Brevet FR2193921A1 — publié le 19740222

L'invention a pour objet un dispositif d'ancrage pour câble de précontrainte d'élément en béton. Dans la réalisation d'éléments en béton précontraint par mise en tension d'armatures, comme des câbles, ceux-ci sont tendus soit avant prise du béton auquel ils adhèrent, soit après prise du béton, dans un procédé dit alors de post-contrainte suivant lequel les armatures prennent appui sur le béton, après durcissement de celui-ci, au moyen de dispositifs d'ancrage. Ces dispositifs connus sont généralement d'encombrement important et leur utilisation pour la fabrication d'éléments en béton précontraint elancés, comme des poutres à âme mince, des dalles, des coques ou voûtes, etc., exige la formation aux extrémités desdits éléments d'épanouissements ou "blochets". C'est un but principal de l'invention de fournir un dispositif d'ancrage permettant l'application du procédé de post-contrainte à la réalisation d'éléments à faible dimension transversale, comme des poutres ou poutrelles à âme mince, des dalles, coques, etc., et qui n'exige pas de modifier la section desdits éléments au voisinage de leurs extrémités. C'est en particulier un but de l'invention de fournir un tel dispositif d'ancrage permettant la réalisation de poutres de section relativement réduite, du type de celles utilisées pour la construction de bâtiments. C'est encore un but de l'invention de fournir un tel dispositif grâce auquel peuvent être associés les avantages du procédé de précontrainte par mise en tension des armatures avant prise du béton et ceux du procédé de mise en tension des armatures après prise du béton, lesdites armatures étant tendues lors de la phase de construction la plus appropriée, en usine, ou en atelier, ou encore sur le chantier de construction. C'est aussi un but de l'invention de fournir un tel dispositif qui soit adapté à la précontrainte d'un élément en béton dans lequel les extrémités des armatures sont inclinées par rapport à l'axe longitudinal de l'élément. C'est également un but de l'invention de fournir un tel dispositif offrant une complète sécurité d'utilisation en assurant une bonne résistance mécanique. C'est enfin un but de l'invention de fournir un tel dispositif grâce auquel peut être réalisée, de manière simple et sûre, la finition de l'élément qu'il équipe. Le dispositif d'ancrage selon l'invention, pour câble de précontrainte d'élément en béton comportant une plaque d'appui percée de trous de passage des torons constitutifs du câble, est caractérisé en ce qu'il comprend, fixé-à la plaque d'appui, un élément de faible épaisseur ménageant des conduits de guidage des torons entre une gaine logeant le câble, abouchée audit élément, et les trous de la plaque d'appui, lesdits conduits de guidage communiquant entre eux. Selon l'invention, un ajutage traversant la plaque d'appui débouche par une de ses extrémités dans un conduit de guidage, de sorte que l'injection d'un mortier de finition ou analogue par ledit ajutage assure le remplissage de la totalité de l'élément de guidage ainsi que celui de l'espace compris entre le câble et la gaine. La plaque d'appui en acier et avantageusement rectangulaire présente, dans une réalisation, des trous de passage circulaires, les moyens d'ancrage de chacun des torons étant constitués par un manchon cylindrique à forage conique avec lequel sont propres à coopérer des clavettes de section conjuguée, munies de dentures d'auto-serrage. Dans une autre réalisation, les trous sont de configuration conique et constituent eux-mêmes des éléments femelles d'ancrage avec lesquels sont propres à coopérer des clavettes à dentures d'auto-serrage. Dans encore une autre forme de réalisation, utilisable notamment pour l'extrémité du câble dite "fixe", c'est-à-dire opposée à celle reliée aux moyens de mise en tension, le manchon cylindrique est appliqué par compression radiale à froid sur le toron avec interposition, entre celui-ci et le manchon, de clavettes dentelées. Selon une caractéristique de l'invention, les moyens généralement prévus sur le dispositif pour le frettage de la zone de béton comprimé au voisinage de la plaque d'appui sont constitués par une hélice d'acier soudée à une de ses extrémités sur la plaque d'appui et entourant l'élément de guidage. Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend des moyens, amovibles ou non, pour imposer à un câble de précontrainte dont il assure l'ancrage un angle prévu par le calcul que doit faire le câble, dans sa zone d'ancrage, avec la direction longitudinale de l'élément en béton. L'invention sera bien comprise par la description qui suit, faite à titre d'exemple et en référence au dessin annexé dans lequel la figure 1 est une vue, partie en élévation et partie en coupe, d'un dispositif d'ancrage selon l'invention la figure 2 est une vue en coupe selon la ligne 2-2 de la figure 1 ; la figure 3 est une vue en élévation d'un dispositif selon l'invention muni de moyens propres à imposer à un câble un angle prédéterminé entre la direction longitudinale de l'élément en béton à précontraindre et l'extrémité du câble dans la zone d'ancrage ;; la figure 4 est une vue très schématique d'un élément de construction en béton comprenant un câble de précontrainte dont les extrémités sont inclinées par rapport à la direction longitudinale de l'élément la figure 5 est une vue en perspective d'une partie d'un dispositif selon l'invention pour une autre forme de réalisation des moyens destinés à assurer la formation d'un angle entre la direction longitudinale d'un élément en béton à précontraindre et l'extrémité du câble de précontrainte dans sa zone d'ancrage ; la figure 6 est une vue en perspective d'un organe propre à équiper le dispositif illustré sur la figure 5 ; la figure 7 est une vue analogue à celle de la figure 5 mais pour une autre forme de réalisation ;; les figures 8a et 8b sont des vues en coupe longitudinale d'une plaque d'appui d'un dispositif selon l'invention pour deux formes de réalisation. Le dispositif d'ancrage pour câble de précontrainte d'élément en béton, 10, comprend une plaque rectangulaire 11, en acier, percée de trous 12 à section circulaire, comme montré sur la figure 8a, ou à section conique, comme montré sur la figure 8b, et en même nombre que celui des torons t d'un câble C de précontrainte logé dans une gaine G mise en place dans le coffrage d'un élément en béton à fabriquer, préalablement à la coulée du béton. Selon l'invention, de la plaque 11 est solidaire un élément de guidage 13 des extrémités des torons du câble C, avantageusement constitué par deux coquilles 14 et 15 en tôle emboutie ou analogue, dont chacune est, en élévation, de forme tronconique à embase 16 élargie et sommet cylindrique, à section droite circulaire. Chaque coquille présente des emboutis convergents 18, 19, 20 en même nombre que celui des torons t du câble et reliés entre eux par des parois comme 21 et 22, (figure 2), les parties marginales 23 et 24 de chaque demi-coquille étant plus proches du plan longitudinal 25 de symétrie de l'élément 13 que les parois 21 et 22, de sorte que, -lorsque les deux demi-coquilles 14 et 15 sont assemblées entre elles, avantageusement par soudure par points le long des parties marginales 24 et 25-, les conduits 26, 27 et 28 formés par les emboutis en regard des deux coquilles et dont la section sensiblement circulaire est légèrement plus grande que celle des torons t, sont reliés par des passages comme 30 et 31. Le dispositif 13, dans la collerette d'extrémité 17 duquel est emmanchée la gaine G, est fixé sur la plaque 11, avantageusement par soudure à l'arc. Selon l'invention, également, un forage 35 est ménagé dans la plaque 11, son débouché 36 en regard de l'élément 13 étant au droit d'un des conduits 26, 27 ou 28 dudit élément. Le dispositif 10 comprend un moyen de frettage 37 constitué, par exemple, par une hélice d'acier soudée sur la plaque Il et entourant l'élément de guidage 13, d'autres moyens de frettage pour le béton comprimé par l'action de la plaque d'appui 11 étant prévus, le cas échéant, au voisinage de celle-ci. L'élément de guidage 13, de faible dimension ou épaisseur transversale, peut être logé dans un élément à âme mince, ou analogue. Il n'occupe qu'un faible volume et ainsi réduit la saignée nécessaire à son logement dans le béton tout en laissant à la plaque 11 une surface d'appui maximale sur l'élément en béton à précontraindre, ladite surface étant, comme bien visible sur la figure 2, celle de la plaque elle-même diminuée de l'aire de la section droite de l'élément 13 à sa jonction avec ladite plaque. La mise en oeuvre du dispositif selon l'invention est analogue à celle des dispositifs connus. Après mise en place d'une gaine G dans le coffrage prévu pour l'élément en béton à fabriquer, un câble C est introduit dans la gaine et les extrémités des torons constitutifs du câble, guidées dans les conduits comme 26-28 de l'élément 13 sont introduites dans les trous 12 de la plaque d'appui 11. Les dispositifs d'ancrage sont alors fixés au coffrage puis, après coulée du béton et durcissement de celui-ci, les torons t sont mis sous tension individuellement à l'aide de tout dispositif approprié, par exemple des vérins, jusqu'à obtention de la tension prédéterminée souhaitée.On plaque alors aux extrémités des torons t les mors d'ancrage M et on exécute les opérations de finition de l'élément, à savoir, l'injection dans l'es- pace existant entre la gaine G et le câble C, de même que dans les espaces existant entre les torons t et les conduits 26-28, d'un mortier ou béton de finition introduit par l'ajutage 35 et l'enrobage des mors M à l'aide d'un béton ou mortier. Des essais de rupture avec un dispositif selon l'invention comprenant une plaque d'appui de 90 x 200 mm et un câble à trois torons de 0,6 pouce dans un bloc de béton de 150 mm d'épaisseur, ont conduit à la rupture des aciers sans destruction du bloc de béton avec un effort maximal de rupture de l'unité munie de ses ancrages de 77,5 tonnes. Selon l'invention, on prévoit de munir le dispositif de moyens propres à imposer à un câble de précontrainte C l'angle prévu par le calcul que doit faire ce câble, dans ses zones d'ancrage, par rapport à la direction longitudinale de l'élément E en béton à précontraindre dans lequel il est placé, comme montré sur la figure 4. Dans une forme de réalisation, (figure 3), on fixe sur la plaque d'appui 11 une virole ou boîtier en tôle 40, propre à être rapporté sur une paroi p du coffrage de l'élément en béton à fabriquer, par exemple au moyen de crochets 41 et 42 à tiges filetées dont les extrémités internes coudées s'accrochent sur des tétons ou tiges 43 et 44 prévus sur les faces latérales du boîtier 40, à l'intérieur de celui-ci5 et solidarisés avec la paroi p du coffrage par des écrous 45 et 46. Le boîtier 40 est fixé sur la plaque 11 de manière que cette dernière fasse un angle a avec la direction des côtés de grande dimension des plaques latérales du boîtier 40, qui est également celle de la paroi p du coffrage. Avec un tel dispositif, lorsqu'après coulee et durcissement du béton on retire le coffrage, on a l'assurance que l'angle formé entre la direction longitudinale a de l'élément E et l'axe a' du dispositif est bien égal à la valeur a souhaitée. Après mise sous tension des torons du câble et blocage de ceux-ci, le béton ou mortier de finition est coulé sur et dans le boîtier 40 qui reste ainsi inclus dans l'élément E. Dans la forme de réalisation illustrée sur les figures 5 et 6, les moyens prévus pour imposer l'angle prédéterminé entre la direction longitudinale de l'élément et les extrémités du câble dans ses zones d'ancrage comprennent des plaques de forme trapé zoïdale 50 et 50' dont les côtés non parallèles 51 et 52 sont bordés par des retours 53 et 54 formant entre eux l'angle a défini précédemment. Pour le montage des plaques 50 et 50' sur la plaque 11, celle-ci présente des trous taraudés 70, en correspondance de trous 55 du rebord 54 et de trous 56 du rebord 53 pour la fixation sur la paroi p du coffrage. Pour la mise en oeuvre de cette forme de réalisation l'invention prévoit de logerpréalablement à la coulée du béton, entre la plaque 11, le coffrage et les plaques 50 et 50', un organe 60, (figure 6), constitué par des feuilles de polystyrène expansé, ou analogue, découpées en trapèzes de forme conjuguée à cellé définie par les rebords 53 et 54, et groupées par paires entre lesquelles passent les extrémités des torons t du câble de précontrainte. Après durcissement du béton, l'organe 60 est retiré ou détruit, par exemple à la flamme, pour permettre d'abord la mise sous tension des torons puis la coulée du béton ou mortier de finition. Dans la forme de réalisation selon la figure 7, de même mise en oeuvre que celle décrite ci-dessus, l'organe 60 est un bloc de polystyrène expansé ou analogue, en forme de coin dont les faces 61 et 62 font entre elles l'angle a et qui est percé de forages traversants 63 et 64 pour le passage de boulons de fixation de la plaque 11 au coffrage, une lumière 65 étant prévue pour le passage des extrémités des torons. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'ancrage pour câble de précontrainte d'élément en béton, comportant un fourreau ouvert à ses deux extrémités pour le passage des torons constitufifs du câble, constitué par assemblage de deux coquilles destiné à être noyé dans l'élément et en ce que les coquilles présentent chacune des emboutis qui convergent vers une extrémité du fourreau et sont reliés entre eux par des portions de paroi qui, lorsque les zones marginales des coquilles sont solidarisées entre elles, définissent des passages de communication entre les conduits de guidage des torons ménagés par les emboutis en regard des deux dites coquilles. 2. Dispositif selon la revendication 1, comportant en outre une plaque d'appui percée de trous de passage des torons constitutifs du câble et une frette hélicoidale, caractérisé en ce que ladite frette qui entourne le fourreau est à section droite aplatie en correspondance du contour de ladite plaque d'appui sur laquelle elle est fixée par soudure à une de ses extrémités. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les emboutis des coquilles se réunissent, à l'extrémité vers laquelle ils convergent suivant une partie cylindrique à section droite sensiblement semi-circulaire. 4. Dispositif selon la revendication 2, comprenant des moyens pour imposer au câble de précontrainte un angle donné entre la direction longitudinale de l'élément qu'il est destiné à équiper et la direction moyenne du câble dans sa zone d'ancrage, caractérisé en ce que lesdits moyens comprennent une virole ou bottier sur lequel la plaque d'appui est fixée de manière à être inclinée par rapport à une direction de référence, comme celle de la paroi du coffrage sur lequel est rapporté le dispositif, et qui est matérialisé par les bords du bottier ou virole propres à coopérer avec ledit coffrage. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par deux plaques de forme trapézoidale dont les bords non parallèles présentent des retours formant entre eux un angle égal à l'angle donné, lesdits retours étant propres à être fixés sur la plaque d'appui d'une part, et le coffrage, d'autre part. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de remplissage amovibles et/ou destructibles constitués par un bloc ou des plaques accolées en polystyrène expansé ou analogue propres à être introduits, préalablement à la coulée du béton, entre la plaque d'appui, le coffrage et les plaques à retours, lesdits moyens ménageant au moins une lumière pour le passage des extrémités des torons à ancrer. 7. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la plaque d'appui présente des moyens participant à l'ancrage des torons, comme des perforations coniques avec lesquelles sont propres à coopérer des clavettes de serrage.