Brevet FR2251682A1 — publié le 19750613

La présente invention concerne un dispositif d'ancrage à effet de coin pour l'ancrage de câbles tendeurs dans la construction en béton précontraint du type comportant un cône annulaire intérieur dont la surface intérieure coopère avec le câble et la surface conique extérieure est appliquée contre la surface conique intérieure d'un cône femelle extérieur. Dans les dispositifs d'ancrage de ce type, on utilise normalement un cône intérieur constitué de plusieurs segments ou clavettes et qui sont disposés à des distances régulières dans un boiter plat ou manchon extérieur. Ces segments sont engagés force dans le logement conique du manchon ou boiter extérieur pour assurer le blocage du cable traversant ce logement. On a proposé différentes manières pour faire augmenter les forces de blocage en direction de l'extrémité de plus grand diamètre des clavettes et de les réduire à un minimum à niveau de l'extrémité de plus petit diamètre des clavettes (brevet allemand N' 1 174 475).Suivant ce brevet, l'épaisseur de la paroi du manchon augmente en direction de ltextrémité de plus grand diamètre du logement et plusieurs clavettes sont réunies par un coin intérieur annulaire. On a également proposé de faire diverger les surfaces coniques en direction de l'extrémité de plus petit diamètre pour obtenir à ce niveau une force de serrage réduite et un réglage latéral limité. On peut également arrondir les surfaces actives pour les cribles ou similaires en direction de l'extrémité de plus petit diamètre (demande de brevet allemand DTD 1 509 039); mais la force de derrage dépend toujours d'une pente de cône moyenne commune qui est de l'ordre de 1 : 8 à 1 : 10 (rapport de rétrécissement de l'ordre de 1 : 4 à 1 : 5). Les forces de serrage sont, dans ces cas, essentiellement déterminées par la position axiale deys clavettes. Il est difficile d'ajuster un ou plusieurs coins ou clavettes pour obtenir la force de serrage nécessaire dans chaque application. Lorsque cette forceest trop petite, les câbles peuvent lâcher et lorsqu'elle est trop grandeles câbles sont soumis à des efforts excessifs,Ee qu'on peut observer au cours de l'essai de vibration. Avec une forte pente de cône, on risque une modification du réglage sous l'effet de chocs ou similaires. Lorsqu'on utilise une très faible pente de cône assurant dans tous les cas un blocage automatique, la force exercée sur le boîtier ou manchon est très élevée et on doit utiliser un boitier très lourd. Dans certains cas, on utilise un blocage préliminaire par exemple dans les cas où les coins ne sont plus ou très peu ajustés après leur mise en place dans une construction, parce que leur bétonnage empêche tout ajustage important ou que le renforcement de la tension du câble n'est plus souhaité pu plus possible, ou encore dans les cas où on veut éviter tout desserrage du dispositif d'ancrage lors de la mise en place du câble. A cet effet, les clavettes ou coins sont mis en place au moyen de presses particulières et à l'extrémité arrière du bottier ou manchon sont prévues des plaquettes bloquées par des vis lors de la mise sous tension préliminaire. Ceci est un travail complexe et ne permet pas de résoudre le problème d'un ajustage précis. La présente invention a pour objet de concevoir un dispositif d'ancrage dudit type d'une construction simple et qui permet de lier les coins ou clavettes intérieurs d'une manière et sur un câble et ceci largement indépendamment de leur support dans le bottier ou manchon extérieur. Suivant l'invention, ledit cane intérieur est maintenu de plus au voisinage de son extrémité plus large par une surface d'appui ou de guidage extérieure décalée axialement vers l'ex- térieur par rapport à la surface conique mâle du cône intérieur et qui détermine la course de serrage radiale du cône intérieur sur ledit câble. Dans ce cas, il suffit de déterminer la surface d'appui extérieure et les sections des cônes en fonction des dimensions extérieures du cKble ou similaires, ce qui est facile pour les câbles. Ces cribles sont normalement formés de plusieurs, habituellement, sept torrons étirés à froid et calibrés.Les sections des torrons sont calibrées avec une grande précision et le diamètre extérieur du câble obtenu ne varie que dans des limités très étroites. I1 est ainsi possible, en déterminant simplement convenablement lesdites surfaces d'appui, de serrer les parties du cône intérieur avec des forces radiales précises prédéterminées sur le câble et de déterminer ces forces à l'extrémité de plus grand diamètre du cône, tandis que le support du cône intérieur dans le cône extérieur ou bottier peut être réalisé d'une manière quelconque. Aux niveaux auxquels la totalité de la force de traction est transmise, effort exercé sur les matériaux du dispositif est ainsi réduit. Suivant l'invention, ladite surface d'appui est conique et présente une pente inférieure à : : 20 et de préférence inférieure à 1 : 50. Gracie à une telle pente de cône présentant une fraction de la pente des autres parties des cônes, on peut obtenir par un ajustage axial, une modification du diamètre du cô- ne intérieur et ainsi ajuster avec précision la force de serrage exercée sur le culez mais lorsque les dimensions extérieures du cabalé sont données avec précision, ladite surface d'appui péut & re cylindrique de sorte que l'ajustage axial ne modifie pratiquement plus la force de serrage. Suivant un mode de réalisation particulier, ladite surface d'appui est prévue sur une bague de serrage séparé extérieure indépendante dudit cône extérieur. Ceci est en particulier avantageux à l'extrémité de mise sous tension du câble lorsquton veut éviter tout blocage automatique du dispositif de desserrage du cône extérieur. Dans ce cas, ladite surface d'appui est formée par une surface conique de conicité opposée à celle de la surface conique intérieure dudit cône extérieur. A l'autre extrémité, l'extrémité d'ancrage fixe, du c- ble ,ladite surface d'appui est prévue à l'extrémité extérieure dudit cône extérieur, c'est-à-dire la surface d'appui et la surface d'ancrage conique sont disposées axialement l'une derrière 1' autre dans les cônes extérieur et intérieur. Pour permettre dans ce cas des ajustages axiaux différents, le dispositif selon l'invention comporte entre la surface d'appui et la surface conique du cône extérieur une partie étroite ne coopérant pas avec le cône intérieur et qui est formée par une rainure annulaire pratiquée dans la paroi -intérieure du cône extérieur. De plus, les parties du cône intérieur peuvent être ajustées en direction axiale dans modification sensible de l'action de ladite surface d'appui de sorte que la force de serrage exercée par les parties frontales des cônes est réglable. Lors de l'utilisation de surfaces d'appui cylindriques, on peut, sans modification notable de la force de serrage et ainsi la force de retenue, modifier librement la transmission de cette force en direction de l'extrémité de plus petit diamètre du cône. Grâce à un tel blocage du cible ou similaire, on peut utiliser totalement la résistance à la traction de celui-ci jusqu'à la rupture et améliorer considérablement la résistance aux vibrations de l'ancrage. La longueur et la pente des cônes sont bien entendu déterminéesen fonction de la configuration et l'usage donnés du cible ou similaire. Zvantageusement, ladite surface d'appui et les forces de serrage radiales exercées par celle-ci sont déterminées convenablement pour assurer que les forces de retenue obtenues dans le cône extérieur soient plus importantes que les forces de réaction exercées sur ledit cône intérieur en service et lors de la rupture dudit cible. Une augmentation superflue et nuisible pour la résistance des forces de serrage, peut également entre évitée en déterminant avec précision les dimensions des surfaces d'appui. De plus, pour obtenir un "serrage mou" une variante prévoit que le coefficient de frottement de la paroi intérieure du cône intérieur diminue ou varie en direction de l'extrémité moins large du cône. A cet effet, la surface intérieure dudit cone intérieur présente des parties en saillie dont la hauteur et la configuration diminuent ou varient en direction de l'extrémi- té moins large du cône intérieur. Ces moyens sont connus-mais n'influencent que très peu la résistance aux vibrations. On a observé que la rupture par vibration commence toujours au niveau de la premiere denture c'est-à-dire au niveau de l'extrémité de plus petit diamètre des cônes. Il est en principe possible d'utiliser pour les cônes des matières relativement molles, qui diminuent ce risque, mais, dans ce cas, la force de retenue totale entre des cônes et le câble est également réduite. Dans un dispositif d'ancrage dans lequel la surface intérieure du cône intérieur comporte des dentures destinées à coopérer avec ledit câble, l'invention prévoit, pour obtenir un engagement optimal avec une meilleure résistance aux vibrations, que la dureté superficielle desdites dentures diminue progressivement à partir de l'extrémité extérieure en direction de l'extrémité intérieure du cône intérieur. Les dentures dures situées au voisinage des surfaces d'appui où la surface de traction est déjà réduite, peuvent pénétrer fortement dans le câble, tandis que cette force d'attaque et ainsi le serrage sur le cable dimi nuent en direction de l'extrémité de plus petit diamètre des cônes. Ces dentures, normalement des dents de scie hélicoidales, peuvent être trempées par induction ou à la flamme. Avantageusement, les dentures de la surface intérieure trempée du cône intérieur sont détrempées par chauffage d'une manière progressive en direction de l'extrémité moins large du cône intérieur. Ceci peut être réalisé automatiquement avec une bonne précision. Les dessins annexés montrent plusieurs modes de réalisation du dispositif d'ancrage selon l'invention. Sur ces dessins Fig. 1 est une vue en élévation latérale de l'élément d'ancrage selon l'invention, Fig. 2 est une vue en coupe de l'élément d'ancrage représenté à la figure 1, Fig. 3 est une vue en coupe d'un premier mode de réalisation de l'ensemble d'ancrage selon l'invention, Fig. 4 est une vue en coupe d-'un autre mode de réalisation de l'ensemble d'ancrage selon l'invention, et Fig. 5 est une vue analogue à la figure 4 montrant un ensemble d'ancrage présentant une surface de serrage différente. Le coin d'ancrage 1 représenté aux figures 1 et 2 présente une section sensiblement semi-circulaire de sorte qu'il peut être combiné avec un autre coin 1 suivant la figure 2 pour former une paire de mâchoires de serrage d'une configuration annulaire constituant un cône intérieur. Chaque coin I présente à son extrémité plus épaisse une surface de guidage cylindrique 2' d'une longueur Il et comporte une surface conique 3 présentant des diamètres extrêmes dl et d2 et une longueur 12 de maniere à obtenir une pente de cône de 1 : 8. Le diamètre intérieur de l'en- semble croit régulièrement a partir d'une valeur d3 au niveau de l'extrémité la plus large du coin à une valeur d4 au niveau de l'extrémité la moins large du coin et ceci avec une pente d'environ 1 : 20.Dans la paroi intérieure sont pratiquées des rainures annulaires ou un filetage 5 présentant un diamètre de fond invariable d5. Entre ces rainures sont délimitées des dentures annulaires 6 dont la hauteur décroit à partir de 1' extrémité la pis large du coin vers l'extrémité la moins large de celui-ci. La dureté de ces dentures décrott dans le même sens. Ceci peut être obtenu par un trempage par induction ou à la flamme ou par un chauffage modulé de la surface intérieure 4 qui est entièrement trempée ou de l'ensemble du coin 1. Comme on le voit à la figure 2, le cône intérieur 1 est disposé dans un bottier annulaire ou cône intérieur 7. Ce bot- tier est légèrement plus grand que le cône 1 et présente, à son extrémité supérieure, une partie cylindrique 2" de la longueur 11 et qui forme avec la surface cylindrique 2' un ensemble de guidage 2. La pente de la surface conique 8 du boîtier est légèrement plus importante que celle de la surface correspondante 3 des deux parties de coin 1. L'effet de serrage exercé par les coins 1 sur un élément de tension 9 engagé entre les deux parties de coin, diminue ainsi en direction de l'extrémité moins large du coin à cause de cette divergence des surfaces coniques. A l'extrémité supérieure de la surface conique 8 est pratiquée une rainure annulaire 10 rejoignant la surface cylindrique 2't. L'élément de tension 9 est constitué ici par un câble institué par exemple de sept torrons calibrés réalisés par étirage à froid. La circonférence de ce câble est ainsi déterminée avec précision. En fonction de cette valeur, on peut déterminer les diamètres des deux surfaces cylindriques 2' et 2", de sorte que l'ensemble de serrage 2 exerce une force de serrage radiale prédéterminée avec précision dans la partie supérieure du boî- tier par l'intermédiaire des coins 1 sur ledit câble. Cette force de serrage peut être déterminée d'une manière telle qu'elle absorbe toute la force exercée sur le câble, car les coins présentent à ce niveau des dents plus dures et plus hautes 6. La force de cisaillement élevée exercée par ces dents sur les torrons extérieurs du câble 9 ne présente aucun inconvénient à ce niveau, car la force de traction est déjà sensiblement absorbée audit niveau extrème. Les mâchoires 1 sont ainsi reliées par leurs extrémités plus larges solidement au câble et ne peuvent être déplacées en direction longitudinale qu'avec ce câble. La force de traction axiale est transmise au niveau des surfaces coniques frontales 3 et 8. Un déplacement axial des mâchoires dans le boîtier 7 ne se traduit ainsi que par une modification de la force de serrage en direction de l'extrémité moins large du coin. Cette modification des forces peut ttre ajustée en avance avec précision en limitant le déplacement en direction axiale des coins 1. La rainure 10 permet un ajustage contrôlé de ce déplacement en direction axiale. Compte tenu que la profondeur des dents, leur écartement et leur dureté diminuent progressivement en direction de l'extrémité moins large du coin et que le coin comporte à cette exttémité une partie cylindrique lisse, les forces de retenue diminuent progressivement et on peut obtenir dans cette partie un glissement limité du câble sans que la surface de celui-ci soit endommagée d'une manière notable. On obtient, ainsi, non seulement une transmission de forces optimale mais aussi une résistance aux vibrations améliorée de l'ensemble d'ancrage. Les surfaces de guidage du boîtier telles que représenties à la figure 3 sont avantageusement utilisées pour la fixation de l'extrémité de fixation du cable car à ce niveau on doit éviter tout détachement sans moyens particuliers et 11 ensemble d'ancrage est normalement entièrement noyé dans le béton. A l'extrémité destinée entre tendue du cabale, les sur face s de guidage doivent être indépendantes du bottier pour obtenir des opérations de tension en plusieurs phases.A cette extrémité, on utilise un boîtier classique 7' tel que représenté à la figure 4 et qui présente un alésage conique 8' s'étendant jusqu'aux extrémités extétieures du boîtier, La surface cylindrique 2" teut, dans ce cas, être prévue sur une bague de guidage particulière~12. Pour faciliter la mise en place de cette bague, les bords correspondants des surfaces cylindriques sont découpés en biais ou arrondis comme représenté en 13 à la figure 4. On peut ainsi dégager les coins et tendre d'une manière classique le câble. Ensuite, on peut engager les coins temporairement dans le boîtier et de nouveau tendre le c ble en assurant ainsi un dégagement automatiqué des coins. Lorsqu'on atteint un degré de tension prédéterminé, les coins sont de nouveau engagés dans le boîtier.C'est seulement à ce moment qu'on rel- che le câble pour obtenir un blocage des coins au niveau de la surface 2. A cet effet, la bague 12 peut entre amenée sur le bot- tier 7' comme représenté à la figure 4, mais on peut également maintenir un certain écartement entre la bague 12 et le boîtier 7'. Lorsqu'on veut retendre le câble, on dégage d'abord la bague à partir des coins. Au lieu de la surface de guidage cylindrique, on peut également utiliser à l'extrémité de fixation du cible (figure 3) un élément de guidage légèrement conique avec une pente inférieure à t: 20, par exemple de 1 : 50 et qui va en s'évasant dans le meme sens que les surfaces coniques 3, 8 en direction du c6- té plus large des coins. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 4, on ne peut utiliser qu'une surface de guidage conique allant en se rétrécissant dans le sens opposé aux surfaces coniques des coins A la figure 5, les coins 1 et la bague de guidage 12' présentent des surfaces légèrement coniques correspondantes 14' et 14" diminuant vers l'extérieur et qui forment un siège de guidage conique 14. Dans ce mode de réalisation, on maintient dans la position de blocage représentée à gauche un écartement a entre la bague 12' et le boîtier 7'. Par un ajustage axial de la bague par rapport aux coins, on peut obtenir une force de serrage prédéterminée. Bien tentendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent autre décrits et représentés, on pourra y apporter de nombreuses modifications de détail sans sortir, pour cela, du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10 - Dispositif d'ancrage à effet de coin pour l'ancrage de câbles tendeurs dans la construction en béton précontraint du type comportant un cône annulaire intérieur dont la surface intérieure coopère avec le câble et la surface conique extérieure est appliquée contre la surface conique intérieure d'un cône femelle extérieur, caractérisé en ce que ledit cône intérieur est maintenu de plus au voisinage de son extrémité plus large par une surface d'appui ou de guidage extérieure décalée axialement vers ltextérieur par rapport à la surface conique maie du cône intérieur et qui détermine la course de serrage radiale du cône intérieur sur ledit cible. 2" - Dispositif d'ancrage suivant la revendication 1 caractérisé en ce que ladite surface d'appui est conique et présente une pente inférieure à 1 : 20 et de préférence inférieure à 1 50. 30 - Dispositif d'ancrage suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite surface d'appui est cylindrique. 4" - Dispositif d'ancrage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite surface d'appui est prévue sur une bague de serrage séparé extérieure indépendante dudit cône extérieur. 5 - Dispositif d'ancrage suivant les revendications 2 et 4 caractérisé en ce que ladite surface d'appui est formée par une surface conique de conicité opposée à celle de la surface conique intérieure dudit cône extérieur. 6" - Dispositif d'ancrage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que ladite surface d'appui est prévue à l'extrémité extérieure dudit cône extérieur. 70 - Dispositif d'ancrage suivant la revendication 5 caractérisé en ce qu'il comporte entre la surface d'appui et la surface conique du cône extérieur, une partie étroite ne coopérant pas avec le cône intérieur et qui est formée par une rainure annulaire pratiquée dans la paroi intérieure du cône extérieur. 8" - Dispositif d'ancrage suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que les parties du cône intérieur peuvent être ajustées en direction axiale sans modification sensible de l'action de ladite surface d'appui de sorte que la force de serrage exercée par les parties frontales des cônes est réglable. 9" - Dispositif d'ancrage suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que ladite, surface d'appui et les forces de serrage radiales exercées par celle-ci sont déterminées convenablement pour assurer que les forces de retenue obtenues dans le cône extérieur soient plus importantes que les forces de réaction exercées sur ledit cône intérieur en service et lors de la rupture dudit câble. 10 - Dispositif d'ancrage suivant l'une quelconque desrevendications 1 à 9, caractérisé en ce que le coefficient de frottement de la paroi intérieure du cône intérieur diminue ou varie en direction de ltextrémité moins large du cône. 110 - Dispositif d'ancrage suivant la revendication 10 caractérisé en ce que la surface intérieure dudit cône intérieur présente des parties en saillie dont la hauteur et la configuration diminuent ou varient en direction de l'extrémité moins large du cône intérieur. 12" - Dispositif d'ancrage suivant 1'une quelconque des revendications 1 b Il et dans lequel la surface intérieure du cône intérieur comporte des dentures destinées à coopérer avec ledit câble, caractérisé en ce que la dureté superficielle desdites dentures diminue progressivement à partir de l'extrémité extérieure en direction de ltextrémité intérieure du cône intérieur. 13 - Dispositif d'ancrage suivant la revendication 12, caractérisé en ce que lesdites dentures sont trempées par induction ou à la flamme. 140 - Dispositif d'ancrage suivant l'une quelconque des revendications 12 et 13, caractérisé en ce que les dentures de la surface intérieure trempée du cône intérieur sont détrempées par chauffage d'une manière progressive en direction de 1 t extrémité moins large du cône intérieur.