Brevet FR2261441A1 — publié le 19750912

la présente invention concerne un élément d'ancrage pour des dispositifs de fixation à placer dans des éléments de construction en une matière tendre poreuse telle que le béton-gaz, les matériaux de construction de pierre ponce, etc. les dispositifs de fixation à placer contre ou dans les éléments de construction en matériaux de construction dits légers, tels que le béton-gaz et matériaux analogues sont actuellement réalisés en perçant l'élément de construction et en 11 encastrant au voisinage du trou par des plaques posées sur les faces extérieures, une de ces plaques et le trou ménagé dans l'élément de construction servant à mettre en place une vis traversante qui permet de fixer les plaques et de transmettre la sollicitation à l'élément de construction considéré, Pour les trous non traversants, on connatt des chevilles fabriquées en matière plastique, dites "chevilles pour béton-gaz" qui correspondent en principe aux chevilles courantes convenant pour des matières dures telles que le béton, mais comportant cependant une série de ressauts.Lors de l'enfoncement de ces chevilles dans un trou ménagé dans du béton-gaz, ces ressauts, pénétrant dans cette matière, augmentent la surface de maintien. la fixation proprement dite de la eheville est réalisée cependant de la manière habituelle par élargissement de l'extrémité intérieure de la cheville lors de la pénétration par rotation d'une vis de fixation. On connaît en outre également les douilles dites perforées dont l'adhérence dans un trou d'un élément de construction en béton-gaz est provoquée par une colle durcissable qui pénètre, d'une part, dans une pluralité de trous ménagés dans cette douille et, d'autre part, dans la matière poreuse de l'élément de construction. Dans toua les cas mentionnés ci-dessus, on doit ménager dans 11 élément de construction un trou borgne ou traversant avant de pouvoir fixer un élément de fixation dans ledit élément de construction. De plus, la charge maximale des chevilles ou des douilles introduites dans des trous borgnes est relativement faible car les sollicitations doivent être transmises par l'intermédiaire de surfaces relativement petites à l'élément de construction et, de plus, la profondeur de pénétration dans la matière poreuse des colles utilisées par ailleurs est très faible. l'invention vise, au contraire, un élément d'ancrage pour matériaux de construction, tels que le béton-gaz ou matériaux analogues, qui peut se fixer directement, c'est-à-dire avoir à percer un avant-trou, à l'endroit prévu dans l'élément de construction, et permet l'application de charges relativement élevées sans risque d'arrachement ni de détérioration de cet élément de construction. Cet objet est atteint selon l'invention par une tige d'ancrage allongée enroulée en hélice, effilée à son extrémité antérieure, qui se visse d'elle-meme dans la matière de l'élément de fixation, et par un organe de fixation mis en place à lte trémité de ladite tige d'ancrage. Grâce à la forme en hélice de cette tige d'ancrage et à la forme effilée de son extrémité antérieure, l'élément d'ancrage selon l'invention crée son logement de lui-meme sans qu'un avant-trou soit nécessaire. La capacité de charge de cet élément d'ancrage dépend de la longueur et du diamètre de la tige d'ancrage et du nombre de ses spires. Selon une caractéristique préférée de l'invention, ladite tige d'ancrage a la forme d'un élément hélicoïdal régulier obtenu par le mouvement en hélice, autour d'un axe médian, d'une surface triangulaire dont le sommet est tourné vers l'extérieur. Ce sommet tourné vers l'extérieur forme une arête tranchante sur la face extérieure des spires de la tige d'ancrage, ce qui facilite la pénétration de cette tige d'ancrage. Les surfaces hélicordales formées par les co- tés partant du sommet du triangle assurent la transmission par une grande surface des sollicitations induites dans la tige d'ancrage au matériau qui l'entoure. Une augmentation de la résistance aux sollicitations de l'an crue peut également Btre obtenue si la distance (rayon) mesurée entre le sommet et l'axe médian est supérieure à la hauteur entre le sommet et le côté du triangle opposé à celui-ci. L'élément d'hélice engendré dans ces conditions laisse notamment subsister au voisinage de l'axe médian un noyau de matière autour duquel la tige d'ancrage est enroulée en hélice. Ce noyau de matière provoque une augmentation de la résistance aux sollicitations dans le sens de la longueur de la tige d'ancrage. La tige d'ancrage peut être réalisée selon l'invention de telle manière que l'hélice tranchante formée par le sommet se trouve sur une surface-enveloppe cylindrique. En variante, la réalisation peut aussi Btre conçue de façon que l'hélice formée par le sommet se trouve sur une surface-enveloppe conique se rétrécissant en direction de l'extrémité avant de la tige de l'hélice. Le diamètre et la surface dea spires de l'hélice augmentent par conséquent, dans ce premier cas, de l'extrémité avant à l'extrémité arrière, ce qui élargit progressivement - lors du vissage de la tige d'ancrage - les spires hélicordales formées tout d'abord dans l'élément de construction, à mesure que la tige en hélice pénètre dans le matériau de construction.L'élément d'hélice a, par conséquent, une certaine conicité qui a une action favorable aussi bien sur la force nécessaire pour le vissage que sur la mise en place de la surface de l'hélice dans l'élément de construction sur toute sa longueur. Le pas des spires de ltelément d'hélice est de préférence constant sur toute la longueur de la tige d'ancrage. Quand la tige d'an- crage présente, du fait de la matière utilisée et de ses dimensions, une certaine élacticité dans le sens de sa longueur, cet élément d'ancrage peut aussi être réalisé de façon que le pas des spires de 11 élément d'hélice diminue progressivement de l'extrémité antérieure de la tige d'ancrage à son extrémité postérieure. les premières spires vissées tout dlabord dans ltélément de construction découpent par conséquent une ouverture filetée dont le pas est supérieur à celui des spires arrière de ladite tige d'ancrage.De ce fait, les spires de la tige d'ancrage sont déformées à partir de ltextrémité avant en direction de l'arrière dans une proportion qui augmente dans le sens de la longueur, grâce à quoi une pré contrainte à la compression est appliquée chaque fois entre des spires voisines au matériau de construction. Dans ces conditions, il faut veiller à ce que l'élasticité de l'élément d'hélice dans le sens de la longueur de la tige d'ancrage soit suffisamment grande et à ce que la variation du pas d'une spire à la suivante soit juste suffisante pour que l'allongement élastique engendre précisément la précontrainte à la compression souhaitée. On utilise comme~matière pour l'élément d1an- crage selon l'invention, un métal, de préférence de l'acier.Cependant, pour des sollicitations assez faibles, une matière plastique armée de résistance mécanique suffisante peut aussi convenir éven tuellement. Pour visser les éléments ancrage selon llinvention, les moyens de fixation à l'extrémité arrière de la tige d'ancrage peuvent comporter une partie polygonale destinée à coopérer avec un outil. On peut alors réaliser la rotation de ltélément d'ancrage, par exemple avec une clé de serrage, après avoir, au préalable, fait pénétrer à force l'extrémité antérieure effilée de la tige d'ancrage dans l'élément de construction. Pour la fixation dtéléments de construction à raccorder, les moyens de fixation comportent, selon une nouvelle caractéristique de l'invention, une goupille filetée ou un trou taraudé avec lesquels les pièces à raccorder peuvent être réunies par l'intermédiaire d'un filetage complémentaire de sens opposé. Grâce au maintien par la partie polygonale mentionnée précédemment, on peut réaliser des couples de vissage élevé lors du raccordement d'autres éléments de construction sans que, dans ces conditions, une sollicitation appliquée à la tige d'ancrage et à la matière poreuse qui l'entoure apparaisse. L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation, faite en se ré Sériant au dessin annexé, dans lequel : - la figure 1 représente une vue en élévation latérale d'un élément d'ancrage selon l'invention ; - la figure 2 représente une coupe suivant la ligne 2-2 de la figure i ; - la figure 3 représente une autre forme de réalisation de 1 'in- vention, dans laquelle le diamètre des spires en hélice augmente à partir de 1 'extrémité antérieure de la tige d'ancrage ; et - la figure 4 représente un élément d'ancrage selon l'invention dans lequel le pas des spires de la tige d'ancrage augmente à partir de l'extrémité antérieure. L'élément d'ancrage représenté sur la figure 1 est constitué par une tige d'ancrage 10 effilée à son extrémité antérieure 12, qui est réalisée sous la forme d'un élément d'hélice régulière de section triangulaire pour chaque spire. Â l'extrémité arrière de la tige d'ancrage 10 est raccordée une partie hexagonale 40 destinée à coopérer avec un outil de vissage. La fixation d'éléments de construction à raccorder par une tige d'ancrage est réalisée par une gou pille filetée 16 en saillie sur la partie hexagonale 40. Â la place d'une goupille filetée, on peut utiliser d'autres moyens de fixation, par exemple un trou taraudé, des crochets, etc. L'élément hélicoidal régulier de la tige d'ancrage résulte - du point de vue géométrique - du mouvement en hélice de la surface triangulaire représentée sur la figure 2 autour de l'axe médian a de la tige d'ancrage 10, le sommet pointu a du triangle étant oriente vers ltextérieur et formant une ar8te tranchante en forme hélice. On vott de plus sur la figure 2 que la distance mesurée de l'axe médian m- au sommet s (rayon r) est supérieure à la hauteur h du triangle générateur.Cet élément hélicoTdal a, par conséquent, une forme telle que le canal en forme d'hélice engendré lors du vissage de la tige d'ancrage dans la matière de 1 'élément de construction forme une hélice autour d'un noyau médian de matière. La figure 3 représente schématiquement une forme de réalisation modifiée de l'élément d'ancrage décrit ci-dessus2 dans laquelle le diamètre des spires de la tige d t ancrage 10 augmente de 1 'avant vers l'arrière, si bien que la courbe-enveloppe H de l'hélice formée par le sommet du triangle a une forme conique. Cette courbe-enveloppe est représentée sur la figure 3 par les lignes en traits mixtes qui suivent l'hélice décrite par le sommet. Dans la forme de réalisation selon la figure 4, le diamètre des spires de la tige d'ancrage est constant, si bien que la courbe-enveloppe H forme une surface cylindrique comme pour ltexemple de rda- lisation selon la figure 1. Toutefois le pas des spires de la tige d'ancrage 10 diminue progressivement vers l'arrière à partir de l'extrémité antérieure effilée 12. La variation représentée, fortement exagérée pour rendre le dessin plus clair, du pas des spires de la tige d 'ancrage 10 est - en pratique - relativement faible et est limitée aux éléments d 'ancrage qui ont une certaine élasticité dans le sens de leur longueur.Lors du vissage de cet élément ancrage, les spires, avec un pas diminuant progressivement, se déforment élastiquement dans le canal creusé antérieurement dans le matériau de l'élément de construction avec un pas plus grand, si bien que le matériau se trouvant entre les spires est soumis à une certaine précontrainte à la compression. On voit d'après la description ci-dessus que l'élément d'ancrage selon l'invention constitue un moyen très simple et efficace pour obtenir des dispositifs de fixation résistant à des charges élevées dans les matériaux de construction légers, qui présentent l'avantage particulier de ne pas nécessiter de traitement préliminaire de ltélé- ment de construction à munir d'un ancrage. Les ancrages peuvent, par conséquent, être aussi mis en place sur le chantier, sans avoir à mettre en place des connexions électriques pour des outils entratnes par des moteurs. E1TDI CÂTI ONS 1 Elément d'ancrage pour dispositifs de fixation dans des éléments de construction en matériau tendre poreux, tel que le bétongaz, les matériaux de construction de pierre ponce, etc., caractérisé par le fait qu'il comprend une tige d'ancrage allongée, enroulée en forme d'hélice, effilée à son extrémité avant qui se visse d'ellemême lorsqu'on la fait tourner dans le matériau de ltélément de construction, et un moyen de fixation prévu à l'extrémité arrière de ladite tige d'ancrage. 2.- Elément d'ancrage selon la revendication i, dans lequel la tige d'ancrage a la forme d'un élément hélicoidal régulier obtenu par le mouvement en hélice, autour d'un axe médian, d'une surface triangulaire dont le sommet est tourné vers l'extérieur. 3.- Elément d'ancrage selon la revendication 2, dans lequel la distance entre le sommet et l'axe médian est supérieure à la distance entre le sommet et le côté opposé du triangle. 4.- Elément d'ancrage selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel l'hélice décrite par ledit sommet se trouve sur une surface-enveloppe cylindrique. 5.- Elément d'ancrage selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel l'hélice décrite par le sommet se trouve sur une surface conique se rétrécissant en direction de l'extrémité avant de la tige d'ancrage. 6.- élément d'ancrage selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le pas des spires de l'hélice est constant sur toute la lon- gueur de ladite tige d'ancrage. 7.- lément d'ancrage selon l'une des revendications 2 à 5, avec une tige d'ancrage présentant une certaine élasticité dans le sens de la longueur de ladite tige, dans lequel le pas de la vis diminue progressivement de l'extrémité avant de la tige d'ancrage à l'extrémité arrière de celle-ci. 8.- Elément d'ancrage selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait qu'il est fabriqué en métal, de préférence en acier. 9.- Elément d'ancrage selon l'une des revendications i à 8, dans lequel les moyens de fixation à l'extrémité arrière de la tige d'ancrage comportent une tige polygonale appropriée destinée à coopérer avec un outil. 10.- Elément d'ancrage selon l'une des revendications i à 9, dans lequel les moyens de fixation comportent une goupille filetée ou un trou taraudé servant à la station d'éléments de construction à assembler.