chauffer le tendeur sur  toute sa longueur en y faisant passer un courant  électrique.  



  On peut utiliser un tel tendeur de précontrainte  pour béton d'après l'une quelconque des façons con  nues. On peut par exemple l'insérer dans une gaine  rigide qui l'empêche de se     lier    au béton     dans    la masse  duquel il est noyé, ou bien on peut le faire passer  dans un trou ou canal ménagé à l'avance.

   Dans les  deux cas Peau ou autre     liquide    nécessaire à déter  miner la prise de la matière de remplissage dans le  tendeur peut être injectée dans l'espace annulaire  ménagé entre celui-ci et sa gaine ou le canal qui le  renferme, le frettage du tendeur étant alors     réalisé     sous forme suffisamment perméable pour permettre  à l'eau ou autre     liquide    de durcissement de pénétrer      entre les fils élémentaires. On peut convenablement  utiliser à cet     effet    un enroulement à spires jointives  fait d'un ruban d'acier ou de tissu.

   En variante l'on  peut injecter l'eau ou autre     liquide    de durcissement  dans un passage réalisé sur la longueur du tendeur  lui-même, par exemple en remplaçant l'un des     fils    de  celui-ci par un ressort hélicoïdal à spires serrées.  



  L'on peut établir une liaison entre le tendeur tel  que décrit ci-dessus et la paroi de la gaine rigide ou  du canal qui le renferme en injectant dans l'espace  annulaire prévu entre le tendeur et la gaine ou canal  une composition     durcissable    telle qu'un mélange  d'eau et de ciment. La     liaison        réalisée    par la com  position ainsi injectée peut être améliorée en rendant  rugueuse la     surface    extérieure du frettage du tendeur  ou en     utilisant    un frettage à surface ondulée.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS I. Tendeur pour béton précontraint, comprenant un ensemble de fils métalliques longitudinaux, carac térisé en ce que les interstices compris entre ces fils sont remplis par une matière durcissable, mais à l'état non encore durci. II. Procédé de mise en action du tendeur suivant la revendication I pour la précontrainte du béton, caractérisé en ce qu'on réalise un canal dans le béton, en ce qu'on dispose dans ce canal un tel tendeur, en ce qu'on provoque le durcissement de la matière de remplissage de ce tendeur et en ce qu'on lie le ten deur à la paroi du canal. III.
    Procédé de fabrication du tendeur selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on fait passer les fils dans une boite vibrante renfermant la matière durcissable de remplissage sous forme pulvérulente, puis en ce qu'on fait assembler les fils sortant de la boite en enroulant sur eux un ruban. SOUS-REVENDICATIONS 1.
    Tendeur suivant la revendication I, carac térisé en ce que l'ensemble des fils est entouré par un enroulement qui constitue la surface extérieure du tendeur et en ce que le durcissement de la matière durcissable de remplissage utilisée étant assuré par un liquide, l'enroulement est perméable de manière que le liquide puisse être appliqué au tendeur à partir de l'extérieur de celui-ci. 2.
    Tendeur suivant la revendication I, carac térisé en ce que l'ensemble des fils est entouré par un frettage imperméable et en ce que le durcissement de la matière de remplissage utilisée étant assuré par un liquide, il est ménagé un passage sur la longueur du dispositif tendeur pour assurer l'amenée à celui-ci du liquide de durcissement. 3. Tendeur suivant la revendication I et la sous- revendication 2, caractérisé en ce que le passage est réalisé par le moyen d'un fil métallique enroulé en hélice disposé suivant la longueur du tendeur. 4.
    Tendeur suivant la revendication I, carac térisé en ce que la matière durcissable est constituée par du ciment en poudre renfermant une substance propre à compenser sa contraction au cours de la prise. 5. Tendeur suivant la revendication I, carac térisé en ce que la matière durcissable est constituée par du ciment en poudre mélangé à un liquide qui ne détermine pas sa prise, ce liquide étant soit vola til, soit miscible à l'eau pour pouvoir être éliminé lors de l'opération de durcissement. 6. Tendeur suivant la revendication I, carac térisé en ce que la matière durcissable est constituée par une résine synthétique pulvérulente. 7.
    Procédé selon la revendication II, caractérisé en ce que l'on constitue la matière de remplissage du tendeur par une résine synthétique pulvérulente et en ce que l'on accélère la prise de cette matière par application de la chaleur. 8. Procédé selon la revendication II et la sous- revendication 7, caractérisé en ce que l'on applique la chaleur au tendeur par au moins l'une de ses deux extrémités. 9. Procédé selon la revendication II et la sous- revendication 7, caractérisé en ce que l'on applique la chaleur au tendeur en y faisant passer un courant électrique.
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