Brevet FR2295289A1 — publié le 19760716

La présente invention concerne les dispositifs d'ancrage de boulons dans des éléments de construction en béton et notamment dans des traverses de chemin de fer. Elle concerne également une traverse munie d'un tel dispositif d'ancrage ainsi que son procédé de fabrication. Les traverses de chemin de fer en béton font un large emploi de dispositifs d'ancrage de boulons pour assurer la fixation des rails. Parmi ces dispositifs, on connaft notamment les boulons tirefonds, vissés dans une gai ne en matière synthétique ou dans une garniture spirale métallique, scellée dans le béton. Ces dispositifs présentent divers inconvénients, dont celui de soumettre le béton à des tensions radiales qui peuvent entraider sa fissuration et la rupture de l'ancrage. On connaft également les boulons à tête marteau ou ayant une forme en T, qui sont introduits par le haut dans une cheminée verticale ménagée dans le béton et dont la tête rectangulaire ou oblongue est ancrée sous une plaque métallique scellée dans le béton, à la base de la cheminée verticale, et percée diun trou rectangulaire ou oblong. L'ancrage est réalisé par rotation de 90" du boulon. La cheminée verticale se prolonge généralement jusqu'à la base de la traverse afin d'assurer l'écoulement de l'eau et faciliter le moulage. Cependant, cette cheminée débouchant sur la face inférieure de la traverse , la plus sollicitée à la flexion, il en résulte un affaiblissement considérable de la traverse. Un procédé analogue consiste à ancrer la tête marteau du boulon sous l'aile horizontale d'un profilé qui peut avoir une section en L et qui constitue l'entretoise de la traverse. Une telle traverse et un boulon à tête marteau perfectionné ou boulon à came sont décrits, respectivement, dans les brevets français N" 1 429 382 et NO 1 467 809, déposés au nom du même Demandeur. En présence de cet état de la technique, le but de l'invention est de réaliser un dispositif d'ancrage de boulon à tête marteau, qui soit particulièrement efficace et économique et qui puisse être utilisé dans des éléments en béton tels que des traverses de chemin de fer, dans lesquels il n'est pas possible ou souhaitable d'utiliser un profilé d'acier pour y ancrer directement la tête d'un tel boulon. L'invention a donc principalement pour objet un dispositif d'ancrage d'un boulon à tête marteau'ou en T dans un élément en béton tel qu'unie traverse de chemin de fer, ce dispositif comportant une plaquette résistante, scellée dans le béton et dans laquelle est ménagée une ouverture oblongue de dimension légèrement supérieure à celle de la tête du boulon, et étant caractérisé en ce que la plaquette a une forme à peu près carrée, la plus grande dimension de l'ouverture qui y est ménagée étant orientée suivant une diagonale du carré. L'invention a également pour objet un élément en béton tel qu'une traverse de chemin de fer, muni d'un dispositif d'ancrage tel que défini ci-dessus et caractérisé par les principaux points suivants - la diagonale de la plaquette d'ancrage et la plus grande dimension de 11 ouverture ménagée dans cette plaquette sont dirigées suivant l'axe longitudinal de l'élément en béton; - la plaquette d'ancrage est disposée à peu près au tiers supérieur de la hauteur de l'élément en béton; - l'élément en béton comporte une cheminée latérale qui s'étend à partir d'un logement ménagé sous une partie de la plaquette, cette cheminée latérale étant de préférence inclinée et débouchant sur une face latérale de l'élément en béton à peu près au niveau de l'axe neutre de cet élément;; - l'élément en béton comporte une cheminée verticale, de préférence évasée vers le haut et située au droit de l'ouverture prévue dans la plaquette. L'invention a enfin pour objet un procédé de fabrication d'un élément en béton tel qu'une traverse de chemin de fer, remarquable notamment en ce que lors du moulage de cet élément, la plaquette est immobilisée sur un noyau servant à réserver la cheminée verticale, par une broche servant à réserver l:a cheminée latérale ou transversale oblique. La position oblique de cette broche offre l'avantage d'exercer une pression, par effet de coin sur la plaquette, la broche étant soumise à un effort permanent exercé, par un ressort par exemple, suivant son axe longitudinal lors du remplissage et de la vibration du béton dans le moule servant à produire l'élément en béton. L'invention va être maintenant décrite plus en détail ci-dessous en se référant au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple et sur lequel: - la Fig. 1 est une vue en plan d'un élément en béton comportant un dispositif d'ancrage suivant l'invention; - la Fig. 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1 On voit sur les Fig. 1 et 2 un élément en béton qui peut être une traverse de chemin de fer T et dont l'axe longitudinal est désigné par les références X-X. A peu près au tiers supérieur de sa hauteur, la traverse comporte un dispositif d'ancrage constitué principalement par une plaquette ri X-X de l'élément en béton. Bien entendu la forme de la plaquette peut s'éloigner légèrement de celle du carré parfait et être légèrement rectangulaire, en losange ou présenter des angles arrondis, par exemple. La forme carré offre cependant de nombreux avantages, notamment au niveau de la fabrication qui peut être réalisée pratiquement sans chutes ni pertes.Dans cette plaquette est ménagée une ouverture 2 de forme oblongue, dont la plus grande dimension est également orientée parallèlement à l'axe X-X. La traverse comporte comme on peut le voir sur la Fig. 2 une cheminée verticale 3 disposée au-dessus de la plaquette, cette cheminée ayant dans l'ensemble en section horizontale, la même forme oblongue que l'ouverture 2 prévue dans la plaquette, et étant légèrement évasée vers le haut. Sous la plaquette est prévu un logement 4 dont les dimensions sont telles qu'il permet la rotation de la tête marteau d'un boulon, ce logement étant prolongé par une cheminée latérale, transversale 5 dont la hauteur est légèrement supérieure à l'épaisseur de la tête du boulon. Cette cheminée est inclinée vers le bas et vers l'extérieur pour faciliter l'évacuation de l'eau et des débris qui tomberaient dans la cheminée verticale et également pour que l'orifice 6 par lequel cette cheminée débouche sur le parement latéral de la traverse se situe au voisinage de l'axe neutre horizontal de la section correspondante de la traverse, afin d'en minimiser l'affaiblissement. On voit également sur ce dessin un boulon 7 en T, comportant une tige 8, une came 9 destinée à assurer he blocage du boulon en position d'ancrage, et une tête 10 dite " tête marteau 't de forme oblongue, réalisant l'ancrage sous la plaquette, dans la position représentée au dessin. Comme on l'a indiqué ci-dessus, les dimensions de l'ouverture oblongue ménagée dans la plaquette sont choisies légèrement supérieures aux dimensions de la tête du boulon de façon à permettre le passage de cette tête les dimensions de la plaquette sont choisies de façon que le découpage dans cette plaquette de l'ouverture précitée ne provoque pas d'affaiblissement trop important. C'est ainsi qu'à titre d'exemple, si l'ouverture a des dimensions de 20 x 40 mm, le côté a de la plaquette peut mesurer 60 mm environ. n est inutile de décrire dans le détail le fonctionnement d'un tel dispositif, qui est évident et bien connu. On se bornera donc à souligner les avantages particuliers qutil présente. Le fait d'utiliser une plaquette de forme carrée ou à peu près carrée dont l'ouverture oblongue est alignée suivant une diagonale présente les avantages suivants - la lumière oblongue étant orientée suivant la diagonale, sa présence affaiblit beaucoup moins la plaquette que si elle était orientée ainsi que cela est usuel suivant une médiane d'un carré ou d'un rectangle - sous la pression exercée par la tête du boulon dans sa position d'ancrage, la section de la plaquette la plus sollicitée à la flexion, suivant l'axe Y-Y, orthogonal à la direction X-X est beaucoup plus importante que si le grand axe de la lumière et les médianes de la plaquette étaient en cofncidence et orientées suivant cet axe Y-Y.La proportion des moments d'inertie de la plaquette, résistant à la flexion ,est dans le rapport deir l,'a - b > où b est égal à la longueur de l'ouverture 2. A résistance égale la plaquette disposée de cette façon est donc nettement plus légère et économe en matière qu'une plaquette rectangulaire d'équerre - la position de la plaquette telle que représentée sur le dessin présente l'avantage d'éviter toute discontinuité de matière(entre le béton et 1' acier par exemple) orientée perpendiculairement aux lignes isostatiques, lorsque la traverse est sollicitée à la flexion alternée et au cisaillement lors du passage des charges roulantes. Elle contribue donc à l'atténuation de la fatigue et de ses effets sur le béton. Par ailleurs, la plaquette étant située à peu près au tiers supérieur de la hauteur de la traverse, le boulon peut être très court, de même que la cheminée verticale, ce qui est favorable eu égard à la résistance du tronc de pyramide coiffant la plaquette et sollicité au cisaillement lorsque le boulon exerce sur cette plaquette un effort de traction vers le haut, lors du serrage des fixations sur le rail (non représenté au dessin). Toutefois, la distance de la plaquette au parement supérieur de la traverse est choisi en fonction de l'effort de serrage nécessaire pour fixer le rail et peut être d'autant plus réduit que l'on utilise des attaches de rail élastiques protégeant le boulon contre les efforts dynamiques excessifs. La position choisie de la cheminée latérale ou transversale est également favorable étant donné que l'orifice par lequel cette cheminée débouche sur le parement latéral de la traverse se trouve au voisinage de l'axe neutre horizontal de la section correspondante de la traverse, ce qui permet d'en minimiser l'affaiblissement. La hauteur de cette cheminée transversale, légèrement supérieure à l'épaisseur de la tête du boulon permet d'assurer un positionnement de ce boulon sans précaution particulière. De préférence, lors du moulage de la traverse ou autre élément en béton, on immobilise la plaquette sur un noyau servant à réserver la cheminée verticale 3, par une broche servant à réserver la cheminée transversale oblique 5. Bien entendu, en position de moulage, la traverse se trouve dans la position inverse de celle représentée au dessin, c'est-à-dire que son embase se trouve dirigée vers le haut. La position oblique de la broche-précitée offre l'avantage d'exercer une pression par effet de coin sur la plaquette 1. Pour amé- liorer cet effet, on soumet cette broche a un effort permanent-lors du remplissage et de la vibration du béton dans le moule, par exemple, à l'aide d'un ressort agissant suivant l'axe longitudinal de la broche. Cette disposition originale, outre l'avantage précité permet d'empêcher la pénétration de la laitence de ciment dans la lumière qui reste ainsi propre au démoulage. - REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'ancrage d'un boulon à tête marteau ou en T dans un élément en béton tel qu'une traverse de chemin de fer, ce dispositif comportant une plaquette résistante, scellée dans le béton et dans laquelle est ménagée une ouverture oblongue de dimension légèrement supérieure à celle de la tête du boulon, et étant caractérisé en ce que la plaquette (1) a une formé à peu près carrée, la plus grande dimension de l'ouverture (2) qui y est.mta- gée étant orientée suivant une diagonale du carré. 2 - Elément en béton, et notamment traverse de chemin de fer, caractérisé en ce qu'il est muni d'un dispositif d'ancrage suivant la revendication 1. 3 - Elément en béton suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la diagonale de la plaquette d'ancrage (1) et la plus grande dimension de l'ouverture (2) ménagée dans cette plaquette sont dirigées suivant l'axe longitudinal (X -X) de l'élément en béton (T) 4 - Elément en béton suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que la plaquette d'ancrage (1) est disposée à peu près au tiers supérieur de la hauteur de l'élément en béton (T). 5 - Elément en béton suivant l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que l'élément en béton comporte une cheminée latérale (5) qui s'étend à partir d'un logement (4) ménagé -sous une partie de la plaquette, cette cheminée latérale étant de préférence inclinée et débouchant sur une face latérale de l'élément en béton à peu près au niveau de l'axe neutre de cet élément. 6 - Elément en béton suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le logement (4) a une dimension telle qu'il permet la rotation de la tête (10) du boulon (7). 7 - Elément en béton suivant la revendication 5, caractérisé en ce que la cheminée latérale (5) a une hauteur légèrement supérieure à l'épaisseur de la tête (10) du boulon (7). 8 - Elément en béton suivant l'une quelconque des revendica tions 2 à 7, caractérisé en ce que l'élément en béton comporte une cheminée ver tlcale, de préférence évasée vers le haut et située au droit de l'ouverture prévue dans la plaquette. 9 - Procédé de fabrication d'un élément en béton suivant l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que lors du moulage de cet élément, la plaquette (1) est immobilisée sur un noyau servant à réserver la cheminée verticale (3),par une broche servant à réserver la cheminée latérale ou transversale oblique (5). 10 - Procédé suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'on exerce sur la broche un effort permanent dirigé suivant son axe, au moyen d'un ressort par exemple.