Brevet FR2284712A1 — publié le 19760409

L'invention se rapporte aux engins des chantiers de construction utilisés pour ltérection d'ouvrages de construction et notamment aux dispositifs d'ancrage d'éléments de construction dans- le sol à l'aide de coins. Jusqu'à ces derniers temps, les éléments de construction d'appui tels que dalles en béton, pieux en béton anné, métallique ou en bois, poteaux de charge, etc., étaient mis en place dans le sol en les enfonçant ou les battant à une profondeur suffisante pour les empêcher d'être arrachés. Une telle mise en place des éléments de construction d'appui ne peut être réalisée que dans les sols suffisamment compacts et résistants. Par ailleurs, en battant des éléments de construction d'appui, notamment les pieux, dans les sols compacts, il devient impossible, dès qu'ils atteignent une profondeur déterminée, de les enfoncer davantage du fait que la résistance du sol à l'enfoncement du pieu excede la résistance propre de ce dernier, ce qui a pour conséquence la destruction du pieu. Dans les sols meubles, la charge d'arrachement agissant sur le pieu est élevée par suite du faible périmètre du pieu même et du faible frottement de la surface du pieu au sol. C'est pourquoi, dans les sols meubles, les poteaux, etc., sont montés sur une semelle, dont la profondeur est fonction de la caupe géologique du sol. Cette semelle est coulée en béton à l'endroit où ltélé- ment de construction doit être monté. A cet effet l'ossature est miseen place dans un coffrage et enrobée de béton liquide. Le défaut essentiel d'un tel procédé est le coût élevé de la semelle, résultant d'une consommation complémentaire de matériaux, et la difficulté de faire parvenir ces derniers à pied d'oeuvre. Un autre défaut de ces procédés est qu'il faut un temps considérable pour maintenir le béton dans le but de lui conférer la résistance requise. On connatt aussi les procédés d'ancrage des éléments de construction d'appui, nota-ent des poteaux de charge, à l'aide de tirant fixés aux dalles. Ce procédé nécessite les opérations suivantes : creuse- ment de fouilles de 2,5 à 3,5 m de profondeur pour y loger les dalles et les semelles en forme de champignon recevant le poteau, remblayage de la terre suivi de son battage et fixation des tirants au poteau de charge. Le défaut de ces procédés est que les dalles de charge et les semelles en forme de champignon reposent sur un sol à structure remaniée, dont le pouvoir portant est considérablement inférieur à celui d'un sol de formation naturelle. Par suite du changement de direction des surcharges dues au vent, les tirants exercent des efforts sur les dalles du sol de structure remaniée et se relâchent; le poteau s'écarte sensiblement de la verticale dans l'un ou l'autre sens et peut se renverser. Un défaut de ces procédés est aussi la nécessité d'entre prendre un grand volume de travaux de terrassement liés aux fouilles et au remblayage de la terre suivi de son battage. Toutes ces opérations remanient la structure du sol, réduisent sensiblement'la masse volumique et l'adhérence de la terre remblayée à la fouille. C'est pourquoi l'emploi de tels procédés s'avère peu efficace. On connait, en outre, les procédés d'ancrage d'éléments d'appui (poteaux de charge) sur des pieux métalliques dotés de pales soudées au fût du pieu. Un tel pieu est vissé dans le sol et l'élément de charge est ensuite ancré dessus à un niveau supérieur à celui de son enfoncement. L'ancrage ainsi réalisé est suffisamment résistant et assure le travail du pieu dans un sol à structure intacte. Toutefois, la fabrication de tels pieux, ainsi que l'emploi des mécanismes pour les visser est conteuse. La résistance de l'élément même est, de plus,souvent-réduite au cours du vissage. Un procédé d'ancrage d'éléments de construction d'appui de tous genres tels que pieux, poteaux, dalles, etc. dans un sol de formation naturelle à l'aide de coins inclinés a été mis dernièrement au point en Union des républiques socialistes soviétiques. A cet effet, les éléments de construction à ancre conformément à ce procédé, sont percés de trous, débouchants et inclinés, et les coins sont enfoncés en pente dans le sol et dans les trous de l'élément de construction préalablement mis en place dans le sol si c'est un pieu, un poteau, etc., ou bien posé au-dessus, si c'est, par exemple, une dalle. Ce procédé permet d' êiminer les défauts cités plus haut, inhérents aux procédés déjà connus de mise en place des éléments de constructions d'appui dans le sol. L'invention a pour objet un dispositif pour réaliser les procédés d'ancrage des éléments de construction d'appui dans le sol à l'aide de coins ainsi qu'un élément d'adaptation à ce dispositif facilitant la mise en place des coins dans le cas de poteaux, piliers, etc. L'ancrage de tels éléments est plus compliqué que celui, par exemple, des dalles, car après l'enfoncement du pieu, pilier ou poteau, les trous ménagés dans ces derniers pour recevoir les coins se trouvent dans la profondeur du sol et l'opérateur doit enfoncer le coin "à l'aveugle", coaxialement au trou dans l'élément de construction, et engager exactement ensuite, de même "à l'aveugle" le coin dans ce trou. On s'est posé le problème à mettre au point un dispositif d'ancrage des éléments de construction dans le sol çi permettrait la réalisation mécanisée du nouveau procédé avec un maximum de commodité et d'économie. Le problème posé est résolu de la manière suivante : le dispositif d'ancrage des éléments de construction dans le sol, conformément à l'invention se présente sous l'aspect d'un véhicule de transport de base, sur lequel est monté un cadre vertical rotatif, pouvant etre orienté à l'aide d'un mécanisme d'entratnement et portant un tube télescopique, pouvant coulisser à l'aide d'un mécanisme d'entrainement et possédant un passage longitudinal où est logé un coin, ledit tube étant articulé au cadre et doté d'un mécanisme d'entratnement pouvant l'orienter par rapport au cadre dans le plan de sa propre orientation. Un tel dispositif permet de placeur, sans travail manuel, le coin en position requise, de le maintenir en cette position et de l'enfoncer en place. Afin de permettre au dispositif de fonctionner avec la méme commodité sur une surface inclinée, il est avantageux de placer le tube sur un chariot monté dans des éléments de guidage en arc, transversaux par rapport au corps du véhicule de transport de base et roulant sous l'action du propre poids du tube. Afin de pouvoir saisir mécaniquement, à l'aide de ce dispositif, le coin d'ancrage de l'élément de construction posé sur le sol et de le loger dans le passage du tube, on a prévu une pince pour le coin sdr l'extrémité avant de la partie télescopique coulissante du tube. En cas de sols compacts, il est avantageux de monter sur l'extrémité avant de ladite partie coulissante télescopique un mécanisme démontable pour forer un trou dans le sol à la mesure du coin. On peut se servir de ce même mécanisme pour forer un trou à la mesure de l'élément de construction à ancrer. Afin de placer plus aisément le coin en position inclinée, coaxialement au trou de l'élément de construction, alors que ce trou se trouve dans la profondeur du sol, il est avantageux de se servir d'un élément d'adaptation constitué par deux manchons réunis rigidement entre eux et dont l'un est destiné à être fixé à l'élément de construction sous forme de tige, l'autre servant d'élément de guidage du coin. I1 est avantageux d'accoupler les deux manchons entre eux par un tirant télescopique coulissant auquel le manchon du coin est fixé par l'intermédiaire d'une articulation permettant à ce manchon de tourner dans le sens vertical. Cela permet de se servir plus commodément de l'élément d'adaptation en permettant, ainsi de faire varier la distance entre les manchons, ce qui est parfois nécessaire quand la distance varie entre le trou à la mesure du coin et l'extrémité du pieu ou du poteau, et donc la distance de la surface du sol. Vautre part, la modification de la position du manchon du coin par rapport à la verticale permet d'établir l'angle requis de disposition du coin. On trouvera ci-dessous une description détaillée de l'invention sous une forme préférée d'exécution avec renvois aux dessins annexés dont les différentes figures représentent - la figure I, le dispositif d'ancrage des éléments de construction dans le sol, réalisé conformément à l'invention, en état de travail (vue en élévation latérale) quand le coin est placé coaxialement au trou dans l'élément de construction et s'enfonce dans le sol; -la figure 2, le même dispositif en position de sondage d'un trou dans le sol; - la figure 3, le même dispositif en état de transport; - la figure 4, l'organe d'assemblage du tube sur le chariot se déplaçant dans les guides en arc; - la figure 5, l'élément d'adaptation du dispositif d'ancrage des éléments de construction à l'aide de coins (vue latérale); et - la figure 6, l'élément d'adaptation de la figure 5 , vu en plan. Le dispositif comprend un véhicule de transport de base, notamment un tracteur 1 à chenilles (figures 1, 2, 3, 4 sur lequel est articulé un cadre 2 portant un tube 3 (figures 1, 2 et 3) télescopique coulissante actionnée par un vérin hydraulique 4 qui y est contenu. Le cadre 2 est réuni au tracteur par une articulation transversale 5 relativement au corps du tracteur 1. Grince à cette articulation 5, le cadre 2 peut etre orienté dans le sens vertical. Cette orientation est réalisée à l'aide de vérins hydrauliques 6 (figures 1, 2, 3 et 4) fixés au corps du tracteur 1 et également réunis au cadre 2 par articulation. Le tube télescopique 3 se compose de deux parties. L'une d'elle, la partie télescopique fixe 7 (figures 1, 2 et 3) est réunie au cadre 2 de sorte que l'ensemble du tube peut être orienté à l'aide de vérins hydrauliques 8 (figuresl, 2, 3 et 4) dans le plan d'orientation du cadre mme 2 par rapport au cadre et indépendamxent de ce dernier. La réunion du cadre 2 au tube 3 est décrite en détail ci-dessous. Sur l'extrémité avant de la partie télescopique coulissante 9 (figuresl, 2, 3) du tube est montée une pince à griffes 10 (figures 1, 2, 3 et 4) pour un coin 11 (figuresl et 5). Les parties 7 et 9 sont tubulaires. Dans le passage du tube 3 est logé le coin 11 servant à ancrer l'élément de construction, soit, en particulier, le poteau de charge 12. Sur l'extrémité avant de la partie télescopique coulissante 9 est prévue la fixation d'un mécanisme 13 (figuresl, 2,3) servant à forer les trous dans le sol. Ces trous de forage peuvent s'avérer nécessaires pour les coins quand les éléments de construction sont mis en place dans les sols compacts. lis peuvent aussi recevoir les éléments de construction, tels que poteaux, piliers, etc. Le mécanisme de sondage 13 comprend un mécanisme d'entratne- ment 14, monté sur le tube de manière à pouvoir s'en écarter transversalement pour ne pas gêner ltengagement-du coin 11 dans ledit passage et aussi en cas de besoin, un outil de sondage 15 amovible (figure 2) et serré dans le porte-outil du mécanisme d'entratnement. Le tube 3 s'appuie sur le cadre 2 par l'intermédiaire d'un chariot 16 (figure 4) monté sur le cadre 2 dans les éléments de guidage en arc 17, disposés transversalement par rapport au cadre 2, leur convexité étant orientée vers le bas comme représenté à la figure 4. Le chariot 16 se déplace le long des guides 17 sous l'action du poids du tube même, quand le tracteur 1 se trouve sur une surface inclinée dans le sens transversal par rapport au corps du tracteur. Le tube, qui tend à occuper sur les guides en arc la position inférieure extrême, prend alors de lui-même la position d'aplomb ccnnne représenté à la figure 4. Le chariot 16 comprend un dispositif d'arrêt 18 (figure2, 3) qui l'immobilise par rapport aux guides 17. L'élément d'adaptation au dispositif décrit plus haut comprend deux manchons 19 et 20 (figures 1, 5 et 6) réunis par un tirant télescopique coulissant 21. Le manchon 19 est fixé sur le poteau 12, etc. c'est-à-dire, sur l'élément à ancrer, tandis que l'autre sert de guide au coin 11. I1 est avantageux de réunir le manchon 20 au tirant 21 par une articulation horizontale 22 (figure 5) pour que ce tirant permette d'incliner ce manchon 20 dans le sens vertical. Comme on l'adéjà dit plus haut, une telle exécution d'élément d'adaptation est doublement pratique car elle permet d'ancrer les poteaux, etc., dont les trous pour les coins peuvent être exécutés de manière très différente en ce qui concerne leur inclinaison et leur emplacement le long du poteau, pieu, etc. Le manche 19 est réalisé en deux demi-bagues pour la commodité de sa fixation sur le poteau, pieu, etc. Les extrémités des demi-bagues d'une part sont réunies par articulation et d'autre part sont libres.Les extrémités libres sont réunies à l'aide d'un mors de serrage 22a (figures 5, 6), une fois le manchon 19 mis en place sur le pieu ou autre élément. Le manchon 19 y est retenu par les forces de frottement. La description ci-dessous concerne le fonctionnement du dispositif d'ancrage d'un poteau avec utilisation de l'élément d'adaptation. Le poteau 12 est au préalable mis en place dans le sol par tout procédé connu à l'aide d'engins quelconques bien connus. S'il s'avère alors néces- saire de forer un trou avant de mettre le poteau en place, ceci est réalisable à l'aide du dispositif décrit plus haut. A cet effet, l'outil de forage 15 est monté sur l'extrémité de la tige 3, précisément sur la partie coulissante mécanique 9. l'élément d'entrainement 14 est alors déplacé à l'intérieur du tube 9 à l'aide d'un mécanisme manuel 23 (figures 1,2 et 3) de sorte que son porte-outil 24 (figure 2) se trouve sur l'axe du tube. L'outil de forage 15 est ensuite serré dans le porte-outil et les vérins hydrauliques 6 et 8, à l'aide desquels le tube 3 est mis en position verticale nécessaire au forage des trous pour le poteau, sont mis en action. L'élément d'entratnement 14 de l'outil et le vérin hydraulique 4 sont ensuite mis en marche de manière que ce dernier fasse coulisser en avant la partie télescopique 9 du tube 3. Conjointement avec celui-ci, l'outil de sondage 15 est déplacé en profondeur dans le sol. Une fois le sondage du trou de forage terminé, 11 élément d'entranement 14 est arrêté et le vérin hydraulique 4 est mis en marche arrière, ce qui extrait l'outil 15 du trou de forage. Le tracteur 1 s'écarte alors afin de ne pas gêner l'opération suivante de mise en place du poteau. Le poteau une fois enfoncé dans le sol, le tracteur s'approche du poteau et l'opération de son ancrage dans le sol cou ence. L'outil doit à ce moment être détaché et l'élément d'entrainement 14 écarté de manière à ne pas gêner le passage du coin 11 dans le tube 3. Lors des déplacements d'approche du tracteur 1, le tube 3 est placé en position de route, position supérieure horizontale conne représenté à la figure 3 à l'aide des mêmes vérins hydrauliques 6, et 8. Les éléments d'adaptation décrits plus haut sont montée sur le poteau avant le début de son ancrage. Le manchon 19 est, à cet effet, monté sur le poteau et serré, Le manchon 20 est ensuite placé en faisant coulisser le tirant télescopique 21, à la distance déterminée par la disposition des trous d'ancrage du poteau et, en général, indiquée dans le dossier à la notice technique du poteau à ancrer. Le manchon 20 est ensuite placé sous l'angle-d'inclinaison requis qui correspond à l'angle d'inclinaison du trou d'ancrage dans le poteau et, qui est également tiré de ladite notice du poteau. L'élément d'adaptation une fois en place, le dispositif est approché du poteau. En mettant en marche les vérins hydrauliques 6 et 8, le tube 3 est placé en position la plus commode pour saisir le coin reposant sur le sol et.l'extré- mité du coin est serrée dans la pince à griffes 10. Le vérin hydraulique 4 est ensuite mis en marche et le coin est poussé dans le tube 3.Le coin étant d'une longueur considérable et une course de la tige du vérin hydraulique étant insuffisante pour le repousser à l'intérieur du tube 3, dans la mesure requise, il est repoussé en le saisissant à de multiples reprises, avec les pinces 10 disposées sur sa longueur, la pince 10 se relâchant, quand le vérin hydraulique exécute sa course de retour à vide, de manière que le coin glisse librement le long du tube. Le changement de position de la pince est réalisé à la main en cas de besoin. Le tube 3 est ensuite orienté à l'aide des vérins hydrauliques, par rapport au cadre 2 jusqu'à s'aligner sur le manchon 20. Les vérins hydrauliques 8 en marche arrière commencent aussit8t à faire coulisser la partie 9 de tube, ce qui a pour effet d'en foncer le coin 11 dans le sol et ensuite dans le trou d'ancrage du poteau en place. Si le sol est compact, un trou à la mesure de coin est foré au préalable. Cette opération est réalisée avec l'outil de forage 14 décrit plus haut, qui est monté comme on déjà décrit, et le tube 3 est aligné sur le manchon 20 comme dans le cas du coin. Le coin une fois en place, la partie 9 du tube est ramenée en arrière en position haute extrême à l'aide du vérin hydraulique 4 et le tube 3 est placé en position de route à l'aide des vérins hydrauliques 6 et 8. L'élément d'adaptation est changé de position de sorte que son manchon 20 est aligné sur le trou d'ancrage suivant du pieu. A cet effet, la pince du manchon 19 est relâchée et inclinée par rapport au poteau jusqu'à ce que le manchon 20 soit aligné sur le trou d'ancrage suivant du poteau. Au manchon 20, on peut fixer encore un ou deux manchons d'après le nombre total de trous d'ancrage du poteau afin de ne pas changer la position de l'ensemble de l'adaptation. Les manchons complémentaires 20a (figure 6) sont réunis au manchon 19 et alignés sur les trous d'ancrage du poteau comme il est décrit plus haut pour le manchon 20. Les autres coins sont enfoncés tout comme le premier coin en réalisant toutes les opérations décrites plus haut suivant la mème succession. A la mise en place et ancrage- du poteau suivant, tout le cycle de travail est répété. Tout élément, ayant la forme d'une tige et percé de trous appropriés pour les coins d'ancrage, peut être mis en place comme on l'a déjà décrit. On peut en principe également ancrer de même façon les dalles qui doivent aussi etre munies de trous inclinés réalisés, en général, près des bords ou aux angles. Le dispositif fonctionnera exactement comme on l'a déjà décrit pour les poteaux, pieux, etc. avec une seule différence que l'élément d'adaptation décrit plus haut ne sera pas nécessaire pour la dalle qui est disposée, en général, sur la surface du sol et dont les trous sont visibles de l'opérateur. R E V E N D I C A T I O N S REVENDICATIONS 1. Dispositif d'ancrage d'éléments de construction dans le sol à l'aide de coins, caractérisé par le fait qu'il comporte un véhicule de transport de base sur lequel est monté un cadre vertical pivotant pouvant etre orienté à l'aide d'un mécanisme d'entrarnement et portant un tube télescopique, pouvant coulisser à l'aide d'un mécanisme d'entrat- nement, possédant un passage longitudinal pour loger le coin, et étant réuni au cadre par articulation et comportant un élément d'entraînement pouvant l'orienter par rapport au cadre dans le plan de sa propre orientation. 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé par le fait que le tube est placé sur un chariot monté dans des éléments de guidage en arc, transversaux par rapport au corps du véhicule de transport de base, et roulant sous l'action du poids propre du tube. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait qu'une pince pour le coin se trouve sur l'extrémité avant de la partie télescopique coulissante du tube. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'un mécanisme amovible pour forer un trou dans le sol, à la mesure du coin, est monté sur l'extrémité avant de la partie télescopique coulissante du tube. 5. Elément d'adaptation utilisé avec le dispositif des revendications 1 à 4, caractérisé par deux manchon s réunis rigidement entre eux et dont llun est destiné à être fixé sur l'élément de construction et l'autre servant d'élément de guidage du coin. 6. Element selon la revendication 5, caractérisé par le fait que les deux manchons sont réunis entre eux par un tirant télescopique auquel le manchon pour le coin est fixé par l'intermédiaire d'une articulation permettant à ce manchon de pivoter sur la verticale.