Brevet FR2045703A1 — publié le 19710305

2Ô457Ô3 La présente invention concerne un dispositif d'ancrage à coins ou clavettes multiples engagés dans un cône femelle d'ancrage pour des faisceaux ou câbles d'armatures de précontrainte groupant parallèlement des fils ou des torons de fils appelés 5 brins dans la suite. Dans la technique du béton précontraint, on connaît un type d'ancrage pour des faisceaux de ce genre, ancrage dans lequel chacun des brins est logé entre deux gorges parallèles à l'axe du brin et pratiquées dans des coins ou clavettes dont l'en-10 semble forme une couronne à surface latérale tronconique logée dans une ouverture également tronconique d'une pièce d'appui femelle. La force de tension du câble tend à les enfoncer dans leur logement et l'effort de serrage latéral provenant de la réac-15 tion de la pièce d'appui sur chaque coin ou clavette se transforme en un effort de serrage circulaire des brins de 1'armature disposés suivant un cylindre, étant donné qu'un intervalle subsiste entre coins contigus et que l'effort se transmet en cercle d'un coin à l'autre par l'intermédiaire des brins. 20 Usuellement et par analogie avec d'autres dispositifs d'ancrage utilisant l'action de coin, l'angle utilisé pour l'ouverture en tronc de cône ménagée dans la pièce d'appui avec l'axe du câble est faible, de l'ordre de 6 à 10®. En effet, lorsque les brins ne sont pas individuellement pincés entre des coins mais 25 disposés autour dJun coin tronconique central unique, il est nécessaire de donner à l'angle que fait ce coin avec l'axe du câble une valeur faible afin d'assurer vin bon serrage et, en outre, éviter l'éjection du coin sous l'effet de la composante de la pression latérale dirigée en sens opposé de la pointe du coin, éjection 30 comparable à l'effet de "noyau de cerise". Cependant, si on donne à l'angle de l'ensemble tronconique formé par les coirs enserrant individuellement les brins du faisceau d'armatures une valeur aussi réduite que 6'à 10°, il apparaît un serrage latéral excessif de ces brins, lorsque l'effort 35 de tension qui leur est appliqué devient élevé. , Pour réduire la pression locale sur les brins, il a été proposé d'allonger ces coins, ce qui rend le dispositif d'ancrage onéreux et difficile à mettre en oeuvre. A défaut, il était nécessaire de limiter la force du 40 câble en limitant le nombre et la section' des brins. 69 2ii21 2 2045703 Cette pression latérale excessive sur les brins est due au fait que» lorsque les brins sont nombreux, et par conséquent l'angle au centre de chaque coin est faible, le serrage résulte d'un double effet de coint celui qui est dû à l'angle de la cavité 5 tronconique de la pièce d'appui et celui qui est dû à l'angle au centre des coins ou clavettes, effets qui se multiplient. En effet, si l'on exprime mathématiquement l'effort moyen F de serrage latéral sur un brin, on trouve la formule : T F = 2 sin . tg ( 10 formule dans laquelle n est le nombre de brins, T la tension d'un brin, ip l'angle de frottement de l'ensemble des coins contre la cavité tronconique et © l'angle des coins avec l'axe du câble. On se rend compte ainsi que cette force de serrage est, pour des angles petits, inversement proportionnelle au produit du 15 demi-angle au centre des coins et du demi-angle au sommet du dispositif conique d'ancrage. L'invention est basée sur l'observation que, dans un ancrage où les brins sont individuellement pincés entre coins, l'effet de "noyau de cerise" n'est pas à craindre. En effet, les 20 brins sont en contact avec les coins, suivant line surface parallèle à leur axe et ces brins tendent donc à entraîner les coins vers la partie rétrécie de la cavité tronconique dès que le contact de frottement est établi entre brins et coins. Dans ces conditions, suivant la caractéristique.princi-25 pale de l'invention, l'angle de la face extérieure des coins avec l'axe du câble est choisi supérieur à 15°. Cette valeur, nettement plus grande que,d'usage, peut être fixée à 20° par exemple pour un faisceau comportant sept brins. On diminue ainsi considérablement l'effort de serrage laté-30 ral des armatures pour.le ramener à des valeurs acceptables. En outre, .en faisant varier la valeur de cet angle, il devient possible d'adapter la valeur du serrage en fonction du nombre des brins constituant le câble. Il est clair, en particulier, que plus le nombre de brins est grand, c'est-à-dire 1'angle au centre 35 des coins est petit, plus l'angle au sommet de la cavité tronconique peut être grand. . _ . Cette limitation, de la pression latérale exercée sur les brins est surtout .importante dans le cas des .torons auquel l'in 6$ 21121 3 2045703 vention s'applique particulièrement, alors que les réalisations connues antérieurement d'ancrage de ce type concernaient surtout des brins formés chacun d'un fil. En effet, les torons sont blessés plus facilement par la pression latérale qui s'exerce sur des 5 points de contact avec leurs fils élémentaires et non sur toute la génératrice du fil, comme c'est le cas pour les fils simples. Afin que l'effort de serrage exercé sur chaque brin soit progressif et croissant au fur et à mesure que l'on s'approche de l'extrémité libre du câble, l'angle de la périphérie des coins 10 rassemblés avec l'axe du câble est avantageusement choisi de 20* à 2° plus grand que l'angle de la cavité de la pièce d'appui femelle, tandis que les coins et la pièce d'appui sont exécutés avec des métaux massifs rigides. On obtient ainsi un serrage plus fort de chaque brin vers l'extrémité libre du câble. 15 La nature de l'ancrage permet d'utiliser de tels coins massifs, donc peu déformables, ce qui confère à cette différence d'angle toute son efficacité dans la progressivité du serrage.Cette différence d'angle, connue en soi mais utilisée dans d'autres types d'ancrages dont les coins ou clavettes sont trop déformables, 20 soit à cause de leur forme, soit à cause de la matière dont elles sont faites (béton), n'a souvent pas l'efficacité voulue. Suivant une autre caractéristique de l'invention, les coins ont une longueur mesurée suivant l'axe du câble de plus de 50 % plus grande que la hauteur de la pièce d'appui femelle. En 25 effet, grâce à la rigidité de la pièce d'appui et des coins, l'étreinte localisée de ces coins par la pièce d'appui assure néanmoins une répartition convenable de la pression sur les brins du câble. Un résultat industriel important de l'invention a été la 30 possibilité d'augmenter considérablement la force des câbles utilisés avec ce type d'ancrages et de répondre ainsi aux besoins présents des utilisateurs de la précontrainte. Les dessins annexés montrent deux formes de réalisation de l'invention. 35 La figure 1 est une vue en plan d'un premier dispositif d'ancrage. La figure 2 est une élévation et une coupe partielle par II-II de ce dispositif. La figure 3 est une vue en plan d'un second dispositif. 40 La figure 4 est également une élévation et une coupe 69 21121 4 2045703 partielle par IV-ÏV de la figure 3. Lrancrage montré sur les figures 1 et 2 comprend, appliquée contre le béton 1 d'une structure à précontraindre, une pièce femelle d'appui 2 comportant une cavité tronconique 3. Le câble de 5 précontrainte est formé, en l'espèce, de sept brins 4 qui peuvent être des torons de fils torsadés, par exemple formé chacun de sept fils» s Ce câble passe dans un canal ménagé par le moyen d'une gaine 5 noyée à la coulée dans ce béton. Chacun des brins du câ-10 ble est pincé entre deux coins 6 en forme de secteur dont la périphérie externe tronconique 7 s'applique contre la cavité tronconique 3c Ces coins forment une couronne complète au centre de laquelle subsiste un espace libre 8 avantageusement cylindrique. Dans chaque face radiale de chaque coin est creusée une gorge 9 15 un peu moins profonde qu'un demi-cylindre de diamètre égal à celui des brins 4, de sorte que chaque brin se trouve ainsi emprisonné entre deux gorges en regard. Pour assurer un meilleur serrage des brins, les gorges peuvent être munies de stries en dents de scie usinées perpendi— 20 culairement à la direction des brins, ou bien on peut revêtir, par exemple par métallisation, les gorgés de grains rugueux destinés à augmenter le coefficient de frottement entre ces gorges et les brins. Dans un agencement de ce genre, par leur frottement dans 25 les gorges, les brins d'armatures tendues tendent à entraîner les coins plus profondément dans la cavité 3, et la réaction radiale de la paroi de cette cavité contre chacun des coins se transforme, par effet de voûte, en une ligne de pression circulaire qui se transmet d'un coin à l'autre par les brins, du fait que chacun est 30 enserré entre deux coins et que les coins sont séparés par des intervalles étroits 10 et ne sont pas en contact suivant l'axe de la cavité 3. Selon une première particularité de l'invention, l'angle 9 des génératrices de la cavité tronconique avec l'axe de cette 35 cavité tronconique est plus grand que 15°. De plus, l'angle au sommet du tronc de cône formé par le groupement des coins, c'est-à-dire l'angle des génératrices, de la paroi 7 de chaque coin avec l'axe du câble, est plus grand que l'angle S d'une quantité comprise entre 201 à 2*.' 40' De la sorte, le serrage de la couronne de coins par la BAD ORIGINAL 69 21121 5 2045703 pièce d'appui 2 est maximal du côté de la face de cette pièce d'appui tournée vers l'extérieur et il s'affaiblit progressivement vers la face de cette pièce en contact avec le béton de façon que, de manière connue en soi, l'effort de serrage sur les brins 4 du 5 câble est le plus grand là où, par l'effet du frottement, leur tension a été progressivement réduite par l'effet de ce serrage lui-même progressif. Suivant une autre particularité de l'invention, la longueur L des coins, mesurée axialement, est supérieure à la hauteur 10 H de la pièce d'appui d'au moins 50 %, En outre, les coins comportent, du côté opposé à leur portion qui est engagée dans la cavité tronconique 3, une autre face tronconique 11 orientée en sens opposé à la face 7» Grâce à cette disposition, la réaction exercée par la 15 paroi de la cavité 3 sur les coins 6 au voisinage de l'arête 12 d'intersection des faces 7 et 11, se répartit régulièrement sur la longueur L du coin. Par la réduction de hauteur de la pièce d'appui et l'effilement des coins vers l'extérieur, le volume de l'ancrage se trouve considérablement réduit, ce qui économise la matière et 20 l'utilise mieux. Néanmoins, il est possible de réaliser de tels ancrages pour des câbles fournissant des efforts de précontrainte très élevés. Dans la réalisation illustrée, la hauteur des coins est pratiquement le double de la hauteur de la pièce d'appui 2 et, 25 dans cet ancrage pour sept brins, l'angle 0 peut être choisi de l'ordre de 20°. Afin d'éviter que les différents brins 4 ne s'entrecroisent et soient effectivement parallèles à l'entrée dans les intervalles entre coins 6, line olive 13 est engagée entre ces 30 brins pour les séparer avant la mise en place des coins 6. Cette olive possède un canal central 14 qui prolonge le canal axial 8 ménagé entre les coins, ce qui, après ancrage, permet d'injecter un mortier de protection dans la gaine 5 du câble. ' Les brins 4 étant parallèles, la mise en tension de ces ' 35 brins peut être exécutée, de manière connue en soi, par un vérin présentant un canal axial pour le passage desdits brins et une surface d'appui contre la face externe 17 de la pièce d'appui 2. La réalisation montrée sur les figures 3 et 4 est analogue à celle que montrent les figures 1 et 2, aux différences 40 suivantes près : 21121 2045703 Le nombre des brins est de douze, de sorte que le demi-angle au centre de chaque coin 6 est de 15®» tandis que l'angle © est d'environ 30®. De plus» les gorges 9 ménagées dans les coins 6 sont obliques par rapport à l'axe du câble, ce qui permet 5 notamment la mise en tension de ce câble avec un vérin sans cernai central, mais comportant des moyens d'attache de ses brins à la périphérie. Comme précédemment, les coins 6 sont plus longs que la hauteur de la plaque d'appui 2 et ils sont essentiellement en 10 saillie par rapport à la face externe de cette plaque. La divergence des brins de câble à leur entrée dans le dispositif d'ancrage peut nécessiter un élargissement de la gaine 5 qui peut être réalisé au moyen d'un raccord 15. Pour éviter le frottement de ce câble contre la gaine, une bague 16 est placée 15 dans ce raccord afin d'infléchir progressivement les brins parallèles entre eux jusqu'à l'obliquité des gorges 9 qui les reçoivent. La résistance de la bague 16 doit évidemment être suffisante pour maintenir les câbles en position à l'état tendu. On remarquera que le frottement des brins contre la face interne de 20 la gorge 16 réduit la force nécessaire à l'ancrage de ces brins. Comme déjà exposé, les ancrages qui viennent d'être décrits sont particulièrement destinés aux câbles de grande puissance destinés à fournir des forces de précontrainte élevées dans des structures de béton de toutes natures et notamment des 25 ouvrages d'art. 69 21121 7 2045703 REVENDICATIONS 1. Dispositif d'ancrage pour câbles de précontrainte à brins multiples composé d'une pièce d'appui comportant une ouverture tronconique et d'une pluralité de coins disposés suivant 5 une couronne dont la face latérale tronconique est engagée dans l'ouverture de la pièce d'appui, chaque brin venant se loger entre deux coins dans des gorges des faces en regard de ces coins, caractérisé en ce que la pièce d'appui et les coins étant en métal massif rigide, l'angle de l'ouverture tronconique pratiquée 10 dans la pièce d'appui par rapport à l'axe du câble est plus grand que 15°. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'cingle que forme la face périphérique des coins avec l'axe du câble est supérieur à l'angle de la cavité tronconique 15 de la pièce d'appui d'une valeur de 20' à 2°. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la longueur axiale des coins est supérieure de 50% à l'épaisseur de la pièce d'appui. 4. Dispositif selon les revendications 2 et 3, 20 caractérisé en ce que la partie de ces coins extérieure a la pièce d'appui est conformée en tronc de cône opposé à celui qui coopère avec la pièce d'appui. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface des gorges ménagées dans les faces des coins 25 pour le logement des brins de l'armature est rendue rugueuse par des stries gravées ou par dépôt sur leur surface d'un produit convenable. 6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les axes des gorges pour le logement des brins sont 30 inclinés sur l'axe du câble d'un angle plus petit que l'angle des coins. 7. Dispositif selon la revendication 1» caractérisé en ce que les gorges étant parallèles à l'axe du câble, au delà de la pièce d'appui, une pièce munie d'un trou central est placée 35 entre les brins du câble de façon à empêcher le croisement de ces brins au voisinage de l'ancrage. 8. Dispositif selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que, au delà de la pièce d'appui, les brins du câble sont engagés dans une bague capable de résister à la compo- 40 santé latérale de l'effort exercé par les câbles déviés.