Brevet FR2411934A1 — publié le 19790713

L'invention concerne un élément d'ancrage par adhérence, formé sur un câble-composé de plusieurs brins d'acier toronnés par écartement de ces brins avec déformation plastique, élément par lequel le capable peut être ancré dans le béton ou dans des matériaux durcissables similaires. t1 invention concerne par ailleurs un procédé pour la confection d'un tel élément d'ancrage par adhérence, ainsi'un dispositif approprié pour l'exécution du procédé. Il est fréquent qu'on utilise, pour la pré-contrainte d'ouvrages en béton, des câbles formés de plusieurs brins toronnés d'acier de haute qualité, en raison de leur force portante élevée et de leur bonne maniabilité. t'ancrage des câbles dans le béton est effectués soit au moyen de clavettes rondes dans une plaque d'ancrage, soit en mettant à profit la liaison par adhérence. Pour la transmission de la force de tension du câble au béton par adhérence, il est nécessaire de prévoir une assez grande longueur de transmission.Lorsque le câble non déformé est encastré, on ne dispose souvent pas de la longueur d'inclusion nécessaire : l'ancrage doit alors être effectué au moyen de plaques d'ancrage et de clavettes rondes qui sont coûteuses.tccessoirement9une courte longueur de transmission a pour conséquence qu'on économise du câble qui re vient cher. Etant donné qu'un grand nombre de câbles sont souvent ancrés dans un ouvrage en béton, les dispositions prises pour raccourcir la longueur d'insertion doivent pouvoir être exécutées rapidement et simplement. Une diminution de la longueur d'insertion a forcément pour conséquence un accroissement des efforts de fissuration dans le béton.Les moyens de liaison utilisés ne doivent pas provoquer un accroissement excessif des efforts de fissuration, sinon il serait nécessaire de mettre en oeuvre des fers à béton supplémentaires pour éviter que le béton ne se fendille. En outre, les propriétés mécaniques du câble ne doivent pas être altérées senti blement par les mesures prises pour l'ancrage. On connaît différentes dispositions qui visent à améliorer la liaison par adhérence du câble. Dans la revue Betonwerk + Fertigteil-Technik", nO 6/76, il est décrit ce que l'on appelle un "ancrage tubériforme". Dans ce cas, le câble est détoronné par torsion et on introduit une pièce rapportée qui provoque un épais sissement local du câble avec déformation élastique des brins. Ce procédé nécessite beaucoup de travail. En outre, pour que l'ancra- ge tubériforme soit efficace, il est nécessaire de prévoir encore, en arrière de la tubérosité, une certaine longueur de câble non détoronnée. Cette extrémité saillante de câble augmente la longueur de l'ancrage. La formation d'ondulations, de boucles, de crochets, que l'on utilise d'habitude pour l'ancrage de barres d'acier, n'assure pas un ancrage fiable et économique des câbles, car il ne s'établit alors pas un contact direct des brins de l'âme du câble avec le béton. Dans le cadre de procédés de contrainte avec liaison ultérieure, on connait des systèmes d'ancrage à boucle consistant à faire passer en boucle dans le béton les câbles qui sortent de la gaine tubulaire, puis à les réintroduire dans cette gaine. Toutefois, il est difficile de former ces boucles. Dans bien des cas, il est même nécessaire de réduire la pression de douelle des câbles sur le béton au moyen de tôles incorporées. te brevet allemand OS 25 57 072 décrit un dispositif d'ancrage dans lequel l'extrémité du câble est refoulée de sorte qu'il en résulte un élargissement en forme de double cône composé de brins de câble étalés en éventail. Ce système est comparable à l'ancrage tubériforme décrit ci-dessus. La saillie nécessaire du câble en arrière de l'élargissement en double cône est réduite par la formation d'une contre-couroure sur les brins du câble étalés en éventail. l'inconvénient de ce système d'ancrage tient à la longueur relativement grande du renflement et de la saillie du câble pour un diamètre prédéterminé de l'élargissement.Il existe également le risque qu'au début du renflement - où la force de tension est encore complète ou presque complète - la déformation plastique des brins métalliques du câble soit suffisamment marquée pour que la résistance à la traction et la résistance dynamique soient trop fortement abaissées. t' invention a pour but de réaliser un système d'ancrage par adhérence sur un câble à brins multiples, de telle manière qu' avec une longueur d'insertion réduite, la déformation plastique ties brins métalliques du câble soit maintenue dans des limites a-ccesta-- bles aux points critiques. Ce but est atteint d'après l'invention par un système d'ancrage par adhérence caractérisé en ce que l'élément d'ancrage par adhérence présente approximativement une forme en poire, le rayon de courbure des brins métalliquesindividuelles étant limité à un maximum prédéterminé dans la partie initiale de l'élément d'ancrage faisant suite au câble non écarté, tandis que la partie terminale est formée par unecourbure vers l'intérieur des brins métalliques en forme de crochet. Du fait que le câble est refoulé plastiquement en forme de poire au niveau de l'extrémité d'ancrage, la courbure des brins métalliques du câble au début de l'élargissement étant limitée et prédéterminée par exemple par une matrice de courbure, le rayon de courbure dans cette zone critique est maintenu suffisamment grand. Sous l'effet du béton durci à l'intérieur du renflement piriforme, la forme de l'élément d'ancrage est maintenue, meme lorsque le câble est mis sous tension. L'extraction des brins indivi- - duels du câble est rendue impossible par le fait que ces brins métalliques subissent, dans la région la plus large du renflement piriforme, un changement de direction à la manière d'un crochet, les tronçons d'extrémité de ces brins, rabattus vers l'intérieur, se trouvant de préférence dans un plan qui est pratiquement transversal par rapport à l'axe du câble. Par ce changement de direction, il se produit des forces de pression de douelle qui s'exercent approximativement dans la direction des bissectrices des changements de direction en crochet et qui donnent lieu en me me temps à la pression d'application nécessaire pour une adhérence par friction. L'ancrage des brins individuels du câble s'effectue donc en une combinaison particulièrement avantageuse de tensions d'adhérence, de frottement et par des forces de changement de direction. Cela rend possible une courte longueur de détoronnage, avec de faibles efforts de traction de fissuration. te béton à l'intérieur du renflement piriforme peut absorber ces efforts, car les pressions de douelle sont dirigées centralement vers l'intérieur et produisent un état d'effort de compression dans l'espace à l'intérieur de la poire de béton. Etant donné qu'il est possible de maintenir un grand rayon de courbure des brins métalliques du câble au début de l'élargissement, là où l'effort de tension dans le câble est encore entier ou presque entier, la force de traction du câble n'est que peu influencée par la déformation des brins métalliques. Au niveau de la courbure en crochet, les brins métalliques du câble.sont certes fortement déformés, mais à cet endroit une partie de l'effort de tension a dé a été transmise au béton par suite du changement de direction au début de l'élargissement. Les efforts auxquels sont soumis les brins du câble sont donc plus faibles, si bien qu'un éventuel affaiblissement des caractéristiques mécaniques dans cette région n'influe pas sur la force portante totale de l'ancrage.On évite les parties saillantes du câble par la terminaison des brins dans un plan perpendiculaire à l'axe du câble. Un élément d'ancrage par adhérence selon l'invention est court. De ce fait, la longueur totale de transmission peut etre également limitée. L'invention concerne par ailleurs un procédé pour la formation d'un élément d'ancrage par adhérence selon l'invention, procédé qui est caractérisé en ce que le câble est tout d'abord serré avec une pression de serrage prédéterminée à l'endroit où l'élément d'ancrage par adhérence doit être formé, et en ce que des dispositions sont prises au voisinage immédiat du point de serrage pour garantir qu'au moment de l'écartement, un rayon de courbure prédéterminé ne sera pas dépassé à ce niveau, après quoi une pression de refoulement est exercée sur les extrémités des brins pour écarter ceux-ci et pour recourber vers l'intérieur leurs extrémités. Du fait qu'on commence par serrer fermement le câble tout en limitant la flexion des brins métalliques à un rayon minimum, on est assuré qu'au début de la compressionderefoulement pour l'écartement, tous les brins du câble, même ceux qui se trouvent à l'intérieur, seront maintenus strement et ne subiront qu'une flexion limitée. On décrira plus loin d'autres phases avantageuses du procédé, ainsi que des caractéristiques d'un dispositif qui convient pour l'exécution de celui-ci. Le dispositif selon l'invention pour la confection de l'élément d'ancrage se compose de préférence d'un cadre qui comporte, sur l'un de ses côtés, un organe de maintien du câble avec une matrice de flexion et, sur son autre coté, un dispositif de refca- lement - de préférence une presse hydraulique - avec une plaque de refoulement. L'organe de maintien du câble est réalisé de telle manière que la pression de serrage soit appliquée indépendamment de la force de refoulement. On est ainsi assuré que le câble sera maintenu fermement pendant l'opération de refoulement. La force de serrage peut être réglée de sorte que non seulement les brins extérieurs, mais aussi l'âme métallique du câble, exposée au plus grand danger, soient fermement bloqués. Alors que dans le cas d'un organe connu de maintien du câble muni de coins de serrage, avec lequel la grandeur de la force de serrage dépend de la force de refoulement, il existe le risque - en particulier au début de l'opération de refoulement - que la force de serrage ne suffise pas pour maintenir le câble, on évite un glissement du câble d'après l'invention par le fait qu'avant le début de l'opération de refoulement, la force de serrage nécessaire est appliquée au moyen d'une pince à commande hydraulique. tes mâchoires de serrage sont munies, à l'extrémité du côté de l'élément d'ancrage, d'une matrice de flexion pour limiter le rayon de courbure des brins métalliques du câble. te diamètre de la plaque de refoulement est au moins aussi grand que l'élargissement du câble envisagé. Au centre, la plaque de refoulement comporte un trou dont le diamètre est comprIs entre 2 et 4 fois - de préférence 2 fois - le diamètre du câble. Le trou n'a approximativement qu'une profondeur correspondant au diamètre d'un brin individuel du câble. Ce trou sert d'appui pour le câble lors de l'opération de refoulement. Lorsque le câble est bloqué dans son-organe de maintien et que l'opération de refoulement débute, les différents brins métalliques du câble s'écartent en formant un renflement. Beys brins métalliques du câble ne pénètrent plus dans le trou perpendiculairement à la plaque de refoulement.De ce fait, des forces s'exercent parallèlement à la plaque de-refoulement sur les points d'extrémité des brins métalliques du câble. te renu"le- ment augmentant, les forces de friction sont finalement vaincues et les brins métalliques du câble glissent vers le bord du trou. Ils prennent appui dans le trou jusqu'à ce qu'ils butent contre le bord opposé de celui-ci et, tandis que la compression du câble se pour suit, ils finissent par ressortir du trou par effet de levier. Tant que les brins métalliques butent contre le bord du trou, ils peuvent absorber des forces relativement intenses parallèlement è la plaque de refoulement. Ces forces sont nécessaires pour augttienter l'élargissement.Ce n'est que quand les brins métalliques du câble sont expulsés du trou qu'il n'existe plus qu'un contact de friction entre les brins du câble et la plaque de refoulement. Dès lors, les brins sont presque parallèles à la plaque de refoulement, Si bien que tandis que se poursuit la compression, les brins du câble ne peuvent plus continuer à glisser. Par le rapport adapté du diamètre du trou, de la profondeur de celui-cl et des dimensions de la plaque, on parvient à ce que les brins métalliques du câble soient guidés, ne quittent pas prématurément la plaque de refoulement en glissant et ne reçoivent pas de contre-flexion. Un glissement prématuré des brins métalliques 2 du câble emp8cheralt la formation d'un renflement piriforme.Une contre-flexion à l'extrémité des brins du câble donnerait lieu à un allongement de l'élément d'ancrage par adné- rence. Selon un mode de réalisation préféré, il est prévu deux trous concentriques, les diamètres de ces trous mesurant le double environ du diamètre du câble pour ce qui est du plus petit des deux et 3 à 5 fois le diamètre du câble en ce qui concerne le plus grand trou. Chaque gradin formé par les deux trous a approximativement une profondeur correspondant à l'épaisseur d'un brin individuel du câble. Avec cette forme de réalisation, on obtient une forme courbe plus uniforme des brins métalliques individuels. Il arrive fréquemment que l'âme métallique du câble, qui est serrée entre les brins extérieurs, sorte prématurément du trou. Elle est alors arrêtée contre le bord du trou le plus grand. Les autres brins métalliques glissent plus tôt hors du trou plus profond que dans le cas d'un trou à un seul gradin et ils sont également arrêtés contre le bord du grand trou. Tous les brins restent contre le bord du grand trou jusqu'à ce qu'ils sortent du trou à peu près en même temps par effet de levier. t'invention est ci-après décrite à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés. ta figure 1 représente un élément d'ancrage par adhérence selon l'invention sur un câble formé de plusieurs brins métalliques. La figure 2 est une vue schématique d'un dispositif pour la confection d'un élément d'ancrage selon la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe, faite selon la ligne A-E de la figure 2 et montrant'la pince hydraulique de serrage en position fermée. La figure 4 est une vue en coupe, faite selon la ligne A-B de la figure 2 et montrant la pince hydraulique de serrage en position ouverte. La figure 5 est une vue en coupe axiale à échelle àgrandie des mâchoires de serrage de la pince hydraulique et de la matrice de flexion. La figure 6 représente un circuit hydraulique pour le dispositif. La figure 1 représente un câble 1 qui comporte un élément d'ancrage selon l'invention à son extrémité. t'augmentation du diamètre du câble est choisie de sorte que les brins 2 de ce câble soient courbés plastiquement, afin qu'ils ne reprennent pas spontanément leur position primitive. te rapport des diamètres se situe entre 4 : 1 et 10 : 1 environ. En outre, la distance mutuelle des brins métalliques du câble à l'état renflé doit être suffisamment grande pour que l'espace intérieur puisse être rempli de béton. Au début de l'élément d'ancrage, les brins métalliques 2 du câble sont recourbés avec un grand rayon de courbure. te rayon de courbure r est déterminé par une matrice qui est prévue sur la pince, selon ce qui sera décrit ci-après de façon plus détaillée. Au point le plus large de ltélëment d'ancrage, les brins métalliques du câble sont rabattus de force vers l'intérieur avec une courbure brusque de plus de 900 et ils forment l'extrémité plane de l'élément d'ancrage, perpendiculairement à l'axe du câble 1. te dispositif représenté sur la figure 2 se compose de deux traverses 3 et 4 qui sont réunies par des tirants 5. Sur la traverse 3 est fixée une presse hydraulique 6 qui sert au refoulement du câble. Une plaque de refoulement 12 est fixée de façon amovible sur le piston de la presse de refoulement 6. Au milieu de la plaque de refoulement se trouve le trou à deux gradins 7, 7' décrit préeédemtent, destiné à recevoir les brins métalliques 2. L'autre traverse 4 sert d'appui pour l'organe de maintien du câble. L'organe de maintien du câble est représenté sur la figure 3. te câble est maintenu par une pince. Deux demi-pinces de serrage 8,9 sont fixées respectivement sur le piston et le cylindre d'une presse hydraulique 10. Lorsque le piston de la presse 10 sort du cylindre, les mâchoires de serrage 13 tournent autour de l'axe 11 et serrent fermement le câble 1. La force de serrage peut être réglée au moyen de la pression hydraulique. t'organe de maintien du câble est fixé de manière amovible sur la traverse 4 au moyen d'un axe d'emmanchement 11. Ce n'est que quand le câble 1 est fixé par serrage que le piston de la presse de refoulement 6 sort de son cylindre et refoule le câble de sorte que les brins métalliques de celui-ci se renflent, tandis que leurs extrémités prennent appui dans le trou 7,7'. ta figure 4 représente la pince de serrage en position d'ouverture. Le piston de la presse 10 est rentré dans le cylindre et a ouvert les mâchoires de serrage 13. Sur la figure 4, on peut également voir une fente 17 dans la traverse 4. De cette manière, le dispositif peut être remboîté sur le câble et en être retiré à la suite du refoulement en forme de poire. La fente 17 n'est que légèrement plus large que l'épaisseur du câble, de sorte que les mâchoires de serrage 13 trouvent une surface d'appui suffisante sur la traverse 4. tes mâchoires de serrage 13 sont représentées en coupe sur la figure 5. Il est avantageux que les surfaces qui entrent en contact avec le câble soient garnies de moyens anti-dérapants. Etant donné que ces moyens s'usent en conséquence du serrage fré quent des câbles, il est à conseiller de réaliser les pièces d'usu re sous forme d'éléments interchangeables, par exemple de pièces de serrage particulières 14 en acier cémenté, trempé avec des sur faces de frottement. Les pièces de serrage 14 sont fixées sur les mâchoires de serrage 13 avec les vis 16. L'extrémité des mâchoires de serrage du côté de la presse de refoulement est arrondie en forme d'entonnoir. L'arrondi 15 sert de matrice de flexion et empeche que les brins métalliques du câble se déforment selon un rayon de courbure trop petit. Sur la figure 6 est représenté un circuit hydraulique utilisé avantageusement pour le dispositif. Par la manoeuvre d'une soupape de commutation 18, une pression s'établit en amont d'une soupape 19. te piston du cylindre 10 de la pince sort et ferme les mâchoires de serrage 17. Lorsque la pression de serrage réglée au niveau de la soupape 19 est atteinte, l'huile pénètre dans le cylindre de refoulement 6. Le piston de celui-ci sort et donne au câble la forme de poire par refoulement. La pression de l'huile dans le cylindre 10 de la pince reste constante pendant ce temps. Le piston du cylindre de refoulement 6 est attaqué par la pression différentielle entre la pression dans une pompe 17 et la pression dans le cylindre 10 de la pince. On est ainsi assuré que le câble sera main tenu.avec une force de serrage constante pendant toute l'opération de refoulement. La force de serrage peut être réglée de sorte que d'une part le câble soit maintenu fermement et que, d'autre part, il ne soit pas endommagé par les mâchoires de serrage. Lorsque l'opération de refoulement est achevée, la soupape 18 est commutée et l'huile est dirigée vers les chambres de rappel des cylindres 6 et 10. tes pistons reviennent dans leur position initiale, la pince de serrage est ouverte. Dans ces conditions, il ne s'établit aucune pression préalable dans la soupape 19, car l'huile qui reflue peut s'écouler sans pression. 1.- Elément d'ancrage par adhérence, formé sur un câ ble composé de plusieurs brins d'acier par écartement avec défor nation plastique de ces brins, élément avec lequel le câble peut être ancré dans le béton ou dans des matériaux durcissables similaires, caractérisé en ce que l'élément d'ancrage par adhérence présente approximativement une forme en poire, le rayon de courbure des brins métalliques individuels 2 étant limité à un maximum prédéterminé dans la partie initiale de l'élément d'ancrage faisant suite au câble non écarté, tandis que la partie terminale est for mée par une courbure vers l'intérieur 2' des brins métalliques en forme de crochet. 2.- Elément d'ancrage par adhérence selon la revendication 1, caractérisé en ce que les segments terminaux 2" des brins métalliques 2, rabattus vers l'intérieur, se trouvent pratiquement dans un plan perpendiculaire à l'axe du câble 1. 3.- Procédé pour la confection d'un élément d'ancrage par adhérence selon la revendication 1 ou 2, caractérIsé en ce que le câble est tout d'abord serré avec une pression de serrage prédéterminée à l'endroit où l'élément d'ancrage par adhérence doit être formé, et en ce que des dispositions sont prises au voisinage immédiat du point de serrage pour garantir qu'au moment de l'écar- tement, un rayon de courbure prédéterminé ne sera pas dépassé à ce niveau, après quoi une pression de refoulement est exercée sur les extrémités des brins pour écarter ceux-ci et pour recourber vers l'intérieur leurs extrémités. 4.- Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les extrémités des brins métalliques sont guidées au début de l'opération de refoulement. 5.- Dispositif pour l'exécution du procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que des profils de limitation 15 pour le rayon de courbure des brins métalliques 2 sont adjoints du c8té sortie d'un organe de maintien du câble qui comporte des mâchoires de serrage 13, en c qu'il est prévu, à distance axiale de ces profils, une plaque de refoulement 12 mobile en direction de l'organe de maintien du câble, et en ce qu'il est prévu des presses hydrauliques 10, 6, d'une part pour les mâchoires de serrage et d'autre part pour la plaque de refoulement. 6.- Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu, pour les deux presses, une commande hydraulique par laquelle la presse 6 associée à la plaque de refoulement 12 est actionnée en fonction de l'obtention d'une pression prédéterminée de la presse 10 associée auxmâchoires de serrage 13. 7.- Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la plaque de refoulement 12 présente, du côté dirigé vers le câble, un renfoncement 7' dans lequel les extrémités des brins métalliques 2 peuvent prendre appui initialement. 8.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le renfoncement est réalisé sous forme d'un trou 7' qui a un diamètre de 1-' ordre de 2 à 4 fois celui du câble 1 et une profondeur approximativement égale au diamètre d'un brin métallique individuel 2. 9.- Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le renfoncement 7,7' est réalisé en deux gradins, chaque gradin ayant une profondeur qui correspond approximativement au diamètre d'un brin métallique et la partie extérieure ayant une largeur de 3 à 5 fois le diamètre du câble 1, tandis que la partie intérieure a une largeur qui ne correspond qu'au double environ de ce diamètre.