Brevet FR2077729A1 — publié le 19711105

La présente invention concerne les dispositifs d'ancrage qui, dans la technique des constructions précontraintes, sont utilisés pour reporter sur une structure l'effort des armatures mises en tension. On sait que, pour pouvoir fournir ae grandes forces de précontrainte, les armatures sont usuellement constituées d'une multiplicité de brins qui peuvent être des fils ou des torons de fils d'acier. I1 est bien connu d'ancrer une telle armature, for m 'ume pluralité de brins, au moyen d'un dispositif constitué prffia partie femelle ou corps d'ancrage comportant une cavité tronconique dans laquelle lesdits brins s 1épanouissent et sont coincés au moyen d'un organe tronconique ou cône force dans ladite cavité. Pour reporter la force de tension des armatures au béton, il est connu aussi d'appuyer le corps d'ancrage au centre d'une plaque perforée de diamètre sensiblement plus grand que celui de ce corps, plaque qui est en contact avec la structure de béton. De plus, pour obtenir un serrage efficace des brins d'armatures entre les parois en regard du corps d'ancrage et du cône, notamment lorsque ces brins sont formés de fils toronés, il est connu de munir l'une de ces parois au moins de gorges sensiblement semi-circulaires qui enveloppent lesdits brins. Il est nécessaire, dans la conception et la réalisation de ces dispositifs d'ancrage, d'éviter que la résistance à la traction des armatures ne soit diminuée par leur serrage dans le dispositif ou par des coudes brusques qui leur seraient imposés. I1 faut pour cela que le serrage des brins croisse progressivement depuis leur entrée dans le dispositif dtancrag par la petite section de la cavité tronconique jusqu'à leur sortie de cette cavité par la grande section et que chaque brin s'infléchisse, suivant une courbe sensiblement continue, de la direction parallèle à l'axe de l'armature dans la structure jus qu'a l'angle que forment avec cet axe les génératrices de la paroi de la cavité. Afin de rendre progressif le serrage des armatures, on a déjd proposé de donner au cône un angle au sommet plus grand que celui du tronc de cône de la cavité, ou encore d'agrandir progressivement le diamètre des gorges de logement des brins depuis la grande section de la cavité vers la petite section et, en outre, pour infléchir les brins, de donner à la petite section de la cavité tronconique un profil arrondi correspondant sensi olement à celui de la gorge d'un tore. La réalisation par forgeage-d'un corps d'ancrage comportant une cavité de cette forme est très onéreuse. Elle nécessite, par une première opération de forge effectuée sur une face du corps d'ancrage, l'exécution de la cavité tronconique proprement dite avec ses gorges, puis, par une ou plusieurs opérations de forge exécutées sur l'autre face, l'exécution de l'arrondi torique de guidage ainsi qu'éventuellement l'évasement des gorges du côté de la petite section d'ouverture. En effet, les dépouilles des surfaces forgées étant de sens opposés, pour permettre l'extraction des poinçons de forge les opérations doivent être exécutées sur les deux faces dú corps successivement. La présente invention a pour objet un dispositif d'ancrage permettant une très sensiDle économie sur la réalisation du corps d'ancrage. La partie femelle du dispositif d'ancrage dans laquelle s'épanouissent les brins d'armatures est, selon l'invention, caractérisée en ce qu'elle est constituée d'au moins deux portions, un corps d'ancrage résistant comportant essentiellement une cavité tronconique et une pièce de guidage à gorge arrondie qui se raccorde sensiblement à la petite section de ladite cavité. Le corps d'ancrage résistant est, de préférence, une pièce de forge qui peut être obtenue en une seule opération. La pièce de guidage peut être un organe indépendant et être une bague traversée par les brins d'armatures. Cette pièce de guidage peut aussi être partie intégrante d'une plaque appliquée contre le béton qui sert d'appui au corps d'ancrage. Enfin, cette pièce de guidage peut encore comporter une portion de raccordement à la gaine de logement de l'armature. Dans ce cas aussi, cette pièce de guidage peut être rendue solidaire de la plaque d'appui. Lorsque la pièce de guidage est une bague indépendante, lors de la mise en tension de l'armature, on obtient automatiquement le centrage relatif de cette pièce de guidage et du corps d'ancrage. Cependant, lorsque, dans les derniers cas mentionnés, la pièce de guidage est rendue solidaire du béton, le centrage automatique du corps d'ancrage ne peut être obtenu qu'en permettant le déplacement de ce corps au contact d'une plaque d'appui contre le béton grâce à-des moyens de mise en tension de l'armature qui prennent appui, non pas sur ledit corZ d'ancrage, mais sur la plaque-d'appui recevant ce corps. De préférence, le corps d'ancrage comporte, en pro longement de la cavité tronconique, une amorce de guidage arrondi dont la tangente à ltextrémité du profil forme avec l'axe de cette cavité un angle aigu plus petit que son demi-angle au sommet, tandis que la pièce de guidage comporte le complément d'arrondi dont-le profil se termine par une tangente parallèle à l'axe de l'armature, ou-mieux inclinée en sens inverse des génératrices de la cavité tronconique sur l'axe de celle-ci. Ainsi, lé corps d'ancrage peut toujours être obtenu par une opération de forge effectuée sur une seule des faces de ce corps avec un poinçon ayant une dépouille convenable, tandis que la pièces de guidage, dont les formes sont plus complexes mais qui n' a pas besoin de la même résistance mécanique que le corps d'ancrage, peut être obtenue par moulage, opération dont le prix de revient est bien inférieur a celui de la forge. Cependant, cette dualité de modes d'obtention des deux parties du dispositif d'ancrage fait apparaître une difficulté. Les tolérances dimensionnelles de fabrication des pièces moulées sont très faibles, alors que l'inévitable usure des poinçons de forge amène à accepter des tolérances dimensionnelles beaucoup plus fortes pour les parties forgées si l'on veut maintenir leur prix de revient dans des limites raisonnables en évitant une mise au rebut trop rapide des poinçons. A cette fin, dans une forme de réalisation avantageuse de l'invention, l'angle aigu formé avec l'axe de la cavité tronconique par la tangente à l'extrémité du profil de l'amorce d'arrondi que porte le corps d'ancrage est plus petit que l'angle aigu formé par la tangente à l'origine du profil du complément d'arrondi que porte la pièce de guidage. Comme on le verra dans la suite, on peut ainsi admettre, sans risque de pliage ou de cassure des brins d'armatures, de larges tolérances sur la dimension de la cavité du corps d'ancrage forgé par rapport à des pièces de guidage toutes de mêmes dimensions, aux faibles tolérances de moulage près, alors que, sans cette caractéristique de l'invention, il serait nécessaire de mouler des pièces de guidage avec des dimensions diverses pour les associer à des corps d'ancrage dont les dimensions varient par l'usure progressive du poinçon de forge. L'augmentation du prix de revient, sans compter les risques d'erreurs dans l'association de deux parties, serait alors considérable. Les dessins annexés permettront de comprendre comment l'invention peut être mise en oeuvre. La figure 1 est une coupe axiale d'un dispositif d'ancrage selon l'invention. La figure 2 est une vue selon II-II de la figure 1. La figure 3 montre en coupe le dispositif d'ancrage en place dans un coffrage préalablement à la coulée du béton. La figure 4 montre en coupe axiale un autre exemple de réalisation de dispositif d'ancrage selon l'invention. La figure 5 est une vue suivant V-V de la figure 4. La figure 6 est une coupe axiale montrant la mise en place, avant coulée du béton, du dispositif selon la figure 4. Les figures 7 à 9 illustrent schématiquement le raccordement d'une même pièce de guidage avec des pièces forgées de dimensions différentes. Dans la réalisation montrée par les figures 1 à 3, l'armature de précontrainte est constituée d'une pluralité de fils d'acier 1, au nombre de douze en l'espèce, qui traversent le béton 2 dans une gaine 3. La force de tension de ces fils est transférée au béton par le corps d'ancrage 9 et la plaque d'appui 4 qui est noyée à la surface de ce béton. A cette fin, cette plaque (figure 3) est appliquée contre la face interne du coffrage 5 par l'intermédiaire de boulons 6. Avant la coulée du béton, ces boulons maintiennent également une trompette de raccordement 7 à la gaine 3. Après durcissement du béton, la plaque et la trompette,sont incorporées au béton et les boulons 6 peuvent être dévissés, les écrous 14 restant seuls perdus dans le béton. Selon l'invention, la trompette 7 comporte une portion 8 dont la portion interne 8a forme une surface arrondie convexe pour le guidage des brins d'armatures, tandis que le corps d'ancrage 9 comporte essentiellement une cavité tronconique 10. Pour le maintien des brins 1, la paroi de cette cavité est pourvue de gorges longitudinales 11 recevant chacune un fil 1 d'armature. Ces brins sont serrés par un cône massif 12 comportant également des gorges longitudinales 13 en regard des gorges 11. De manière connue, le cône est forcé dans la cavité 10 où les brins sont épanouis. Le fond des gorges longitudinales 11 s'évase en arrondi vers la petite section de la cavité 10 comme montré en lla. Cependant, à la limite, la tangente à l'extrémité de ce profil arrondi forme encore un angle aigu (voir figure 7) avec l'axe X-X du dispositif d'ancrage. De la sorte, d'une part, chacun des brins d'armature est serré progressivement entre le cône 12 et la paroi interne de la portion forgée 9 et, d'autre part, l'armature 1 s'infléchit progressivement sur l'arrondi lla et sur l'arrondi 8a pour passer de la direction parallèle à l'axe X-X à la direction parallèle aux génératrices de la cavité tronconique 10. On évite ainsi toute réduction locale de la résistance à la traction des brins 1. Par rapport aux réalisations usuelles de corps d'ancrage solidaires ou non de leur plaque d'appui sur le béton, on remarquera que le corps 9, dans la réalisation selon l'invention, a une hauteur relativement petite et que l'exécution de sa cavité centrale ne nécessite qu'un seul poinçon. Ce poinçon est donc plus court que dans les réalisations usuelles et, de ce fait, la tendance à la déformation de ce poinçon est plus réduite et l'usure plus faible puisque la profondeur de pénétration est moindre. Lors de la mise en tension des armatures, il importe que le corps d'ancrage 9 soit centré par rapport à l'arrondi 8a, de façon que les déformations de toutes les armatures 1 soient semblables et leurs conditions de mise en tension identiques. A cette fin, l'extrémité effilée du corps d'ancrage 9 est logée avec jeu dans l'ouverture de la plaque 4 et un petit déplacement de l'épaulement 9a de ce corps est possible au contact de cette plaque. Pour la mise en tension, le vérin (non représenté) comporte un élément d'appui 15 dont ltextrémité s'emboîte dans la rainure circulaire 16 de la plaque d'appui 4, de façon à interdire tout déplacement relatif de cet élément 15 sur ladite plaque. En outre, cet élément comporte intérieurement une butée 17 empêchant l'entraînement du corps ancrage 9-lorsqutune traction est exercée sur les armatures. Ainsi, lorsque le vérin est-mis en oeuvre, le guidage 8a et les points d'attache des brins d'armatures sur le vérin dé- terminent la position de ces brins et, par conséquent, celle -r corps d'ancrage au contact de la plaque 4. Ainsi, ce corps se centre automatiquement par rapport à l'arrondi 8a. Dans la réalisation montrée par les figures 4 3 6. initialement les boulons 6 servent 3 maintenir au contact du coffrage 5, outre la plaque d'appui 4, un mandrin conique 18 assurant le raccordement avec la gaine 3, mandrin destiné à me nager, derrière la plaque d'ancrage et dans l'axe de celle-ci9 un espace libre 20. Le raccordement avec la gaine 3 peut être paroi lité par un tube 19 solidaire de la paroi interne du mandrin qui est engagé dans la gaine et centre celle-ci par rapport au mandrin. Après démontage du coffrage et du mandrin, préalable ment à la mise en place du corps d'ancrage 9, on engage sur l'en- semble des brins de 11armature la bague 21, après quoi l'anceDe est mis en oeuvre, comme les ancrages connus, par tension des armatures et enfoncement, au centre de la cavité tronconique, du cône d'ancrage 12. Lors de la mise en tension de l'armature, la bague 2/ libre, est entraînée par cette armature jusqu'au contact du cor > 9 et elle se trouve, en outre, automatiquement centrée par rapport à ce corps. Dans la réalisation qui vient d'etre décrite, les pièces de guidage, c'est-à-dire la trompette 7 portant le renfle- ment arrondi 8 ou la bague 21, sont réalisées en métal moulé, alors que, comme déjà indiqué, le corps d'ancrage 9 est forge .e poinçon de forge qui, pour déterminer la forme de la cavité de c corps, est force dans celle-ci stase progressivement, de sorte que la dimension de la cavité tronconique, ménagée dans ce diminue alors que la dimension des éléments de guidage 8 ou 21 est pratiquement invariable. Les figures 7 à 9 illustrent le moyen de compenser l-s différences sur les tolérances d'usinage possibles entre le csrus 9 et les pièces de guidage. Pour la clarté, sur ces fguree, les valeurs des angles ont été considérablement exagérées. Dans le corps 9, les génératrices, telles que A0 9 CQ la cavité tronconique 10 (ou bien le fond des gorges de logement 11 de chacun des brins) forment avec la direction X-X de l'axe de la cavité tronconique un angle a0. La cavité tronconique 10 est prolongée par une amorce d'arrondi 22 convexe vers l'axe X-X, contre laquelle s'infléchit le brin 1. La tangente A1 à l'extrémité du profil de la partie arrondie 22 forme ainsi un angle al plus petit que l'angle aO. Conformément à l'invention, le profil de la portion de guidage 8 (ou 21) comporte à son origine, c' est-à-dire dans la partie la plus proche du corps 9, une tangente A2 formant avec l'axe de l'ancrage un angle a2 plus grand que l'angle a1. Grâce à cette disposition, le rayon R de sortie du guide étant invariable, le rayon R1 d'entrée dans le corps 9 peut varier dans d'assez larges limites, comme le montrent les figures 7 d 9. En effet, comme le contre la figure 7, le rayon R1 peut être plus petit que le rayon R et, dans ce cas, chaque armature 1 se détache de l'arrondi de guidage en un point, tel que B1, pour envelopper complètement l'amorce d'arrondi du corps 9. Lorsque les deux rayons R et R1 sont égaux, comme montré sur la figure 8, l'armature i se détache de l'arrondi du guidage en T1 et achève de s'infléchir à partir du point T contre l'arrondi 22. Entre les points T et T1, l'armature a la direction de la tangente commune A aux deux arrondis formant avec l'axe l'angle a compris entre les angles a1 et a2. Si le rayon R1 devient supérieur à R (figure 9), l'armature s'échappe de l'arrondi 8 en formant avec l'axe l'angle 2. Toutefois, comme cet angle est plus petit que l'angle ag, on obtient encore un léger enroulement sur l'arc CD contre l'arrondi 22 avant que l'armature soit appliquée au contact de la paroi tronconique. La tolérance dimensionnelle admissible sur le rayon R1 est donc comprise entre les valeurs illustrées par la figure 7 et par la figure 9, c'est-à-dire que cette tolérance correspond à la longueur B1 62. L'invention est utilisable pour la mise en précontrainte de structures de toutes sortes et spécialement de structures de béton armé coulé sur place ou formées d'éléments préfabriqués. R E V E N D I C A T I O N S 1. Dispositif d'ancrage pour armatures de précontrainte à brins multiples comprenant une partie femelle appuyée sur la structure à précontraindre et comportant une cavité évasée dans laquelle lesdits brins sont épanouis et coincés contre la paroi de ladite cavité, caractérisé en ce que ladite partie femelle est constituée d'au moins deux portions, l'une comportant une cavité essentiellement tronconique et l'autre étant une pièce de guidage dont la gorge arrondie se raccorde sensiblement à la petite section de ladite cavité. 2. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la portion comprenant la cavité tronconique est elle-même en deux parties : un corps d'ancrage et une plaque d'appui pourvue d'une ouverture centrale traversée par ce corps d'ancrage. 3. Dispositif d'ancrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface d'appui sur la plaque du corps d'ancrage est aménagée pour permettre le déplacement de ce corps en toutes directions autour de l'axe de sa cavité. 4. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le corps d'ancrage est une pièce forgée. 5. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de guidage est une bague indépendante du reste du dispositif d'ancrage. 6. Dispositif d'ancrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pièce de guidage est fixée à la plaque d'appui. 7. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de guidage comporte un raccordement en forme de trompette à la gaine de logement de l'armature. 8. Dispositif d'ancrage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce de guidage est en métal moulé. 9. Dispositif d'ancrage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le corps d'ancrage comporte une amorce de guidage arrondi dont la tangente à l'extré- mité libre du profil forme avec l'axe de la cavité tronconique un angle aigu plus petit que le demi-angle au sommet de la cavité tronconique, tandis que la pièce de guidage comporte un complément d'arrondi dont l'extrémité du profil i opposée audit corps, est au moins parallèle à l'axe de l'armature et, de préférence, inclinée en sens opposé aux génératrices de la cavité tronconique. 10. Dispositif d'ancrage selon les revendications 1, 8 et 9, caractérisé en ce que l'angle aigu formé avec l'axe de la cavité tronconique par la tangente à l'extrémité du profil de l'amorce d'arrondi que porte le corps d'ancrage est plus petit que l'angle aigu formé par la tangente à l'origine du profil du complément d'arrondi que porte la pièce de guidage. 11. Dispositif d'ancrage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la périphérie de la plaque accessible autour du corps d'ancrage appuyé sur cette plaque comporte des moyens d'immobilisation par emboîtement de l'extrémité d'un appareil de mise en tension de l'armature par appui sur la structure à précontraindre. 12. Dispositif d'ancrage selon les revendications 2 et 5, appliqué à une structure en béton, caractérisé en ce que l'emplacement de la bague est une cavité du béton ménagée au moyen d'un élément amovible du dispositif d'ancrage mis en place avant la coulée du béton et retiré après prise de ce béton. 13. Agencement de mise en oeuvre d'un dispositif d'ancrage selon les revendications 2 et 11, caractérisé en ce qu'il comprend un vérin muni, pour la mise en tension des brins d'armatures, d'un organe d'appui s'emboîtant sur la périphérie de la plaque d'appui et comportant une butée périphérique de retenue du corps d'ancrage dans le sens qui écarte ce corps de la plaque d'appui.