Brevet FR2433124A1 — publié le 19800307

La présente invention se rapporte à un dispositif d'ancrage pour accrocher un élément tendeur dans un trou et également à un ancrage de câble comprenant un élé- ment tendeur se présentant sous la forme d'un câble sur lequel est fixé ledit dispositif d'ancrage. L'invention concerne un dispositif d'ancrage comprenant un boulon pourvu d'une extrémité filetée, un organe d'expansion comportant un trou fileté dans lequel peut être vissée l'extrémité filetée du boulon et plusieurs griffes d'accrochage qui sont réparties à intervalles sur la périphérie de organe d'expansion. Les griffes d'accrochage sont maintenues radialement en position contre l'organe d'expansion à l'aide d'une bague de retenue flexible. En fonctionnement, le boulon est engagé par son extrémité filetée, les griffes d'accrochage et l'organe d'expansion dans un trou existant par exemple dans une face de roche dans laquelle le boulon d'ancrage doit être accroché. Lorsqu'il est en position, on fait tourner le boulon autour de son axe longitudinal par rapport à l'organe d'expansion. La tête du boulon entre en contact avec la face rocheuse ou bien le boulon comporte dans une zone adjacente aux griffes d'accrochage un épaulement contre lequel viennent buter axialement lesdites griffes En conséquencer lors de la rotation du boulon, on fait déplacer l'organe d'expansion axialement par rapport aux griffes d'accrochage, en poussant les griffes radialement vers l'extrieur de manière à les faire accrocher étroitement sur les parois du trou et à placer ainsi en position le boulon d'ancrage. Un inconvénient de boulons d'ancrage de ce genre consiste en ce que, lors de leur première rotation apres insertion dans un trou, ils ont tendance à établir entre les griffes d'accrochage et les parois du trou un contact insuffisant pour empêcher un glissement angulaire ou axial des griffes par rapport aux parois pendant les phases initiales de blocage. Egalement il est difficile ou parfois impossible de retirer ou de repositionner de tels boulons d'ancrage une fois que les-griffes ont commencé à s'accrocher sur les parois du trou. Lorsqu'on doit accrocher un câble dans le trou à la place d'un boulon, une liaison filetée entre l'organe d'expansion et le câble conduit à des difficultés du fait que, si le câble est long, un couple approprié ne peut pas être transmis depuis l'extrémité du câble qui depasse du trou jusqu'à l'extrémité située dans le trou et en contact avec l'organe d'expansion. L'invention a pour but de remedier aux inconvénients mentionnés ci-dessus. Selon l'invention, il est prévu un dispositif d'ancrage servant à accrocher un élement tendeur dans un trou, ce dispositif d'ancrage comprenant - un organe d'expansion fixé ou pouvant être fixé sur l'élément tendeur - plusieurs griffes d'accrochage réparties sur la périphérie de l'organe d'expansion, cet organe dtex- pans ion et les griffes pouvant coopérer entre eux de manière qu'un déplacement axial de l'organe d'expansion par rapport aux griffes provoque un déplacement radial des griffes les unes par rapport aux autres afin que, en service, une tension axiale appliquée à l'organe d'expansion par l'élément tendeur pousse les griffes d'accrochage radialement vers l'extérieur en les obligeant à s'accrocher sur les parois du trou et à ancrer ainsi le dispositif dans le trou - un moyen de retenue rétractable servant à maintenir les griffes d'accrochage radialement en position autour de l'organe d'expansion ; et - un moyen élastique agencé pour pousser les griffes axialement par rapport à l'organe d'expansion de façon à faire déplacer les griffes radialement vers l'exte- rieur. L'organe d'expansion peut comprendre un tube allongé en matière malléable, cet organe d'expansion étant fixé ou pouvant être fixé sur l'élément tendeur par sertissage ou rétreint du tube sur l'élément tendeur. La matière malléable peut par exemple être de l'acier doux. L'organe d'expansion peut avoir une longueur égale à au moins trois fois sa plus grande dimension trans -versale extérieure de façon à établir un accrochage suffisant lorsqu'il est serti ou rétreint sur l'élément tendeur. Lorsque l'organe d'expansion comporte une extrémité avant et une extrémité arrière opposée à cette extrémité avant et quand ltélément tendeur est fixé ou peut être fixé sur l'organe d'expansion de façon à dépasser de l'extrémité arrière de cet organe, le dispositif d'ancrage peut en outre comprendre un support destiné à supporter les moyens élastiques, ce support étant fixé sur l'organe d'expansion et faisant saillie de l'extrémité arrière dudit organe, en étant adapté pour recevoir l'élément tendeur et en comportant un épaulement de butée qui est éloigné de et dirigé vers l'organe d'expansion, ledit moyen élastique faisant saillie de l'épaulement de butée en direction de l'organe d'expansion. Le support peut comprendre un élément annulaire fixe définissant ledit épaulement de butée et plusieurs bras de liaison,fixés sur, et s'étendant longitudinalement vers, l'organe d'expansion dans des intervalles circonférentiels existant entre des griffes d'accrochage adjacentes, ledit support étant fixé sur l'organe d'expansion par l'intermédiaire desdits bras de liaison. Le support peut comprendre en outre un élément annulaire coulissant qui est déplaçable par glissement le long des bras de liaison, ledit moyen élastique s 'étendant de l'épaulement de butée jusqu'à l'élément annulaire coulissant et les griffes d'accrochage s'étendant de l'élément annulaire coulissant jusqu'à l'organe d'expansion. Le moyen élastique peut être un ressort héli cotidal orienté longitudinalement et disposé de façon que l'élément tendeur le traverse axialement. Le ressort hélicoidal peut être disposé radialement vers l'intérieur des bras de liaison. Dans une variante où l'organe d'expansion comporte une extrémité avant et une extrémité arrière opposée à l'extrémité avant et où l'élément tendeur est fixé ou peut être fixé sur l'organe d'expansion de façon à faire saillie de l'extrémité arriere dudit organe, le dispositif d'ancrage peut comprendre un support destiné à supporter le moyen élastique, ledit support étant fixé sur les griffes d'accrochage et s'étendant dans une direction où il fait saillie de l'extrémité avant de l'organe d'expansion, et comportant un épaulement de butée qui est éloigné de et dirigé vers l'organe d'expansion, ledit moyen élastique s'étendant de l'épaulement de butée vers l'organe d'expansion. La fixation entre l'épaulement et chaque griffe d'accrochage peut être réalisée à l'aide d'un organe de liaison élastiquement flexible, les organes de liaison constituant au moins partiellement lesdits moyens de retenue. Le support peut comprendre un tube porteur orienté longitudinalement et dans lequel est placé ledit moyen élastique. L'extrémité avant de l'organe d'expansion peut être engagée dans le tube porteur. Le tube porteur peut être fermé à son extrémité éloignée de l'organe d'expansion, son extrémité fermée définissant ledit épaulement de butée. L'invention concerne également une ancre de câble comprenant un organe tendeur avant la forme d'un câble métallique et un dispositif d'ancrage selon l'invention précédemment décrite, fixé à l'une des extrémités du câble métallique. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif d'ancrage conforme à un mode de réalisation de l'invention - la figure 2 est une vue latérale du dispos i- tif d'ancrage de la figure 1, quand il est fixé sur un câble pour former un ancrage de câble ;; - la figure 3 est une coupe longitudinale de l'ancrage de câble de la figure 2, faite suivant la ligne III-III de la figure 2 - la figure 4 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif d'ancrage conforme à un autre mode de réalisation de l'invention et fixé sur un câble pour former un ancrage de câble - la figure 5 est une vue latérale de l'ancrage de câble de la figure 4, et - la figure 6 est une coupe longitudinale du dispositif d'ancrage faite suivant la ligne VI-VI de la figure 5. Sur les figures 1 à 3, on a désigné par 10 un dispositif d'ancrage qui, conformément aux figures 2 et 3, est fixé à l'extrémité d'un câble 12 pour former un ancrage de câble Ce dispositif d'ancrage comprend un organe d'expansion 14, trois griffes d'accrochage 16 réparties à intervalles sur la périphérie de l'organe d'expansion, un ressort hélicoïdal 17 orienté longitudinalement et un support désigné par 18 et servant à maintenir en position le ressort 17. L'organe d'expansion 14 se présente sous la forme d'un tube allongé en acier doux qui a une longueur d'environ 5 fois son diamètre extérieur. I1 comporte une extrémité avant 14.1 et une extrémité arrière 14.2. A son extrémité arriere 14.2, il est pourvu de trois surfaces planes 20 qui sont inclinées par rapport à la direction longitudinale et qui sont pourvues d'une conicité dirigée vers l'intérieur à partir de l'extrémité avant 14.1. Chaque griffe d'accrochage 16 comporte une surface intérieure plane 22, coopérant avec une surface plane associée 20, et une surface extérieure ondulée 23. Les-griffes sont retenues en position autour de l'organe d'expansion 14, avec les surfaces 20 et 22 en contact l'une avec l'autre, à l'aide d'une bague élastique de retenue 24 (non visible sur la figure 1). Un déplacement axial de l'organe d'expansion 14 par rapport aux griffes d'accrochage 16 vers la gauche de la figure, sous l'effet d'une action de coin de l'organe d'expansion, produit un déplacement, orienté radialement vers l'extérieur, des griffes en opposition à la force de retenue engendrée par la bague 24. Le support 18 comprend trois bras de liaison 26 s'etendant axialement et rivés par une extrémité sur l'organe d'expansion 14 à l'aide de rivets 28 et par l'autre extrémité sur un élément annulaire fixe 30 à l'aide de rivets 32. Les bras de liaison 26 s'étendent le long d'intervalles 33 existant entre des griffes d'accrochage 16 adjacentes. L'élément annulaire fixe 30 fait partie du support 18 et il définit un épaulement annulaire de butée 31 dirigé vers l'organe d'expansion 14. Entre l'organe d'expansion 14 et l'élément annulaire fixe 30, il est prévu un élément annulaire coulissant 34. Cet élément 34 est maintenu captif par les bras 26 le long desquels il peut coulisser axialement. I1 comporte trois évidements 36 ménagés dans sa périphérie et dans lesquels sont reçus les bras 26.Le ressort hélicoïdal 17 est agencé de manière a s' étendre depuis l'épaulement de butée 31 jusqu'à l'élément annulaire coulissant 34. La face axiale de l1élément annulaire coulissant 34, qui est éloignée de l'élément annulaire fixe 30, entre en contact avec des faces extrêmes 40 des griffes d'accrochage 16 et en conséquence les griffes 16 sont pous sées-élastiquement en direction de l'organe d'expansion 14, qui a ainsi tendance à produire une dilatation radiale des griffes. En service, l'extrémité du câble 12 est enga gé dans l'élément annulaire fixe 30, le ressort 17, l'élé- ment annulaire coulissant 34 et l'organe d'expansion 14 puis cet organe 14 est fixé sur le câble par sertissage ou rétreint, comme indiqué en 42 sur les figures 2 et 3. Pour accrocher le câble dans un trou existant par exemple dans une face rocheuse, on pousse dans ce trou l'extrémité du câble sur laquelle est fixé le dispositif d'ancrage 10. Le ressort 17 agit de façon à pousser les griffes d'accrochage 16 en direction de l'organe d'expansion 14 puis vers l'extérieur contre les côtés du trou. Cependant, à mesure que le câble est poussé dans le trou, l'organe d'expansion 14 a tendance à se déplacer axialement par rapport aux griffes 16, c'est-à-dire vers la droite de la figure. Les griffes d'accrochage peuvent alors se contracter radialement sous l'action de la bague de retenue 24 de sorte qu'elles ont tendance à s'écarter des côtés du trou. Cela facilite l'insertion du dispositif d'ancrage dans le trou. Lorsqu'on effectue une tentative d'enlèvement du dispositif d'ancrage hors du trou, l'organe d'expansion 14 a tendance à produire une expansion radiale des griffes 16. Les griffes 16 s'accrochent par conséquent sur les cotés du trou en s'opposant à cette action d'enlèvement. Plus la tension dans le câble 12 est grande, plus la force d'expansion est élevée. Eventuellement, les bras de liaison 26 peuvent être placés à l'intérieur des éléments annulaires fixe et coulissant et du ressort hélicoidal 17, au lieu d'être placés à l'extérieur comme indiqué sur les dessins. En considérant maintenant les figures 4 à 6, on voit qu'on a désigné par 50 un dispositif d'ancrage qui est fixé à l'extrémité d'un élément tendeur se présentant sous la forme d'un câble 52. Le dispositif d'ancrage comprend un élément d'expansion 54 et trois griffes d'accrochage 56 qui sont réparties à intervalles sur la péri phérie de l'organe d'expansion. L'organe d'expansion 54 se présente sous la forme d'un tube allongé en acier doux qui est pourvu d'une extrémité avant 54.1 et d'une extrémité arrière 54.2. A son extrémité arrière 54.2, il comporte trois surfaces planes 60 espacées circonférentiellement, inclinées par rapport à la direction longitudinale et pourvues d'une conicité dirigée vers l'intérieur à partir de l'extrémité avant 54.1. L'organe d'expansion 54 est fixé sur le câble 52 par sertissage ou rétreint, son extrémité arrière 54.2 étant éloignée de l'extrémité du câble. L'organe d'expansion 54 est serti pratiquement sur toute sa longueur, c'est-à-dire depuis la zone définie par 62 sur les dessins jusqu a son extrémité avant 54.1. Chaque griffe d'accrochage 56 comporte une surface intérieure plane 64, pouvant coopérer avec une surface plane associée 60, et une surface extérieure ondulée 66. Le dispositif d'ancrage 50 comprend en outre un support 67 formé par un tube porteur 68 en acier doux qui est obturé à son extrémité avant 68.1 et qui est ouvert à son extrémité arrière 68.2. Chaque griffe d'accrochage 56 est fixée sur l'extrémité arrière du tube 68 à l'aide d'un élément de liaison 70 élastiquement flexible, formé d'acier à ressort. Un ressort hélicoldal 72 est dispose longitudinalement dans le tube 68 entre l'extrémité avant 54.1 de l'organe d'expansion 54 et l'extrémité fermée 68.1 du tube porteur. Les éléments de liaison 70 peuvent par exemple être fixés sur le tube 68 et sur 'les griffes d'accrochage 56 par des points de soudure ou par des rivets. On assemble le dispositif d'ancrage 50 en faisant coulisser l'extrémité arrière 68.2 du tube 68 sur l'extremite avant 54.1 de 'l'organe d'expansion 54 et en le maintenant en position à l'aide d'une bague de retenue 74 élastiquement flexible, qui entoure les griffes 56. La bague de retenue 74 maintient les griffés 56 appliquées contre l'organe d'expansion 54, les surfaces 60 et 64 étant en contact l'une avec l'autre. Dans cette condition, le ressort helicordal 72 est en contact par ses extrémités opposées respectivement avec l'extrémité avant 54.1 de l'organe d'expansion 54 et avec l'extrémité avant fermée 68.1 du tube 68. Les éléments de liaison 70 peuvent être agencés de façon à pousser les griffes radialement vers l'intérieur jusque contre l'organe d'expansion 54. Si la force de poussée dirigée vers l'intérieur et exercée par les éléments de liaison 70 est suffisamment grande, on peut se passer de la bague de retenue 74. Pour faciliter l'enlèvement de l'ancrage de câble, hors du trou, on peut munir une ou plusieurs des griffes d'accrochage 56 d'une patte 75 munie d'un trou 76. On peut attacher à cette patte un fil métallique ou une ficelle (non visible) qui, en service7 dépasse de l'embouchure du trou dans laquelle le dispositif d'ancrage 50 est placé. Lorsqu'on doit enlever du trou le dispositif d'ancrage, on tire sur le fil métallique ou la ficelle, ce qui a tendance à éloigner axialement les griffes 56 de l'extré- mité avant 54.1, de organe d'expansion 54 et ce qui permet ainsi aux griffes 56 de se contracter radialement et de s'écarter des parois du trou. Il est alors possible de sortir du trou le dispositif d'accrochage de câble. Sur une des griffes d'accrochage 56, il est prévu un crochet 78. La fonction de ce crochet 78 est de permettre la fixation d'un tube d'évent (non représenté) sur le dispositif d'ancrage. Le crochet 78 comporte une partie pointue et le tube d'évent est habituellement formé d'une matière plastique relativement molle de sorte qu'on peut le fixer sur le crochet en obligeant ce dernier à traverser la matière du tube. La fonction du tube d'évent est de permettre lréchappement de l'air à partir du trou dans lequel le dispositif d'ancrage est placé pendant une opération de scellement au mortier. Le tube porteur 68 protège le ressort 72 contre un encrassement quand le dispositif est en train d'être inséré dans un trou. il est à noter que le tube porteur 68 sur lequel sont fixées les griffes d'accrochage 56 peut être enlevé très aisément de l'organe d'expansion 54. I1 suffit d'enlever la bague de retenue 74 , à la suite de quoi on peut tirer le tube 68 vers l'avant pour l'écarter de l'organe d'expansion 54. Cela est particulièrement intéressant lorsque le dispositif d'ancrage est destiné à être utilisé dans des cavités souterraines où des dispositifs de ce genre sont soumis à des conditions sévères de manipulation et risquent d'etre endommagés. Le tube 68 et les griffes d'accrochage 56 peuvent être transportés séparément du câble 52 et de l'organe d'expansion 54 et on peut les monter sur ledit organe 54 seulement immédiatement avant l'insertion du dispositif dans un trou.Lorsque les tubes 68 et les griffes d'accrochage 56 sont transportés séparé- ment, ils risquent beaucoup d'être endommagés que lorsqu' ils sont montés sur les organes d'expansion 54 fixés sur les câbles 52. I1 est évident qu'on pourrait prévoir un boulon à la place du câble 12, 52. L'organe d'expansion n'aurait alors pas besoin d'être aussi long et il pourrait comporter un trou taraudé dans lequel le boulon pourrait être vissé. Un avantage des dispositifs d'ancrage représentés sur les figures consiste en ce que les griffes d'accrochage 16 s'accrochent automatiquement sur les parois du trou dans lequel le dispositif d'ancrage a été introduit. Aucune opération séparée n'est nécessaire après l'insertion du dispositif d'ancrage dans le trou pour produire une expansion des griffes 16 et leur accrochage sur les parois du trou. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'ancrage pour accrocher un élément tendeur dans un trou, comprenant - un organe-d'expansion (14, 54) fixé ou pouvant être fixé sur l'élément tendeur (12, 52) - plusieurs griffes d'accrochage (16, 56) réparties sur la périphérie de l'organe d'expansion (14, 54), cet organe d'expansion et les griffes pouvant coopérer entre eux de maniere qu'un déplacement axial de l'organe d'expansion (14, 54) par rapport aux griffes (16, 56) provoque un déplacement radial de ces griffes les unes par rapport aux autres de sorte que, en service, une tension axiale appliquée à l'organe d'expansion (14, 54) par l'élé- ment tendeur (12, 52) pousse les griffes d'accrochage radialement vers l'extérieur en les obligeant à s'accrocher sur les parois du trou et à ancrer ainsi le dispositif dans le trou;; - un moyen de retenue rétractable (24, 74, 70) servant à maintenir les griffes d'accrochage radialement en position autour de l'organe d'expansion, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend en outre un moyen élastique (17,72) agencé pour pousser les griffes d'accrochage (16, 56) axialement par rapport à l'organe d'expansion (14, 54) de manière à faire déplacer lesdites griffes (16, 56) radialement vers l'extérieur. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe d'expansion (14,54) comporte un tube allongé en matière malléable, ledit organe d'expansion étant fixé ou pouvant être fixé sur l'élément tendeur par sertissage ou rétreint (42,62) du tube sur l'élément tendeur (12,52). 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'organe d'expansion (14,54) a une longueur au moins égale à trois fois sa plus grande dimension transversale extérieure. 4 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'organe d'expansion (14) comporte une extrémité avant (14.1) et une extrémité arrière (14.2) opposée à l'extrémité avant et où l'élément tendeur (12) est fixé ou peut être fixé sur l'organe d'expansion (14) de manière à dépasser de l'extrémité arrière (14.2) de l'organe d'expansion, dispositif caractérisé en ce qu'il comprend en outre un support (18) destiné à maintenir en position ledit moyen élastique (17), ledit support (18) étant fixé sur l'organe d'expansion (14) et dépassant de l'extrémité arrière (14.2) dudit organe d'expansion (14), en étant agencé pour recevoir l'élément tendeur tl2) le traversant et en comportant un épaulement de butée (31) qui est éloigné de et dirigé vers l'organe d'expansion (14) et en ce que ledit moyen élastique (17) s'étend à partir de l'épaulement de butée (31) en direction de l'organe d'expansion (14). 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le support (18) comprend un élément annulaire fixe (30) définissant ledit épaulement de butée (31) et plusieurs bras de liaison (26) fixés sur, et s'étendant longitudinalement vers l'organe d'expansion (14) dans des intervalles circonférentiels (33) existant entre des griffes d'accrochage (16) adjacentes, ledit support (18) étant fixé sur l'organe d'expansion (14) par l'intermédiaire desdits bras de liaison (26). 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support (18) comprend en outre un élément annulaire coulissant (34) pouvant coulisser axialement le long des bras de liaison (26), ledit moyen élastique (17) s'étendant de l'épaulement de butée (31) jusqu'à l'élément annulaire coulissant (34) et les griffes d'accrochage (16) s'étendant de l'élément annulaire coulissant (34) jusqu'à l'élément d'expansion (14). 7 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que le moyen élastique (17) est constitué par un ressort hélicoidal orienté longitudinalement et agencé de façon à être traversé axialement par l'élément tendeur (12). 8 - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le ressort hélicoldal (17) est disposé radialement vers l'intérieur par rapport aux bras de liaison (26). 9 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'organe d'expansion (54) comporte une extrémité avant (54.1) et une extrémitéar- rière (54.2) opposée à l'extrémité avant et où l'élément tendeur (52) est fixé ou peut être fixé sur l'organe d'expansion (54) de façon à dépasser de l'extrémité arrière (54.1) de l'organe d'expansion, caractérise en ce qu'il comprend en outre un support (67) destiné à maintenir le moyen élastique (72), ce support (67) étant fixé sur les griffes d'accrochage (56) et s'étendant dans une direction où il dépasse de l'extrémité avant (54.1) de l'organe d'expansion (54), ledit support étant pourvu d'un épaulement de butée (68.1) qui est éloigné de et dirigé vers l'organe d'expansion (54) et en ce que le moyen élastique (72) s'étend à partir de l'épaulement de butée (68.1) en direction de l'organe d'expansion (54). 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la liaison entre le support (67) et chaque griffe d'accrochage (56) est réalisée à l'aide d'un élément de liaison (70) élastiquement flexible, lesdits éléments de liaison (70) formant au moins en partie ledit moyen de retenue. Il - Dispositif selon l'une des revendications 9 ou 10-, caractérisé encre que le support (67) comprend un tube porteur (68) s'étendant longitudinalement et destiné à recevoir ledit moyen élastique (72). 12 - Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'extrémité avant (54.1) de l'organe d'expansion (54) neut être engagéedans tube porteur (68). 13 - Dispositif selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce que le tube porteur (68) est fermé à son extrémité (68.1) éloignée de l'organe d'expansion (54), ladite extrémité fermée (68.1) définissant ledit épaulement de butée. 14 - Dispositif selon l'une quelconque des revendications 9 à 13, caractérisé en ce que ledit moyen élastique (72) est constitué par un ressort hélicoïdal s 'étendant longitudinalement. 15 - Ancre de câble,caractérisée en ce qu'elle comprend un élément tendeur se présentant sous la forme d'un câble métallique (12, 52) et un dispositif d'ancrage selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, qui est fixé sur une extrémité dudit câble (12,52).